KR20210020399A - Radical/anion/electrons generating device using separate electrical discharge compartment and electronic appliances for sterilization/deodorization having the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 분리된 전기 방전실에서 라디칼, 음이온, 전자를 발생시키는 라디칼/음이온/전자 발생기 및 이로부터 라디칼, 음이온, 전자를 공급받아 살균, 탈취 등의 기능을 제공하는 살균/탈취용 기기에 관한 것이다.The present invention relates to a radical/anion/electron generator that generates radicals, anions, and electrons in a separate electric discharge chamber, and a device for sterilization/deodorization that provides functions such as sterilization and deodorization by receiving radicals, anions, and electrons therefrom. will be.
전기방전에 의해 생성된 플라즈마를 탈취, 살균, 먼지제거 등에 이용하는 공기정화방법은 잘 알려진 기술이다. 탈취 등의 공기정화를 위한 방법은 플라즈마방법 이외에도 화학약품을 사용하는 방법, HEPA(high efficiency particle arrestor)와 같은 필터를 사용하는 방법, 자외선광과 광촉매 등을 이용하는 방법 등이 있으나 교체의 번거로움이 없고 장치의 간편성 등의 이점 때문에 플라즈마 방법이 선호되고 있으며 많은 연구개발이 진행되고 있다.An air purification method using plasma generated by electric discharge for deodorization, sterilization, dust removal, etc. is a well-known technique. In addition to the plasma method, methods for purifying air such as deodorization include using chemicals, using a filter such as HEPA (high efficiency particle arrestor), and using ultraviolet light and photocatalyst. There is no plasma method because of advantages such as simplicity of the device, and a lot of research and development is being conducted.
플라즈마를 이용한 탈취나 살균을 위해서는 전기방전 시에 생성되는 전자나 이온을 이용할 수도 있지만 방전을 통하여 OH, O, HOO 와 같은 자유 radical, 혹은 오존, 과산화수소와 같은 산화력이 높은 분자를 생성하고 이들의 산화력을 이용한 탈취나 살균이 더욱 효율적이다. 먼지제거를 위해서는 방전을 통하여 생성된 전자를 이용하여 미세먼지 입자를 하전시킨 후 "+" 극성의 집진판 표면에 부착시키는 전기집진 방법들이 가장 보편적으로 사용되고 있다.For deodorization or sterilization using plasma, electrons or ions generated during electric discharge can be used, but free radicals such as OH, O, and HOO, or molecules with high oxidizing power such as ozone and hydrogen peroxide are generated through discharge, and their oxidizing power Deodorization or sterilization using the is more efficient. In order to remove dust, the most commonly used electric dust collection methods in which fine dust particles are charged using electrons generated through discharge and then attached to the surface of a dust collection plate of "+" polarity are most commonly used.
탈취나 미세먼지 제거를 위해 가장 널리 사용되고 있는 전기방전 방법은 코로나방전이다. 이 방전은 작동의 단순성과 장치의 간편성 때문에 가장 보편적으로 이용된다. 그러나 공기를 매체로 하고 고전압을 인가하여 코로나 방전을 일으킬 때는 오존과 질소산화물의 생성이 불가피하다. 방전에 의하여 생성된 오존양은 원래의 살균기능을 초과하여 인체에 유해한 수준의 농도에 도달하기도 한다.The most widely used electric discharge method for deodorizing or removing fine dust is corona discharge. This discharge is most commonly used because of its simplicity in operation and simplicity of the device. However, when air is used as a medium and high voltage is applied to cause corona discharge, ozone and nitrogen oxides are inevitable. The amount of ozone generated by discharge exceeds the original sterilization function and reaches a concentration of a level that is harmful to the human body.
오존 생성 등 코로나 방전의 고전압 인가 때문에 발생하는 단점을 보완하기 위해서 유전체장벽 방전(dielectric barrier discharge), 다공성 세라믹 미세방전(microdischarge inside porous ceramics), 메쉬 유전체장벽 방전(mesh dielectric barrier discharge), 배면 표면장벽 방전(coplanar DBD) (특허문헌 1), 공동(空洞)음극방전(hollow cathode discharge), 미끄럼아크방전(gliding arc discharge)등이 대체 수단으로 이용된다. 그러나 대기압에서 안정한 플라즈마를 형성하는 이러한 방전 역시 공기를 작동매체로 사용하는 경우 오존과 질소산화물의 생성은 불가피하며 입자를 하전시키는 데에도 효과적이지 못하다.Dielectric barrier discharge, microdischarge inside porous ceramics, mesh dielectric barrier discharge, and rear surface barrier to compensate for the disadvantages caused by high voltage application of corona discharge such as ozone generation. Discharge (coplanar DBD) (Patent Document 1), hollow cathode discharge, sliding arc discharge, and the like are used as alternative means. However, this discharge, which forms a stable plasma at atmospheric pressure, is also inevitable when air is used as a working medium, and is not effective in charging particles.
