KR102109361B1 - 저온 산화 고효율 플라즈마 탈취장치 - Google Patents

저온 산화 고효율 플라즈마 탈취장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 오염 공기의 처리량, 플라즈마 발생부로 유입되는 오염 유체의 유속 등을 고려해 최적의 지점에서 이온화 공기가 서로 혼합되어 추가적인 분해반응이 일어날 수 있도록 함으로써 오염 공기의 처리 효율을 극대화시킬 수 있는 저온 산화 고효율 플라즈마 탈취장치에 관한 것으로, 공기 중 오염물질을 일차로 걸러내는 전처리부, 전처리부에서 걸러진 오염 공기에 플라즈마를 발생시켜 이온화시키는 플라즈마 발생부, 플라즈마 발생부에서 이온화된 공기 오염물질을 이차로 걸러내는 후처리부 및 일단과 타단에 공기의 유입구와 배출구가 각각 구비되며 일단에서 타단으로 향하는 길이방향으로 상기 전처리부, 플라즈마 발생부, 후처리부를 순서대로 수용하는 관 형상의 하우징을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

저온 산화 고효율 플라즈마 탈취장치{High efficiency odor Remover using low oxidation plasma}
본 발명은 저온 산화 고효율 플라즈마 탈취장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 저온 산화 플라즈마를 이용하여 배출가스의 악취, 분진을 제거하는 저온 산화 고효율 플라즈마 탈취장치에 관한 것이다.
대기를 오염시키는 배출가스에 대한 탈취장치는 배출 사업장 및 배출 장소의 크기에 따라 다양한 방법이 시행되고 있는 바, 특히 플라즈마에 의한 탈취 장치는 주로 고농도 오염 탈취장치로 많이 사용되며 촉매 산화, 자외선 램프 등과 함께 병행되어 활용됨으로써 악취 및 휘발성 유기 화합물(VOCs:Volatile Organic Compounds) 등의 오염가스를 제거하는 방법으로 많이 사용되고 있다.
초기에 개발된 플라즈마 방식은 펄스 코로나 형태의 플라즈마를 이용하여 가스상의 오염물을 제거하는 방식이었으나 플라즈마의 형태가 불규칙하게 형성되어 악취 제거 효율이 떨어지고, 운영비용 및 처리용량에 한계가 있어 상용화에 이르지는 못하였다.
최근에는 일반적으로 코로나 방전을 사용하여 주로 플라즈마를 발생시키며, 전형적인 코로나 방전은 2개의 전극 간에 전압을 가하면 전기장이 균일성을 잃어 전위 경사가 큰 부분의 기체가 전리를 일으키며 부분적인 방전이 일어나게 하는 방식이다.
그러나, 이러한 코로나 방전에서는 플라즈마가 전극의 가장 가까운 부분에 집중되어 발생되므로 효율이 감소되는 문제점과 오염된 공기 전체에 대하여 균일한 방전이 이루어지지 않는 문제점이 있었다.
또한, 오염된 공기의 처리 과정에 있어 오염 공기의 흡입량, 오염 공기의 유속 등이 고려되지 않게 되면, 흡입하는 오염 공기를 충분히 방전시킬 수 없게 되어 이온화 전환률이 현저하게 떨어지는 문제점이 있었다.
그리고, 오염 기체가 이온화 중성기체로 변형된 후에도 일정 시간 동안 지속적인 분해반응이 일어나는 바, 종래 플라즈마 방식을 채택한 대부분의 탈취기들은 오염 공기의 흡입량, 오염 공기의 유속 등을 고려한 설계가 아닐 뿐더러, 오염 기체의 방전 후 이온화된 중성기체의 추가적인 분해반응을 유도하기 위한 구성의 부재로 인해 오염물질의 분해가 미비하게 되므로, 오염 공기의 처리 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허공보 10-0949797
본 발명은 상기 종래 기술상의 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 오염 공기의 처리량, 플라즈마 발생부로 유입되는 오염 유체의 유속 등을 고려해 최적의 지점에서 이온화 공기가 서로 혼합되어 추가적인 분해반응이 일어날 수 있도록 함으로써 오염 공기의 처리 효율을 극대화시킬 수 있는 저온 산화 고효율 플라즈마 탈취장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 일차로 오염된 공기 중의 유수분 및 먼지를 제거하고, 플라즈마 발생부에 오염된 공기가 방전극에 집중되어 모일 수 있도록 플라즈마 발생부에 구비되는 벽체의 일단에 브이자 형태의 기류조절갓을 부착하여 오염 공기가 애자 쪽으로 새지 않고 방전극 중심부를 향하여 모이도록 하고, 방전극과 방전극 사이에 오염공기의 흐름을 좁게 형성하며 오염공기가 방전극에 최대한 밀착하여 지나면서 플라즈마 생성 사각지대로 오염 공기가 이온화 되지 않은 채 지나가는 것을 차단하며 플라즈마 방전을 통한 오염 공기 이온화를 최대화하고, 플라즈마 상태로 변형된 오염 가스에 대해 광촉매의 산화작용, 자외선램프의 살균 및 탈취, 활성탄을 통한 흡착으로 잔류 악취를 제거하는 과정을 순차적으로 적용함으로써, 플라즈마 변형 효율을 극대화하여 오염가스 탈취 효과를 최대한으로 하는 데 그 목적이 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 수단으로, 공기 중 오염물질을 일차로 걸러내는 전처리부, 전처리부에서 걸러진 오염 공기에 플라즈마를 발생시켜 이온화시키는 플라즈마 발생부, 플라즈마 발생부에서 이온화된 공기 오염물질을 이차로 걸러내는 후처리부 및 일단과 타단에 공기의 유입구와 배출구가 각각 구비되며 일단에서 타단으로 향하는 길이방향으로 상기 전처리부, 플라즈마 발생부, 후처리부를 순서대로 수용하는 관 형상의 하우징을 포함하는 탈취장치에 있어서, 플라즈마 발생부는, 판 형상으로써 하우징의 길이방향으로 바닥과 천장을 연결하며 다수의 통로를 형성하는 다수의 벽체; 봉 형상으로써 벽체에 가상의 층이 다수 형성되도록 상호 마주하는 위치에 구비되며 일단은 전원부와 전선으로 연결되고 타단으로 외부 전원을 공급하는 다수의 전극관; 전극관을 벽체에 고정시키는 절연체로써 애자와 같이 형성되는 절연부재; 하우징 통로에 수평하게 배치되어 다수의 층을 형성하는 한 쌍의 직사각형 전도체 판상으로써, 각각의 중앙부 일측은 마주하는 전극관의 타단에 각각 연결되어 상호 평행하게 구비되되 전원이 인가되면 플라즈마를 발생시키는 다수의 방전극; 일측이 브이자 형태로 접합되되 하우징의 길이방향으로 벌어지는 형상으로 방전극 층간에 배치되는 다수의 기류유도판; 및 다수의 기류유도판 각각의 타단에 장착되어 이온화된 공기에 의해 무동력으로 회전하면서 기류유도판을 통과한 이온화된 공기를 혼합시키는 다수의 혼합팬;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 플라즈마 발생부는, 다수의 기류유도판을 지지한 채로 다수의 벽체를 관통해 장착되는 작동축;을 더 포함하며, 상기 벽체에는 상기 작동축이 삽입되는 장공 형태의 작동홀이 관 형상의 하우징 길이방향과 평행하게 연장 형성되며, 상기 작동홀의 길이방향을 따라 작동축의 위치가 조절 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또, 기류유도판은 일측이 브이자 형태로 힌지 접합된 한 쌍으로 이루어지고, 중심부 일측에 통공 형상으로 구비되는 유도판홀이 형성되며, 플라즈마 발생부는, 봉 형상으로 상단에는 손잡이가 구비되고 상하로 층을 이루는 다수의 기류유도판의 유도판홀에 삽입되며 외주연에 나선이 형성된 회전축; 및 회전축의 하단을 하우징의 바닥과 결합시켜 위치를 유지함과 동시에 회전될 수 있도록 구비되는 회전축거치대;를 더 포함하되, 한 쌍의 기류유도판은 일측이 힌지축에 의해 상호 힌지 결합되고 힌지축의 양단은 벽체에 고정되며, 한 쌍의 기류유도판에 형성된 한 쌍의 유도판홀 중 상부 유도판홀의 내주연에는 일 방향의 나선이 형성되고, 하부 유도판홀의 내주연에는 타 방향의 나선이 형성되어 회전축과 결합되고, 회전축을 일 방향으로 돌리면 힌지축을 중심으로 한 쌍의 기류유도판 간격이 좁혀지고, 회전축을 타 방향으로 돌리면 힌지축을 중심으로 한 쌍의 기류유도판 간격이 벌어지도록 구성되는 특징으로 한다.
또한, 유도판홀은 장공으로 구성되어 기류유도판이 회전축을 따라 상하로 이동할 때 기류유도판과 회전축이 이루는 경사를 수용하며 원활하게 이동할 수 있는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 판상형으로써 중심부가 브이자 형태로 꺾어진 기류조절갓이 벽체의 일단 상하를 따라 구비되되 벽체의 타단을 향할수록 넓어지는 형상으로 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 벽체는 절연 기능을 할 수 있는 목재를 포함하는 부도체로 구성되어 절연부재의 크기를 축소시킬 수 있으며 방전극 층 간격을 촘촘하게 근접 구성하여 단위 면적당 방전극 개수를 증대할 수 있는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 오염 공기의 처리량, 플라즈마 발생부로 유입되는 오염 유체의 유속 등을 고려해 기류유도판의 위치를 조절하여 최적의 지점에서 이온화 공기가 서로 혼합되어 추가적인 분해반응이 일어날 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
둘째, 공기 오염 물질의 먼지, 분진, 악취 제거 및 살균 정화의 모든 과정을 거름필터, 전기 집진, 플라즈마, 광촉매, 자외선 살균, 활성탄 흡착 등 종합 단계를 통해 일괄적으로 처리할 수 있다.
셋째, 플라즈마 발생부의 벽체 전면에 기류조절갓을 설치함으로써 플라즈마 발생부에 유입되는 공기의 흐름을 플라즈마 방전극의 중심부로 향하도록 조절하여 방전극이 구비되지 않은 벽체 방면으로 오염 공기가 분산되는 것을 방지하고 플라즈마에 의한 오염 공기의 이온화 변형 효율을 높일 수 있다.
넷째, 플라즈마 발생부 내부에서 방전극과 방전극 사이로 지나는 공기의 흐름을 조절할 수 있는 기류유도판을 설치함으로써 다수의 방전극 사이에 플라즈마 변형의 영향이 미치지 않는 사각지대로 오염 공기가 지나가는 것을 방지하여 플라즈마 변형 효율을 높일 수 있다.
다섯째, 층을 지어 구성된 다수의 기류유도판을 관통하는 회전축의 조절을 통해 기류유도판 상호간의 간격을 조절하여 공기 오염도에 따라 공기의 유속을 조절함으로써 플라즈마 발생부에서 탈취 및 정화의 시간을 차등 적용하여 오염물질 처리량을 선택적으로 적용할 수 있는 맞춤형 정화가 가능해진다.
여섯째, 플라즈마 발생부를 분할하는 벽체를 부도체로 함으로써 벽체에 방전극을 고정시키며 절연 기능을 하는 애자의 크기를 최소화할 수 있으며, 따라서 방전극의 개수를 최대한 증가시킬 수 있게 되어 플라즈마 생성에 따른 처리효율을 극대화 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 저온 산화 고효율 플라즈마 탈취장치의 전체적인 구성을 개념적으로 도시한 도면.
도 2는 일 실시예에 따른 플라즈마 발생부의 정면을 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 도 2에 도시된 플라즈마 발생부의 평면 일부를 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 도 2에 도시된 플라즈마 발생부의 측면 일부를 개념적으로 도시한 도면.
도 5는 도 2에 도시된 플라즈마 발생부에서 벽체와 작동축의 결합 외관을 사시도 형태로 도시한 도면.
도 6은 도 2에 도시된 플라즈마 발생부에서 작동축의 작용을 설명하기 위한 도면.
도 7은 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생부의 정면을 개략적으로 도시한 도면.
도 8은 도 7에 도시된 플라즈마 발생부의 평면 일부를 개략적으로 도시한 도면.
도 9는 도 7에 도시된 플라즈마 발생부의 측면 일부를 개념적으로 도시한 도면.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 탈취장치의 전체적인 구성을 개념적으로 도시한 도면이고 도 2는 일 실시예에 따른 플라즈마 발생부의 정면을 개략적으로 도시한 도면이고 도 3은 도 2에 도시된 플라즈마 발생부의 평면 일부를 개략적으로 도시한 도면이고 도 4는 도 2에 도시된 플라즈마 발생부의 측면 일부를 개념적으로 도시한 도면이고 도 5는 도 2에 도시된 플라즈마 발생부에서 벽체와 작동축의 결합 외관을 사시도 형태로 도시한 도면이고 도 6은 도 2에 도시된 플라즈마 발생부에서 작동축의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저온 산화 고효율 플라즈마 탈취장치(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 하우징(100), 플라즈마 발생부(200), 전처리부(300), 후처리부(400)를 포함한다.
하우징(100)은 길게 형성되는 관 형상으로써, 일단에는 오염된 공기가 인입되는 유입구(110)가 구비되고, 타단에는 정화된 공기가 배출되는 배출구(120)가 구비될 수 있다.
하우징(100)의 내부에는 공기를 정화하는 장치들이 각 정화 목적과 기능에 따라 다양하게 구비될 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따라 유입구(110)에서 배출구(120)로 향하는 길이방향을 따라 전처리부(300), 플라즈마 발생부(200), 후처리부(400)가 순서대로 구비될 수 있다.
전처리부(300)는 공기 중 오염물질을 일차로 걸러내는 기능을 하도록 구성되며, 따라서 하우징(100)의 길이방향으로 순서대로 데미스터필터(310), 프리필터(320), 전기집진기(330)를 포함하여 구성될 수 있다.
데미스터필터(310)는 공기 중 유수분을 제거하는 기능을 하며, 프리필터(320)는 공기 중 부피가 큰 먼지 등의 오염물질을 걸러내는 기능을 한다.
또한 전기집진기(330)는 오염된 공기에 전기장을 작용시켜 집진함으로써 분진을 모으고 걸러내는 기능을 할 수 있다.
결국 전처리부(300)에서는 공기 중 오염물질에 함유된 유분과 수분을 제거하고, 사이즈가 커서 일반 필터와 집진장치로 걸러질 수 있는 먼지와 분진 등을 우선적으로 제거함으로써, 다음 과정으로써 플라즈마 발생부(200), 광촉매부(410), 활성탄부(430)에 의한 공기 정화 과정을 통해 미세먼지에 포함된 악취와 오염물질을 완벽하게 제거하는 데 있어 최적의 효과적인 준비를 하는 것이라 할 수 있다.
상기 데미스터필터(310), 프리필터(320) 및 전기집진기(330)는 당 업계에서 일반적으로 상용화된 공지의 기술을 적용할 수 있으므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.
한편 전처리부(300)를 거친 오염 공기는 여전히 미세먼지에 악취와 오염물질, 예컨대 휘발성 유기화합물(VOCs) 등의 오염가스가 포함된 상태로 플라즈마 발생부(200)를 지나게 된다.
이때 플라즈마 발생부(200)는 전처리부(300)에서 일차적으로 걸러진 오염 공기에 플라즈마를 발생시켜 이온화 시키는 기능을 하여 오염 공기를 전자 이온 및 라디컬 형태 즉 플라즈마 상태로 변형을 시킬 수 있다.