코로나 방전의 문제점을 보완하기 위해 본 발명자에 의해서 2015년 계면 전기방전을 이용한 공기정화방법(특허문헌 2)이 제시된 바 있다. 고전압 코로나 방전에 비하여 계면방전에서는 낮은 전압에서 방전이 유발되므로 오존의 생성량을 대폭 줄이는 데 성공하였다. 그러나 피처리가스를 방전영역으로 통과시키는 계면방전 방법은 코로나 방전형태를 사용함으로 방전영역이 협소하며 따라서 가스처리 용량에 한계가 있으며 피처리가스의 유속이 증가할수록 방전이 불안정해지는 등의 문제가 발생한다. 또한 미세먼지 제거를 위해서는 먼지입자를 전자나 음이온으로 하전시켜야 하는데 이 역시 방전영역의 협소함 때문에 효율이 낮았다.In order to compensate for the problem of corona discharge, an air purification method using interfacial electric discharge (Patent Document 2) was proposed in 2015 by the present inventors. Compared to high-voltage corona discharge, interfacial discharge causes discharge at a low voltage, so it has succeeded in significantly reducing the amount of ozone generated. However, the interfacial discharge method in which the gas to be treated passes through the discharge area uses a corona discharge type, so the discharge area is narrow, and thus the gas treatment capacity is limited, and the discharge becomes unstable as the flow velocity of the target gas increases. do. In addition, in order to remove fine dust, the dust particles must be charged with electrons or negative ions, which also has low efficiency due to the narrow discharge area.
본 발명에서는 이러한 계면방전의 장치나 방법에 비하여 피처리가스의 처리가 단순하고 방전이 훨씬 안정되며 먼지제거 효율이나 탈취 및 살균 효율이 월등히 높은 대면적 방전방법을 제공하는 것을 목적으로 하고, 이를 이용하여 고효율의 라디칼/음이온/전자 발생기 및 이를 구비한 살균/탈취용 기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.The object of the present invention is to provide a large-area discharge method in which the processing of the gas to be treated is simpler, the discharge is much more stable, and the efficiency of removing dust or deodorization and sterilization is much higher than that of such an apparatus or method of interfacial discharge Thus, it is an object of the present invention to provide a highly efficient radical/anion/electron generator and a device for sterilization/deodorization having the same.
본 발명의 목적은 오존이나 질소산화물 같은 부산물을 전혀 발생시키지 않으면서 라디칼, 음이온 및 전자를 고효율로 발생시키는 장치와 이를 구비한 살균/탈취용 기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a device for generating radicals, anions, and electrons with high efficiency without generating by-products such as ozone or nitrogen oxides, and a device for sterilization/deodorization having the same.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 반응기체를 공급하는 반응기체 공급부(450); 상기 반응기체 공급부(450)로부터 반응기체가 공급되며 전기 방전에 의해 라디칼, 음이온 및 전자가 생성되는 전기 방전실(200); 상기 전기 방전실(200)에서 방출되는 라디칼, 음이온 및 전자가 일시적으로 모이는 저장실(300); 및 상기 저장실(300) 안의 라디칼, 음이온 및 전자를 외부로 배출시키는 동력수단(350);을 포함하는, 분리된 전기 방전실을 이용한 라디칼/음이온/전자 발생기(100)를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a reactive
상기 발생기는 상기 반응기체가 수소와 산소의 혼합가스인 것일 수 있다.The generator may be that the reactive body is a mixture gas of hydrogen and oxygen.