플라즈마 상태로 변형된 오염 공기는 이온화 된 상태인 채로 후처리부(400)로 진입하게 되고, 후처리부(400)에서 광촉매 산화, 자외선램프(UV) 살균, 활성탄 흡착으로 잔류 악취 제거 과정을 거치게 되며 완전하게 오염물질이 제거되어 정화되는 과정을 거치게 된다.
플라즈마 발생부(200)는 플라즈마를 발생시킬 수 있도록 고온의 전압이 인가되는 방전극(220)이 구비될 수 있다.
또한 플라즈마 발생부(200)는 하우징(100) 내부의 소정 공간에 위치하되 아크를 발생시킬 수 있도록 근접 설치되는 한 쌍의 방전극(220)이 다수 구비되도록 함으로써 오염 공기의 플라즈마 변환율을 극대화하는 구조로써 구성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예로써 플라즈마 발생부(200)에는 하우징(100)의 길이방향으로 다수의 통로가 형성되고 각 통로마다 한 쌍의 방전극(220)이 복수의 층을 형성하며 촘촘하게 배치되도록 하여 플라즈마 발생부(200)를 통과하는 오염 공기의 플라즈마 변환이 최대한으로 이뤄지게끔 구성될 수 있다.
보다 구체적으로, 본 실시예에서의 플라즈마 발생부(200)는 크게, 판 형상으로써 하우징(100)의 길이방향으로 바닥과 천장을 연결하며 다수의 통로를 형성하는 다수의 벽체(210), 봉 형상으로써 벽체(210)에 가상의 층이 다수 형성되도록 상호 마주하는 위치에 구비되며 일단은 전원부(224)와 전선(223)으로 연결되고 타단으로 외부 전원을 공급하는 다수의 전극관(221), 전극관(221)을 벽체(210)에 고정시키는 절연체로써 애자와 같이 형성되는 절연부재(222), 하우징(100) 통로에 수평하게 배치되어 다수의 층을 형성하는 한 쌍의 직사각형 전도체 판상으로써, 각각의 중앙부 일측은 마주하는 전극관(221)의 타단에 각각 연결되어 상호 평행하게 구비되되 전원이 인가되면 플라즈마를 발생시키는 다수의 방전극(220), 일측이 브이자 형태로 접합되되 하우징(100)의 길이방향으로 벌어지는 형상으로 방전극(220) 층간에 배치되는 다수의 기류유도판(230) 및 다수의 기류유도판(230) 각각의 타단에 장착되어 이온화된 공기에 의해 무동력으로 회전하면서 기류유도판(230)을 통과한 이온화된 공기를 혼합시키는 다수의 혼합팬(240)을 포함하는 것으로 예시될 수 있다.
벽체(210)는, 판 형상의 금속 재질로서 하우징(100)의 바닥과 천장을 연결하며 소정 간격으로 다수 설치되어 하우징(100)의 길이방향으로 다수의 통로를 형성하며 플라즈마 발생부(200)를 분할할 수 있다.
벽체(210)에는 다수의 전극관(221)이 전원부(224)와 연결되어 설치될 수 있다.
전극관(221)은 봉 형상으로써 벽체(210)와 수평한 방향으로 벽체(210)에 삽입되어 설치되되 벽체(210)를 관통하며 벽체(210)로부터 소정의 길이로 돌출된 형상으로 구성될 수 있다.
전극관(221)은 벽체(210)에 상하 방향 소정 간격으로 설치되되 정면에서 목측 시 벽체(210)와 벽체(210)로 구분된 통로 구간에서 벽체(210)와 연직한 방향, 즉 하우징(100)의 천장 및 바닥면과 수평한 방향으로 가상의 층을 다수개 형성하듯이 다수개의 전극관(221)이 쌍을 이루어 마주보는 위치에 설치될 수 있다.
전극관(221)은 절연부재(222)에 의해 벽체(210)에 고정된 상태를 유지할 수 있다.
절연부재(222)는 애자와 같이 형성되어 벽체(210)를 관통하는 전극관(221)을 감싸는 형상으로 벽체(210)의 양 측면에 구비될 수 있다.
절연부재(222)는 전극관(221)을 벽체(210)에 고정시키는 기능을 함과 동시에 전극관(221)과 벽체(210) 사이에 통전되어 발생하는 누전의 위험을 차단하기 위해 절연부재(222)로써의 기능을 할 수 있다.
전극관(221)의 일단은 플라즈마 발생부(200) 천장면 상부에 위치하는 전원부(224)와 전선(223)으로 연결되고 타단으로 전원을 공급하는 구조를 가질 수 있다.
따라서 타단을 마주보며 위치하는 한 쌍의 전극관(221)에는 각각의 타단에 한 쌍의 방전극(220)이 각각 연결되어 외부로부터 공급된 전원에 의해 플라즈마 아크가 발생되도록 구비될 수 있다.
방전극(220)은 고온의 전압이 인가되었을 때 플라즈마 아크가 발생할 수 있는 금속의 도전체 재질로 구비될 수 있으며, 본 발명의 바람직한 실시예로써 직사각형의 납작한 판상형으로써 구성될 수 있다.
방전극(220)은 중앙부 일측이 전극관(221)의 타단에 연결되어 고정된 상태로 구비되되 넓은 면이 하우징(100)의 천장과 바닥면을 향하도록 배치된 형상이 될 수 있다.
즉 방전극(220)은 하우징(100)의 길이방향으로 플라즈마 발생부(200)와 나란한 구조로 배치될 수 있다.
한 쌍의 방전극(220)은 마주보는 전극관(221)에 각각 결합되어 상호 나란히 평행하게 배치되는 구조를 가지는데 방전극(220) 상호간에는 이격되어 위치하되 각각의 일단은 가깝고 각각의 타단으로 갈수록 멀어지도록 배치될 수 있다.
다만 이때 방전극(220)의 일단은 유입구(110)를 향하는 부위이며, 방전극(220)의 타단은 배출구(120)를 향하는 부위를 의미한다.
한 쌍의 방전극(220)에 전원부(224)로부터 고온의 전압이 인가되면 가깝게 위치한 방전극(220)의 일단 사이에는 플라즈마 아크가 발생하게 되고, 악취 및 휘발성 유기화합물 등의 오염가스는 플라즈마 아크 발생 영역을 지나게 되면서 플라즈마 상태로 변형이 된다.
이후 오염가스는 플라즈마 상태로 이온화 된 채 후처리부(400)에 진입하게 되고 오염물질의 제거와 살균 등이 이뤄질 수 있다.
한 쌍의 방전극(220)은 상호 일단 간에 근접 위치하므로 플라즈마 아크가 발생하고, 타단 상호 간에의 일단 대비 상대적으로 멀리 이격되어 위치하므로 플라즈마 아크가 소멸되도록 구성될 수 있다.
즉 한 쌍의 방전극(220)에는 각각 고전압이 인가되어 플라즈마 아크가 발생하되 일단에서만 발생하고 타단에서는 발생하지 않도록 함으로써, 방전극(220)의 일단 방향으로 들어와 타단 방향으로 배출되는 오염가스가 방전극(220)의 일단에서 플라즈마 변형이 이뤄지고 타단에서는 추가적인 플라즈마 반응 없이 통과되도록 할 수 있다.
이때 한 쌍의 방전극(220)은 일단의 간격에 있어 상호 너무 근접하게 배치하면 단락이 일어나 플라즈마 발생부(200)가 파손될 위험이 있으며, 반대로 너무 멀리 배치하면 플라즈마 아크가 발생하기 어려워지므로 방전극(220)의 일단 상호 간에는 적절한 간격으로 배치될 수 있도록 하는 것이 중요하다.
또한 한 쌍의 방전극(220)은 일단과 타단의 간격이 동일한 거리를 유지한 채 구성될 수 있으며, 이 경우 방전극(220)의 일단과 타단 전체에 걸쳐 플라즈마 아크가 발생될 수 있다.
이런 경우는 하우징(100) 전체의 길이, 플라즈마 발생부(200)의 구간 길이와 폭 등에 따라 방전극(220)이 형성될 수 있는 크기에 따라 선택적으로 결정될 수 있다.
한편 플라즈마 아크를 발생하도록 구성되는 한 쌍의 방전극(220)은 플라즈마 발생부(200) 내부의 벽체(210) 사이에 형성된 통로에서 다수의 층을 이루면서 촘촘하게 다수 구비될 수 있다.
오염 공기는 방전극(220)에 의해 발생하는 플라즈마 아크에 의해 최대한 이온화 되어야 후처리부(400)에서 완벽한 오염물질 제거가 이뤄질 수 있는데, 플라즈마 발생부(200)를 지나는 오염 공기가 방전극(220)에 의해 생성된 플라즈마 아크의 영향을 받지 않고 통과된다면 오염 공기의 탈취 및 살균 효과는 저하될 수밖에 없다.
이러한 점을 해결하기 위해 본 발명의 탈취장치(10)는 유입구(110)를 향하는 벽체(210)의 일단 너비에 벽체(210)의 상하를 따라 구비되는 기류조절갓(211)을 포함하여 구성될 수 있다.
기류조절갓(211)은 벽체(210)의 높이와 동일한 길이를 가지는 길게 형성된 판상형으로써 길이 방향의 중심부를 기준으로 소정 각도의 브이자 형태로 꺾어져 갓의 형태를 지니도록 구성될 수 있다.
기류조절갓(211)은 유입구(110)를 향하는 벽체(210)의 일단에 벽체(210)의 상하를 따라 부착되어 고정될 수 있으며, 브이자로 꺾어져 뾰족한 부분이 벽체(210) 외측면을 향하고 넓게 퍼지는 부분이 벽체(210)의 내측면을 향하도록 장착될 수 있다.
결국 기류조절갓(211)은 벽체(210)의 일단에 구비되어 하우징(100)에 유입된 오염 공기가 기류조절갓(211)을 타고 좌우로 퍼지면서 플라즈마 발생부(200)의 중심부로 모아지도록 하는 기능을 할 수 있게 된다.
기류조절갓(211)에 의해 플라즈마 발생부(200)의 중심부를 향하며 모아지는 오염 공기는 방전극(220)의 중심부에 훨씬 수월하게 집중될 수 있어 플라즈마 방전에 의한 이온화가 극대화될 수 있는 여건이 마련되는 효과를 발휘한다.
기류조절갓(211)이 구비되지 않은 상태에서는 유입된 오염공기가 플라즈마 발생부(200)로 들어올 때 벽체(210)에 구비된 전극관(221), 절연부재(222)에 인접하여 지나는 경우가 존재하게 되는 바 이는 오염공기가 플라즈마 이온화 되지 않은 상태로 플라즈마 발생부(200)를 통과하게 되어 결국 후처리부(400)에서 오염물질의 제거 및 살균이 이뤄지지 못하여 공기 정화 및 탈취 효율이 현격히 저하되는 원인이 될 수 있다.
따라서 본 발명의 탈취장치(10)에서는 오염물질의 제거와 탈취 효과를 극대화하기 위해서 오염공기가 최대한 방전극(220)에 집중되어 통과될 수 있도록 하기 위해 기류조절갓(211)을 각 벽체(210)의 일단에 구비하는 특성 및 장점을 가질 수 있다.
도 2의 A에는 기류조절갓(211)이 구비되지 않은 플라즈마 발생부(200)가 도시되었고 도 2의 B에는 기류조절갓(211)이 구비된 플라즈마 발생부(200)가 도시되었으므로 기류조절갓(211)의 구성 여부에 따른 비교를 할 수 있다.
이로써 기류조절갓(211)을 통해 플라즈마 발생부(200)로 유입되는 오염공기는 방전극(220)에 집중되어 모임으로써 플라즈마 이온화율을 높이는 효과를 가져올 수 있는데, 다만 기류조절갓(211)은 종 방향의 기류 조절에 국한되는 한계가 있다.
따라서 플라즈마 발생부(200)에 유입되는 오염공기가 종 방향으로 모여진 후 횡 방향으로도 모여지도록 하기 위한 추가 장치가 필요하다.
이를 위해 플라즈마 발생부(200)의 벽체(210) 간 통로에는 다수의 방전극(220)으로 형성된 다수의 층 사이마다 한 쌍의 기류유도판(230)이 설치되어 횡 방향의 기류 조절을 통한 오염 공기의 방전극(220) 중심부 집중을 유도할 수 있다.
기류유도판(230)은 플라즈마 발생부(200)의 통로 너비를 커버할 수 있는 폭을 지니는 판상형으로써 구비될 수 있다.
기류유도판(230)은 통로의 일단 방면으로는 결합되어 뾰족한 브이자 형태를 지니고 통로의 타단 방면으로 갈수록 벌어지는 형상을 가지게 되는데, 이에 따라 위에 위치한 기류유도판(230)의 하부판과 아래에 위치한 기류유도판(230)의 상부판에 의해 플라즈마 발생부(200) 통로의 상하 공간이 좁아지는 형상이 될 수 있다.
기류유도판(230)은 한 쌍의 판부재가 측면에서 절단면으로 목측 시 배출구(120) 방향으로 벌어지고 유입구(110) 방향으로 접합된 브이자 형태로써 구성될 수 있다.
즉, 기류유도판(230)은 본 발명의 기본형으로써 각각의 일단이 유입구(110)를 향하며 기류유도판(230)의 타단은 배출구(120)를 향하는 방향으로 상호 이격되어 벌어진 형상으로 구비된다.
이에 따라 통로의 일단으로 유입되어 통로의 타단으로 배출되며 흘러가는 오염공기는 플라즈마 발생부(200)의 통로를 지나면서 좁은 영역으로 모이는 흐름을 가지게 된다.
이는 결국 방전극(220)에 근접하여 오염공기가 지나게 되는 효과를 유도하게 되고 플라즈마 방전 효과를 극대화 할 수 있는 여건이 될 수 있다.
오염공기는 플라즈마 발생부(200)를 지나면서 방전극(220)에서 발생한 플라즈마 아크에 의해 이온화 되어야 하는데 방전극(220)이 형성하는 층과 층 사이를 지나는 오염공기는 플라즈마 변형이 이뤄지지 않은 채 통과되는 경우가 존재할 수도 있다.
즉 오염공기가 이온화 되지 않는 사각지대가 플라즈마 발생부(200) 내에 존재하게 되는 것이다.
따라서 오염공기의 탈취와 정화 효과를 극대화하기 위해서는 오염공기가 최대한 방전극(220)의 플라즈마 아크 영역 내를 거치면서 통과되도록 하는 것이 중요하다.
그런데 이를 위해 방전극(220)의 상하 층을 가깝게 배치하여 지나치게 촘촘히 구성하면 단락, 파손 등의 위험이 존재하게 되므로 무한정 방전극(220)을 증가시킬 수는 없다.
이때 기류유도판(230)은 방전극(220)의 층과 층 사이에 배치되어 오염공기의 흐름이 방전극(220)의 플라즈마 변형 영역을 지나도록 유도함으로써 오염 공기가 이온화되지 않고 플라즈마 발생부(200)를 통과하는 사각지대를 차단하는 기능을 할 수 있게 된다. 따라서 플라즈마 방전 효과를 극대화 할 수 있다.