상기 발생기는 상기 전기 방전실(200)과 상기 저장실(300) 사이를 경계짓는 다공성 박막(252)을 더 포함하는 것일 수 있다.The generator may further include a porous
상기 발생기는 상기 전기 방전실(200) 내에 배치된 제1전극(250) 및 상기 전기 방전실(200) 밖에 배치된 제2전극(230)을 더 포함하며 상기 제1전극(250)과 상기 제2전극(230) 사이에 교류전원(240)이 연결되는 것일 수 있다.The generator further includes a
상기 발생기는 상기 제1전극(250)이 금속메시로 제작된 것일 수 있다.In the generator, the
상기 발생기는 상기 제1전극(250)이 상기 다공성 박막(252)에 인접 배치되며, 상기 제2전극(230)이 상기 전기 방전실(200)을 제공하는 유전체 소재의 케이싱부(220)의 외면에 구비된 것일 수 있다.In the generator, the
상기 발생기는 상기 제1전극(250)과 상기 제2전극(230)이 서로 평행하게 배치된 것일 수 있다.In the generator, the
또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 집진판(30)이 구비된 처리실(10); 및 라디칼, 음이온 및 전자를 생성하여 상기 처리실(10)에 공급하는 라디칼/음이온/전자 발생기(100);를 포함하는 살균/탈취용 기기를 제공한다.In addition, in order to achieve the above object, the present invention includes a
본 발명에 따른 라디칼/음이온/전자 발생기는 살균, 탈취, 먼지제거에 필요한 전자나 화학종을 발생시키는 영역으로 분리된 영역을 사용하는 것이 발명의 가장 중요한 특징이다. 이러한 구성의 효과는 다음 세 가지로 요약된다. 첫째, 방전영역으로 반응기체 이외의 공기 유입이 억제되므로 그러한 공기분자들이 플라즈마화학반응에 참여하지 않는다. 따라서 오존이나 질소산화물 같은 유해 화학종의 생성을 막을 수 있다. 둘째, 방전영역으로 반응기체 이외의 공기 유입이 억제되므로 방전의 불안정화를 방지할 수 있고 장시간 운전을 가능케 한다. 셋째, 유전체 장벽 방전과 같은 대면적 방전을 사용하고 또한 수소와 산소 혼합가스를 반응기체(working gas)로 하여 전자와 고농도의 OH같은 자유라디칼의 생산을 가능케 한다. 생성된 전자와 활성종은 처리영역으로 분사되어 탈취, 살균, 질소산화물(NOx)의 산화 그리고 미세먼지와 연기의 제거 효율을 높인다.The radical/anion/electron generator according to the present invention is the most important feature of the invention to use a divided region as a region generating electrons or chemical species necessary for sterilization, deodorization, and dust removal. The effects of this configuration are summarized in the following three. First, since the inflow of air other than the reactive body into the discharge zone is suppressed, such air molecules do not participate in the plasma chemical reaction. Therefore, it can prevent the generation of harmful chemical species such as ozone and nitrogen oxides. Second, since the inflow of air other than the reactive body into the discharge area is suppressed, destabilization of the discharge can be prevented and operation for a long time is possible. Third, it is possible to produce electrons and free radicals such as high-concentration OH by using a large-area discharge such as a dielectric barrier discharge and using a mixed gas of hydrogen and oxygen as a working gas. The generated electrons and active species are injected into the treatment area to improve deodorization, sterilization, oxidation of nitrogen oxides (NO x ), and removal of fine dust and smoke.
도 1은 본 발명에 따른 라디칼/음이온/전자 발생기의 실시예를 보이는 도면이다.
도 2는 도 1의 발생기의 제1전극에 적용 가능한 소재의 예를 보이는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 살균/탈취용 기기의 실시예를 보이는 도면이다.1 is a diagram showing an embodiment of a radical/anion/electron generator according to the present invention.
2 is a view showing an example of a material applicable to the first electrode of the generator of FIG. 1.
3 is a view showing an embodiment of a device for sterilization/deodorization according to the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in a variety of different forms, and only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and are common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the scope of the invention to those who have, and the invention is only defined by the scope of the claims.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 수소와 산소의 혼합가스를 매체로 하는 전기방전을 이용하여 빠른 탈취, 살균, 제연(smoke removal), 질소산화물(NOx)의 산화 및 미세먼지 제거를 가능하게 하는 방안을 제공한다.In order to solve the above problems, in the present invention, rapid deodorization, sterilization, smoke removal, oxidation of nitrogen oxides (NO x ), and removal of fine dust are performed using electric discharge using a mixed gas of hydrogen and oxygen as a medium. Provides a way to make it possible.