기류유도판(230)을 통과한 이온화된 공기는 기류유도판(230)의 후단(도 4를 기준으로 우측) 지점에서 나머지 기류유도판(230)들을 통과한 이온화된 공기들과 혼합되면서 오염물의 지속적인 분해반응이 일어나게 된다. 이때, 본 실시예에서는 오염 공기의 처리량, 플라즈마 발생부로 유입되는 오염 유체의 유속 등을 고려해 기류유도판(230)의 위치를 조절하여 최적의 지점에서 이온화 공기가 서로 혼합되어 분해반응이 일어날 수 있도록 하는 구조를 갖춘다.
예컨대, 오염 공기의 처리량이 상대적으로 크거나, 플라즈마 발생부(200)로 유입되는 오염 공기의 유속이 빠를 경우 기류유도판(230)을 방전극(220)에서 상대적으로 멀리 위치시킴으로써, 이온화가 덜 된 오염 공기가 기류유도판(230)을 타고 넘어가는 것을 방지할 수 있다. 즉, 방전극(220)과 기류유도판(230) 사이에서 오염 공기가 방전극(220)에 충분히 노출될 수 있는 공간을 확보한 뒤, 이온화가 완료된 공기만 기류유도판(230)을 타고 넘어갈 수 있도록 하여 오염 공기의 처리 효율을 극대화시키는데 기여할 수 있다.
이와 반대로, 오염 공기의 처리량이 상대적으로 작거나, 플라즈마 발생부(200)로 유입되는 오염 공기의 유속이 느릴 경우 오염 공기가 방전극(220)에 의해 충분히 이온화가 이루어질 수 있으므로, 기류유도판(230)을 방전극(220)에서 상대적으로 가까이 위치시키는 것이 이온화 공기를 빠르게 혼합시킬 수 있다는 점에서 오염 공기의 처리 효율 증대에 유리하다.
이와 같은 특징을 구현하기 위해, 플라즈마 발생부(200)는 도 5에 도시된 바와 같이 다수의 기류유도판(230)을 지지한 채로 다수의 벽체(210)를 관통해 장착되는 작동축(250)을 더 포함할 수 있다.
그리고, 작동축(250)의 끝단에는 사용자가 수조작할 수 있도록 손잡이(251)가 마련될 수 있다. 이때, 상기 벽체(210)에는 상기 작동축(250)이 삽입되는 장공 형태의 작동홀(212)이 관 형상의 하우징(100) 길이방향과 평행하게 연장 형성될 수 있다.
작동홀(212)의 길이방향을 따라 작동축(250)의 위치가 조절 가능하도록 구성될 수 있으며, 예컨대, 사용자가 손잡이(251)를 파지한 뒤 작동홀(212)의 길이방향을 따라 작동축(250)을 슬라이딩시키면 기류유도판(230)을 도 6을 기준으로 좌, 우 방향으로 이동시킬 수 있다.
한편, 상, 하 방향으로 병렬 배치되는 각각의 작동축(250)은 연동부재(252)에 의해 서로 연동 설치될 수 있다.
혼합팬(240)은 기류유도판(230)을 통과한 이온화된 공기가 기류유도판(230)의 후단 지점에서 혼합될 때, 불규칙한 방향으로 와류를 발생시켜 이온화 공기의 혼합 효율을 증대시키기 위한 기능을 담당한다.
만일, 혼합팬(240)이 배제될 경우 기류유도판(230)을 통과한 이온화 공기가 혼합이 미비해진 상태에서 후처리부(400)로 유입되어 오염 공기에서 오염물 제거 효율이 저하될 수 있다.
혼합팬(240)은 기류유도판(230)을 통과하는 이온화 공기의 흐름에 의해서만 회전되는 무동력 회전체로서 모터 등의 전기장치의 생략을 통해 주변 구조를 간소화시킬 수 있다.
또한, 혼합팬(240)의 공기 토출 방향은 브이자 형태로 접합된 기류유도판(230)의 연장방향과 평행하게 형성됨으로써 기류유도판(230) 후단으로 이온화 공기를 넓게 퍼트리는 작용을 더해 복잡한 난기류 형성에 기여한다.
플라즈마 발생부(200)를 통과하면서 플라즈마 상태로 변형된 오염공기는 이온화 상태로 후처리부(400)에 유입된다.
후처리부(400)는 플라즈마 발생부(200)로부터 배출구(120) 방향으로 순서대로 광촉매부(410), 자외선램프부(420), 활성탄부(430)를 포함하여 구성될 수 있다.
광촉매부(410)는 플라즈마 발생부(200)를 거쳐 플라즈마 상태로 이온화 된 오염공기를 빛을 이용하여 화학반응을 촉진하는 기능을 하며, 자외선램프부(420)는 광촉매부(410)를 거치며 오염물질이 제거된 오염공기에 대해 자외선을 발생시켜 살균 및 냄새 분해 제거를 하며, 활성탄부(430)에서는 활성탄 흡착을 통해 오염공기의 잔류 악취를 제거하는 기능을 할 수 있다.
상기 광촉매부(410), 램프부(420) 및 활성탄부(430)는 당 업계에서 일반적으로 상용화된 공지의 기술을 적용할 수 있으므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.
플라즈마 발생부(200)를 분할하는 벽체(210)는 목재와 같은 부도체로 구성되어 절연 기능을 할 수 있도록 구비될 수 있다.
벽체(210)가 부도체로 구성이 되어 절연 성능을 내포하게 되면 벽체(210)에 전극관(221)을 고정하는 절연부재(222)가 절연 성능을 위해 크고 두껍게 구성되지 않아도 될 수 있다.
벽체(210)에 설치되는 절연부재(222)가 크면 클수록 방전극(220)이 벽체와 결합하는 부위가 커지게 되므로 방전극(220)과 방전극(220)을 서로 가깝게 설치하기 어려워 방전극(220) 층과 층 사이는 멀어질 수밖에 없으며 이로 인해 오염공기가 플라즈마 변형되지 않는 사각지대 또한 커지게 되는 문제가 발생할 수 있다.
따라서 방전극(220)을 가능한 촘촘하게 구성하는 것이 바람직한데, 벽체(210)를 절연 성능이 있는 부도체로 구성하게 되면 절연부재(222)의 크기가 작아지게 되고 그만큼 방전극(220)의 층 간격이 좁아질 수 있어 촘촘한 구성이 가능해지므로 단위 면적당 방전극(220) 개수를 최대한으로 증대할 수 있게 된다.
따라서 오염공기의 플라즈마 변형 효율을 극대화 시키는 장점이 될 수 있다.
정리하자면 본 발명의 탈취장치(10)는, 플라즈마 발생부(200)를 분할하는 벽체(210)의 일단에 기류조절갓(211)을 구비하여 오염공기를 종 방향으로 방전극(220)의 중심부에 모이도록 유도하며, 동시에 플라즈마 발생부(200)의 각 통로에 형성된 방전극(220)의 층과 층 사이에 기류유도판(230)을 구비하여 오염공기가 횡 방향으로 방전극(220)의 중심부에 모이도록 유도하게 된다.
이로써 오염공기가 방전극(220)의 플라즈마 변형 영역을 거치지 않고 지나게 되는 사각지대가 차단되는 효과를 만들게 됨으로써, 모든 오염공기는 플라즈마 아크 영역을 통과하게 되면서 플라즈마 상태로 변형되어 오염공기의 정화 효과를 극대화할 수 있게 된다.
이하, 첨부되는 도면을 참고하여 플라즈마 발생부의 다른 실시예에 대해서 설명한다. 중복을 피하기 위해 본 실시예에서는 전술한 실시예와 동일하거나 유사한 부분은 중복을 피하기 위해 자세한 설명은 생략한다.
도 7은 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생부의 정면을 개략적으로 도시한 도면이고 도 8은 도 7에 도시된 플라즈마 발생부의 평면 일부를 개략적으로 도시한 도면이고 도 9는 도 7에 도시된 플라즈마 발생부의 측면 일부를 개념적으로 도시한 도면이다.
본 실시예에서의 플라즈마 발생부는 기류유도판 부분에서 일부 차이가 있으므로, 상기 차이점에 대해서 자세히 설명하도록 한다.
본 실시예에서의 플라즈마 발생부(200)의 구성 중 각각의 기류유도판(230)은 일측이 브이자 형태로 힌지 접합된 한 쌍으로 이루어지고, 중심부 일측에 통공 형상으로 구비되는 유도판홀(233)이 형성된다.
한 쌍의 기류유도판(230,(230a,230b))은 힌지축(231)에 일단이 결합된 상태로 벽체(210)와 벽체(210) 사이 통로에서 안정된 고정 위치를 유지할 수 있게 된다. 힌지축(231)은 통로를 수평으로 가로질러 벽체(210)와 벽체(210)를 연결하며 고정 설치될 수 있다.
기류유도판(230)의 양 측단은 벽체(210)와 거의 근접하되 밀착되지는 않도록 작은 틈새로 이격되어 구성될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 힌지축(231)을 중심으로 상부와 하부에서 결합되어 구비된 한 쌍의 기류유도판(230)이 힌지축(231)에 의해 벽체에 고정되며 다수의 층을 이루는 형상이 되고, 상기 기류유도판(230)의 층과 층 사이에 방전극(220)의 각 층들이 위치하는 형상을 가지게 된다.
결국 기류유도판(230)과 방전극(220)이 플라즈마 발생부(200)의 각 통로에서 수평 방향으로 순서대로 번갈아 층을 이루는 형상을 구성하게 된다.
본 실시예에서의 기류유도판(230)은 힌지축(231)에 의해 힌지 결합되며 한 쌍으로 구성되되, 상부에 위치한 상부 기류유도판(230a)과 하부에 위치한 하부 기류유도판(230b) 간의 간격이 조절될 수 있는 것을 특징으로 한다.
이때 동일 통로 내의 각 층에 위치한 다수의 기류유도판(230)은 동시에 함께 조절될 수 있다.
즉, 도 9에 도시된 바와 같이 상부 기류유도판(230a)과 하부 기류유도판(230b)의 브이자형 간격이 벌어지게 되면, 바로 위 상층에 위치한 하부 기류유도판(230b)과 바로 아래 하층에 위치한 상부 기류유도판(230a)의 사이 간격은 좁아지게 된다.
또한 반대로 상부 기류유도판(230a)과 하부 기류유도판(230b)의 브이자형 간격이 좁혀지면, 기류유도판(230)의 상층과 하층 사이는 넓어지게 된다.
이러한 간격 조절을 통해서 플라즈마 발생부(200)를 통과하는 오염공기의 통과 속도와 처리량을 선택적으로 조절할 수 있다.
즉 공기 중 오염도가 높은 경우에는 오염공기의 정화 및 탈취 공정을 천천히 면밀하게 진행할 필요가 있는데 이럴 때는 상부 기류유도판(230a)과 하부 기류유도판(230b)의 브이자형 간격을 좁게 함으로써 기류유도판(230) 층간 간격을 넓게 하여 기류의 속도를 느리게 조절할 수 있다.
반대로 공기 중 오염도가 낮은 경우에는 정화 과정을 신속히 진행하기 위하여 기류의 속도를 높일 필요가 있는데 이럴 때는 상부 기류유도판(230a)과 하부 기류유도판(230b)의 브이자형 간격을 넓게 함으로써 기류유도판(230) 층간 간격을 좁게 하여 기류의 속도가 빨라지도록 조절하게 된다.
한편 기류유도판(230a,230b) 층간 간격의 조절은 방전극(220)에 의한 플라즈마 상태 변환 처리용량을 조절하는 수단으로 활용될 수 있다.
즉, 기류유도판(230a,230b) 층간 간격이 좁아지게 되면 방전극(220)의 주위를 지나 후처리부(400)로 빠져나가는 배출 통로가 좁아지게 되는 것이므로, 방전극(220)에 인접하여 모이는 오염공기의 양이 증가하는 효과를 갖게 되고, 이로써 방전극(220)에 의해 플라즈마 상태로 변환되는 오염공기의 처리량이 많아지게 된다.
반대의 경우로써 기류유도판(230a,230b) 층간 간격이 넓어지게 되면 방전극(220)에 인접하여 모이는 오염공기의 양이 감소하는 효과를 가지며 플라즈마 변환되는 오염공기의 처리량도 줄어들게 된다.
상기 절차와 같이 기류유도판(230a,230b)의 브이자형 상하 간격을 조절함으로써 오염공기의 통과 속도를 조절할 수 있게 되고 따라서 탈취 및 정화와 처리량을 조절할 수 있게 된다.
상기와 같은 기류유도판(230)의 상하 간격을 조절을 위해서 기류유도판(230)에는 유도판홀(233)이 형성되고, 플라즈마 발생부(200)는 회전축(232), 회전축거치대(234)를 포함하여 구성될 수 있다.
유도판홀(233)은 기류유도판(230)의 중심부의 타측 방향으로 편향된 위치에 통공 형상으로 구비되며, 내주연에 나선이 형성되어 구비될 수 있다.
유도판홀(233)의 내주연에 형성되는 나선은 상부 기류유도판(230a)과 하부 기류유도판(230b)에 있어서 각기 반대 방향으로 구성될 수 있으며, 본 발명의 일 실시예로써 상부 기류유도판(230a)의 유도판홀(233)(도 9의 A′)에는 시계방향의 나선이, 하부 기류유도판(230b)의 유도판홀(233)(도 9의 B′)에는 반시계방향의 나선이 구비될 수 있다.
도 9의 A′에는 시계방향의 나선이, 도 4의 B′에는 반시계 방향의 나선이 구성되었음을 도시하고 있는데 이때 A′와 B′에 형성된 나선의 방향은 각각 반대로 구성될 수 있으며, 이는 상기 A′와 B′에 형성된 나선의 방향은 상호 반대방향으로 형성되기만 하면 본 발명의 원리를 충족시킬 수 있는 것임을 의미한다.
동일 통로 내에서 각 층별로 구성된 기류유도판(230)에 형성된 각각의 유도판홀(233)은 상하를 관통하는 동일한 위치에 구비될 수 있다.
따라서 동일 통로내에 위치한 다수의 기류유도판(230)과 그에 형성된 유도판홀(233)을 관통하는 하나의 회전축(232)이 구비되어 장착될 수 있다.
회전축(232)의 상단은 회전하여 돌릴 수 있는 손잡이로 구성되고, 회전축(232)의 중심부는 봉 형상으로써 상하로 구비되는 다수의 유도판홀(233)을 연결하며 삽입될 수 있다.
회전축(232)의 하단에는 회전축(232)이 위치를 유지할 수 있도록 거치시켜주는 회전축거치대(234)가 구비되되, 회전축(232)이 고정 위치를 유지하면서도 원활히 회전할 수 있도록 회전축거치대(234)에서 회전축(232)이 안착된 채 헛도는 구조로써 구성될 수 있다.
회전축(232)의 중심부는 유도판홀(233)과 결합되는 각 부위마다 또는 축 전체에 걸쳐 외주연에 나선이 형성될 수 있다.
따라서 회전축(232)을 시계방향으로 회전을 시키면 상부 기류유도판(230a)은 회전축(232)을 따라 아래로 이동하고 하부 기류유도판(230b)은 회전축(232)을 따라 위로 이동하게 되므로 상호 간격이 좁아지게 되고 동시에 기류유도판(230) 층간 간격은 넓어지게 되어 오염공기의 흐름 속도가 감소될 수 있다.
반대로 회전축(232)을 반시계방향으로 회전을 시키면 상부 기류유도판(230a)은 회전축(232)을 따라 위로 이동하고 하부 기류유도판(230b)은 회전축(232)을 따라 아래로 이동하게 되므로 상호 간격이 넓어지게 되고 기류유도판(230) 층간 간격은 좁아지게 되어 오염공기의 흐름 속도는 증가할 수 있다.