제안하는 방법의 핵심은 수소/산소 혼합가스를 작동 매체로 하고, 분리된 전기방전 영역(전기 방전실)을 이용하는 것이다. 전기 방전실에서의 방전 형태로는 유전체장벽 방전(dielectric barrier discharge), 물과 공기 간의 계면방전(interface discharge), 메쉬 유전체 장벽 방전(mesh DBD), 배면 표면장벽 방전(coplanar DBD), 다공성 세라믹 물질 내부에서의 미세방전(micro-discharge in porous ceramics), 공동(空洞)음극방전(hollow cathode discharge), 미끄럼아크방전(gliding arc discharge), 마이크로캐비티(microcavity) 방전 또는 마이크로토치(microtorch) 방전을 포함하는 방전 형태의 그룹 중에서 선택된 방전 형태가 사용되는 것이 가능하다. 본 발명에서 다른 하나의 중요한 요소는 유전체장벽 방전(dielectric barrier discharge)과 같은 대면적 방전을 전기방전의 형태로 사용하는 것이다. 대면적 방전을 사용하면 방전영역의 단위 부피 당 높은 농도의 활성 종(speccies)을 얻을 수 있는 장점이 있다.The core of the proposed method is to use a mixed gas of hydrogen/oxygen as the working medium and to use a separate electric discharge zone (electric discharge chamber). Types of discharge in the electrical discharge chamber include dielectric barrier discharge, water-air interface discharge, mesh dielectric barrier discharge (mesh DBD), back surface barrier discharge (coplanar DBD), and porous ceramic materials. Includes micro-discharge in porous ceramics, hollow cathode discharge, gliding arc discharge, microcavity discharge, or microtorch discharge. It is possible to use a discharge type selected from the group of discharge types. Another important factor in the present invention is to use a large area discharge such as a dielectric barrier discharge in the form of an electric discharge. The use of large-area discharge has the advantage of obtaining a high concentration of active species per unit volume of the discharge area.
방전실과 저장실이 만나는 경계지역의 구성은 분리형 정화장치의 중요한 인자이다. 이 경계지역은 저장실 내 공기의 방전실로의 유입은 억제하면서 방전실의 결과물만 저장실로 분사되는 일방적인 흐름만 가능케 해야 한다. 이를 위해서는 다음 조건이 만족되어야 한다. 수소/산소 혼합가스가 저장실로 분사되는 출구의 단면적은 최소로 하여 혼합가스의 유속은 증가시키되 저장실 내 공기의 방전실로의 흐름은 억제해야 한다.The composition of the boundary area where the discharge chamber and the storage chamber meet is an important factor of the separate type purification device. This boundary area should allow only unilateral flow in which only the result of the discharge chamber is injected into the storage chamber while suppressing the inflow of air in the storage chamber into the discharge chamber. For this, the following conditions must be satisfied. The cross-sectional area of the outlet through which the hydrogen/oxygen mixture gas is injected into the storage chamber should be minimized to increase the flow rate of the mixed gas, but the flow of air in the storage chamber to the discharge chamber should be suppressed.
한편, 상기 방전 영역(전기 방전실)로 공급되는 상기 반응 가스는, 수소 가스와 산소 가스의 혼합가스를 필요할 때 제조하여 공급하는 물 전기분해부에 의해 공급될 수 있고, 또는 수소 가스를 저장하는 고압용기와 산소 가스를 저장하는 고압용기 각각에 의해 공급될 수도 있다. 상기 수소 가스와 산소 가스의 혼합가스에서 수소의 부피비율은 50% 이하인 것이 안전을 위해 바람직하다.Meanwhile, the reaction gas supplied to the discharge region (electric discharge chamber) may be supplied by a water electrolysis unit that manufactures and supplies a mixed gas of hydrogen gas and oxygen gas when necessary, or stores hydrogen gas. It may be supplied by a high-pressure container and a high-pressure container respectively storing oxygen gas. It is preferable for safety that the volume ratio of hydrogen in the mixed gas of hydrogen gas and oxygen gas is 50% or less.