위와 같이 회전축(232)의 회전 방향에 따른 조절에 의해서 기류유도판(230) 층간 간격이 변화하게 되어 상술한 바와 같이 오염공기의 오염도 수준에 따른 기류 속도를 조절할 수 있고, 또한 방전극(220)에 의한 플라즈마 변환 처리용량을 조절할 수 있게 된다.
도 7의 A에는 회전축(232)이 구비된 상태의 플라즈마 발생부(200)가 도시되었으며, 도 7의 B에는 회전축(232)이 구비되지 않은 상태의 플라즈마 발생부(200)가 도시되어 상호 비교를 할 수 있도록 제시되어 있다.
여기서 회전축(232)의 회전 방향과 그에 따른 기류유도판(230)의 이동방향은 일 실시예로써 제시된 것일 뿐 회전 방향과 그에 따른 이동 방향은 운영 상황 및 유도판홀(233)의 내주연 나선 방향에 따라 달리 적용되어 구성될 수 있다.
한편 유도판홀(233)은 통공의 형상이되 장공의 형상으로 구성될 수 있다.
이는 기류유도판(230)이 회전축(232)을 따라 상하로 이동함에 있어 기류유도판(230)과 회전축(232) 간의 경사진 각도가 변화하는 것을 유도판홀(233)이 수용하고 원활히 이동될 수 있도록 하기 위한 목적에 의한 것이다.
회전축(232)과 기류유도판(230)이 결합되어 이루는 내각이 직각에 가까워질수록 유도판홀(233)은 원형에 가까운 형태로서도 운용될 수 있는 반면, 회전축(232)과 기류유도판(230)의 내각이 점차 커져 평행에 가까워질수록 유도판홀(233)이 길게 형성되어 있어야 회전축(232)과 기류유도판(230)의 결합이 유지될 수 있기 때문이다.
그래야 유도판홀(233)이 회전축(232)과 기류유도판(230) 사이의 기울어지는 정도를 수용하며 상하로 원활히 이동할 수 있게 하며, 또한 이를 위해 회전축(232)의 외주연 나선과 유도판홀(233) 내주연의 나사산은 촘촘하지 않고 소정의 여유 간격을 가지고 제작 되는 것이 바람직하다.
이상의 설명을 토대로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탈취장치(10)의 사용예를 살펴보면 다음과 같다.
본 발명의 탈취장치(10)는 유입구(110)를 통해 흡입된 오염공기가 하우징(100) 내에서 전처리부(300), 플라즈마 발생부(200), 후처리부(400)의 과정을 순서대로 거치면서 오염물질과 악취가 제거되고 정화된 상태로써 배출구(120)를 통해 배출되도록 구성될 수 있다.
오염공기는 우선 전처리부(300)에서 데미스터필터(310)를 거치며 공기 중 유분과 수분이 제거되고, 프리필터(320)를 거치면서 부피가 큰 오염물질이 걸러지며, 전기집진기(330)에서는 분진에 전기장이 작용되어 집진하여 걸러지는 과정이 순서대로 이뤄질 수 있다.
이후 본 발명의 탈취장치(10)의 주요 특성을 가지는 플라즈마 발생부(200)를 거치게 되는데, 악취 및 휘발성 유기화합물 등을 함유한 오염공기는 플라즈마 발생부(200)에 구비된 다수의 방전극(220)에서 생성되는 플라즈마 아크 영역을 통과하면서 전자 이온 및 라디컬의 형태를 가지는 플라즈마 상태로 변형이 된 후 후처리부(400)로 이동되어 산화 반응을 통해 완전한 정화가 이뤄지게 된다.
플라즈마 발생부(200)는, 하우징(100) 내부공간에 구비된 다수의 벽체(210)로 인해 하우징(100)의 길이방향으로 다수의 통로가 생성되고 통로를 가로지르는 방향으로 전극관(221)이 가상의 층을 이루며 마주하도록 구비된 후 전극관(221)에 판상형의 방전극(220)이 결합되어 한 쌍을 이루며 통로와 수평하게 설치되되 일단은 근접하여 플라즈마 아크를 발생시키도록 구비되고 타단으로 갈수록 멀어지게 되어 플라즈마 아크가 발생하지 않는 구조를 갖도록 구성될 수 있다.
이때 전극관(221)은 금속의 도체 재질로 이뤄진 벽체(210)에 절연부재(222)를 통해 고정되고 동시에 전극관(221)과 벽체(210) 간에 절연이 이뤄질 수 있어 안전하게 사용될 수 있는데, 반면에 오염된 공기가 벽체(210)에 밀착되어 지나게 되면 절연부재(222)의 존재로 인해 방전극(220)의 영역을 벗어나 절연부재(222)를 지나게 되므로 플라즈마 아크 영역을 피해 가게 되어 플라즈마 상태 변형이 이뤄지지 않아 정화의 효율이 떨어지게 된다.
따라서 기류조절갓(211)을 벽체(210)의 일단에 설치하여 하우징(100)에 인입된 오염공기가 기류조절갓(211)을 타고 통로의 중심부로 향하게 하여 플라즈마 발생부(200) 내의 방전극(220)을 지날 수 있도록 오염공기의 흐름을 조절하게 된다.
또한 플라즈마 발생부(200) 내에서는 방전극(220) 층과 층 사이의 공간으로 오염된 공기가 플라즈마 아크의 영향을 받지 않은 채 빠져나가는 것을 차단하기 위하여 기류유도판(230)이 방전극(220) 층과 층 사이의 공간에 구비될 수 있다.
기류유도판(230)은 플라즈마 발생부(200) 내에 들어온 오염공기가 방전극(220)의 영향 범위 내에 모일 수 있도록 정면에서 목측 시 상하의 폭을 좁히는 역할을 하면서 오염공기의 흐름을 방전극(220) 주위로 유도하는 역할을 하게 된다.
또한, 오염 공기의 처리량, 플라즈마 발생부(200)로 유입되는 오염 유체의 유속 등을 고려해 기류유도판(230)의 위치를 조절하여 최적의 지점에서 이온화 공기가 서로 혼합되어 분해반응이 일어날 수 있도록 하는 구조를 갖춤은 물론, 혼합팬(240)은 기류유도판(230)을 통과한 이온화된 공기가 기류유도판(230)의 후단 지점에서 혼합될 때, 불규칙한 방향으로 와류를 발생시켜 이온화 공기의 혼합 효율을 증대시키는 작용을 수행한다. 이로써 오염공기의 플라즈마 변형 효율을 극대화 시킬 수 있게 된다.
이때 기류유도판(230)에는 본 발명의 추가 실시예로써 구비되는 회전축(232)에 의해 기류유도판(230)의 간격이 조절될 수 있어 공기의 오염수준에 따라 정화 속도를 조절할 수 있는 바, 공기 오염도가 높아 천천히 면밀한 정화가 필요한 경우에는 회전축(232)을 일 방향으로 회전시켜 상부 기류유도판(230a)과 하부 기류 유도판(230b)의 간격을 좁히게 되고 따라서 기류유도판(230)의 층간 간격이 넓어지게 되어 플라즈마 발생부(200)를 통과하는 공기의 흐름이 느려지고 방전극(220)에 의한 플라즈마 변형이 면밀하게 진행될 수 있다.
반대로 공기의 오염수준이 약한 경우에는 회전축(232)을 타방향으로 회전시켜 기류유도판(230)의 층간 간격을 좁게 함으로써 공기의 흐름을 빠르게 조절할 수 있고 이 경우에는 오염공기가 방전극(220)과 접촉하는 시간이 짧아 신속한 정화가 이뤄지게 된다.
또한 플라즈마 발생부(200)의 벽체(210)를 목재와 같은 부도체로 구성하게 되면 그 자체로 절연기능을 구비하게 되므로 전극관(221)을 벽체(210)에 고정하는 절연부재(222)의 크기가 작아질 수 있어 방전극(220)의 층간 간격을 상대적으로 더욱 촘촘하게 구성할 수 있고 벽체(210)에 밀착되어 구성할 수 있어 오염공기가 방전극(220)의 플라즈마 아크 영역을 비켜 가는 것을 차단할 수 있다.
한편 플라즈마 발생부(200)는 플라즈마에 의한 탈취 처리량을 증대시키려 할 때 다수의 플라즈마 발생부(200)를 연속적으로 배치할 수 있는데 이때 설치 장소의 공간 크기에 따라 직렬 또는 병렬로 연결할 수 있다.
플라즈마 발생부(200)의 직렬 연결은 하우징(100)의 유입구(100)에서 배출구(120) 방향으로 나란히 플라즈마 발생부(200)를 앞뒤로 배치하는 것을 의미하며, 병렬 연결은 하우징(100)의 유입구(100) 또는 배출구(120)에서 목측 시 좌우로 나란히 플라즈마 발생부(200)가 배치되는 형상을 의미한다.
결국 직렬 연결은 하우징(100)에 유입된 공기가 첫 번째 플라즈마 발생부(200)를 지나고 두 번째, 세 번째 계속해서 순서대로 플라즈마 발생부(200)를 거치게 되면서 플라즈마에 의한 다중 탈취가 이뤄지는 방식이다.
병렬 연결은 하우징(100)에 유입된 공기가 옆으로 나란히 배치된 다수의 플라즈마 발생부(200)를 한 번에 지나게 되는 방식으로써 넓은 면적에 대한 단발성 탈취가 이뤄지는 방식이 된다.
상기 플라즈마 발생부(200)의 직렬 또는 병렬 연결은 본 발명의 탈취장치(10)를 이용하여 공기 정화 처리량을 증대시키고 싶을 때 적용될 수 있는 방법으로써, 플라즈마 발생부(200)를 증설하여 설치하고자 하나 공간이 협소하면 직렬 연결로서 다중 탈취가 이뤄지도록 하고, 반면에 공간이 넓으면 병렬로 연결하여 넓은 공간에 대해 오염 공기를 유입하여 광범위한 탈취가 이뤄지도록 할 수 있다.
이에 플라즈마 발생부(200)의 직렬 연결은 다중 탈취 방식이므로 풍속을 높여 탈취 정화를 빠르게 운영할 수 있고, 병렬 연결은 광범위 영역 탈취 방식이므로 풍속을 낮춘 후 탈취 정화를 천천히 진행할 수 있다.
플라즈마 발생부(200)를 거치면서 플라즈마 상태로 변형되어 이온화된 오염공기는 후처리부(400)를 지나게 되는데, 후처리부(400)의 광촉매부(410)에서는 이온화된 오염공기가 빛을 받아 화학반응이 촉진되며, 자외선램프부(420)에서는 자외선에 의해 살균 및 악취 분해 제거가 이뤄지고, 마지막으로 활성탄부(430)에서는 활성탄의 흡착을 통한 잔류 악취가 제거되는 과정을 거치게 된다.
이로써 오염공기의 악취 및 휘발성 유기화합물 등 오염물질이 최대한 제거될 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
100: 하우징 200: 플라즈마 발생부
300: 전처리부 400: 후처리부

Claims (6)

  1. 공기 중 오염물질을 일차로 걸러내는 전처리부, 전처리부에서 걸러진 오염 공기에 플라즈마를 발생시켜 이온화시키는 플라즈마 발생부, 플라즈마 발생부에서 이온화된 공기 오염물질을 이차로 걸러내는 후처리부 및 일단과 타단에 공기의 유입구와 배출구가 각각 구비되며 일단에서 타단으로 향하는 길이방향으로 상기 전처리부, 플라즈마 발생부, 후처리부를 순서대로 수용하는 관 형상의 하우징을 포함하는 저온 산화 고효율 플라즈마 탈취장치에 있어서,
    플라즈마 발생부는,
    판 형상으로써 하우징의 길이방향으로 바닥과 천장을 연결하며 다수의 통로를 형성하는 다수의 벽체;
    봉 형상으로써 벽체에 가상의 층이 다수 형성되도록 상호 마주하는 위치에 구비되며 일단은 전원부와 전선으로 연결되고 타단으로 외부 전원을 공급하는 다수의 전극관;
    전극관을 벽체에 고정시키는 절연체로써 애자와 같이 형성되는 절연부재;
    하우징 통로에 수평하게 배치되어 다수의 층을 형성하는 한 쌍의 직사각형 전도체 판상으로써, 각각의 중앙부 일측은 마주하는 전극관의 타단에 각각 연결되어 상호 평행하게 구비되되 전원이 인가되면 플라즈마를 발생시키는 다수의 방전극;
    일측이 브이자 형태로 접합되되 하우징의 길이방향으로 벌어지는 형상으로 방전극 층간에 배치되는 다수의 기류유도판; 및
    다수의 기류유도판 각각의 타단에 장착되어 이온화된 공기에 의해 무동력으로 회전하면서 기류유도판을 통과한 이온화된 공기를 혼합시키는 다수의 혼합팬;을 포함하며,
    플라즈마 발생부는,
    다수의 기류유도판을 지지한 채로 다수의 벽체를 관통해 장착되는 작동축;을 더 포함하며,
    상기 벽체에는 상기 작동축이 삽입되는 장공 형태의 작동홀이 관 형상의 하우징 길이방향과 평행하게 연장 형성되며, 상기 작동홀의 길이방향을 따라 작동축의 위치가 조절 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 저온 산화 고효율 플라즈마 탈취장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    기류유도판은 일측이 브이자 형태로 힌지 접합된 한 쌍으로 이루어지고, 중심부 일측에 통공 형상으로 구비되는 유도판홀이 형성되며,
    플라즈마 발생부는,
    봉 형상으로 상단에는 손잡이가 구비되고 상하로 층을 이루는 다수의 기류유도판의 유도판홀에 삽입되며 외주연에 나선이 형성된 회전축; 및
    회전축의 하단을 하우징의 바닥과 결합시켜 위치를 유지함과 동시에 회전될 수 있도록 구비되는 회전축거치대;를 더 포함하되,
    한 쌍의 기류유도판은 일측이 힌지축에 의해 상호 힌지 결합되고 힌지축의 양단은 벽체에 고정되며,
    한 쌍의 기류유도판에 형성된 한 쌍의 유도판홀 중 상부 유도판홀의 내주연에는 일 방향의 나선이 형성되고, 하부 유도판홀의 내주연에는 타 방향의 나선이 형성되어 회전축과 결합되고,
    회전축을 일 방향으로 돌리면 힌지축을 중심으로 한 쌍의 기류유도판 간격이 좁혀지고, 회전축을 타 방향으로 돌리면 힌지축을 중심으로 한 쌍의 기류유도판 간격이 벌어지도록 구성되는 특징으로 하는 저온 산화 고효율 플라즈마 탈취장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    유도판홀은 장공으로 구성되어 기류유도판이 회전축을 따라 상하로 이동할 때 기류유도판과 회전축이 이루는 경사를 수용하며 원활하게 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 저온 산화 고효율 플라즈마 탈취장치.
  5. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    판상형으로써 중심부가 브이자 형태로 꺾어진 기류조절갓이 벽체의 일단 상하를 따라 구비되되 벽체의 타단을 향할수록 넓어지는 형상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 저온 산화 고효율 플라즈마 탈취장치.
  6. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    벽체는 절연 기능을 할 수 있는 목재를 포함하는 부도체로 구성되어 절연부재의 크기를 축소시킬 수 있으며 방전극 층 간격을 촘촘하게 근접 구성하여 단위 면적당 방전극 개수를 증대할 수 있는 것을 특징으로 하는 저온 산화 고효율 플라즈마 탈취장치.
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