방전의 매체인 수소/산소 혼합가스(반응기체)가 상기 저장실로 유출되는 출구의 단면적은 다음과 같은 방법에 의하여 조정이 가능하며 이 방법의 이해를 위해서는 먼저 방전실 전극 배치에 관한 지식이 필요하다. 유전체 장벽 전기방전을 위해서는 유전체를 사이에 두고 다른 극성의 두 전극판을 서로에 평행하도록 배치한다. 마주보는 전극판은 평행면이라는 기준을 제공한다. 방전실을 통한 작동가스의 흐름은 이 전극판에 수평 혹은 수직의 방향을 가질 수 있다. 방전의 매체인 작동가스가 전극판에 수직으로 저장실로 유입되는 첫 번째 경우에서는 경계면의 실 면적이 수평으로 유입되는 둘째 경우에 비하여 훨씬 높다. 따라서 방전실과 저장실의 경계면을 통하여 일방적인 가스의 흐름만 허용되도록 경계면의 면적을 조정해야 한다. 가스가 통과하는 경계면의 단면적을 최소화시키면 작동가스는 이 경계면이 유일한 출구이므로 높은 유속으로 유출될 것이고 저장실 내의 공기는 이 경계면을 통해 방전실로의 흐름이 거의 차단될 것이다.The cross-sectional area of the outlet through which the hydrogen/oxygen mixture gas (reactive gas), which is the medium of discharge, flows out to the storage chamber can be adjusted by the following method. To understand this method, knowledge of the electrode arrangement in the discharge chamber is first required. . Dielectric barrier For electric discharge, two electrode plates of different polarities are arranged parallel to each other with a dielectric interposed therebetween. The opposite electrode plate provides a criterion of parallel surfaces. The flow of the working gas through the discharge chamber may have a horizontal or vertical direction to this electrode plate. In the first case where the working gas, which is a medium of discharge, flows into the storage chamber vertically to the electrode plate, the actual area of the interface is much higher than that in the second case, where it flows horizontally. Therefore, the area of the interface must be adjusted so that only unilateral gas flow is allowed through the interface between the discharge chamber and the storage chamber. If the cross-sectional area of the interface through which the gas passes is minimized, the working gas will flow out at a high flow rate since this interface is the only outlet, and the air in the storage chamber will almost be blocked from flowing to the discharge chamber through this interface.
즉, 상기 경계면은 방전실의 방전 결과물만 저장실로 방출되도록 하고 저장실 내의 공기는 방전실로 유입되지 않도록 다공성 박막을 포함하도록 만들어지는 것이 바람직하다.That is, it is preferable that the interface is made to include a porous thin film so that only the discharge result of the discharge chamber is discharged to the storage chamber and air in the storage chamber does not flow into the discharge chamber.
또한, 단면적을 줄이기 위해 제1전극의 작동가스 출구를 다공성 박막으로 덮는 방법을 생각할 수 있다. 즉, 상기 경계면은 다공성 제1전극과 상기 제1전극 상부에 배치된 다공성 박막을 포함하는 판의 복합체이고, 상기 다공성 박막의 기공의 크기는 0.1마이크로미터에서 2mm 크기를 갖거나 기공의 총면적이 지름 0.1mm 이상 3mm 이하로 형성될 수 있다.In addition, in order to reduce the cross-sectional area, a method of covering the working gas outlet of the first electrode with a porous thin film can be considered. That is, the interface is a composite of a plate including a porous first electrode and a porous thin film disposed on the first electrode, and the pore size of the porous thin film has a size of 0.1 micrometer to 2 mm, or the total area of the pores is a diameter It may be formed of 0.1mm or more and 3mm or less.
방전실의 가스가 전극판에 수평하게 흐르면서 저장실로 유입되는 둘째 경우에서는 제1전극의 두께를 가능한 얇게 하고 방전실의 전극간 거리를 최소화하여 저장실 내 공기의 방전실로의 유입을 막아야 한다. 방전실의 가스가 전극판에 수평하게 흐르는 경우에서는 방전실의 전극구조를 복수화 할 수 있고 따라서 방전실로 유입되는 작동가스의 양을 크게 증가시킬 수 있으며 처리 효율을 높일 수 있다는 장점을 갖고 있다. 다만 복수 전극구조의 경우에는 각 단위방전셀을 교류방전 전원에 연결할 때는 capacitor와 같은 추가적인 회로 구성요소가 필요하다.In the second case where the gas from the discharge chamber flows horizontally through the electrode plate and flows into the storage chamber, the thickness of the first electrode should be made as thin as possible and the distance between the electrodes in the discharge chamber should be minimized to prevent the air in the storage chamber from entering the discharge chamber. In the case where the gas in the discharge chamber flows horizontally through the electrode plate, the electrode structure of the discharge chamber can be pluralized, and thus the amount of the working gas flowing into the discharge chamber can be greatly increased, and processing efficiency can be improved. However, in the case of a multi-electrode structure, an additional circuit component such as a capacitor is required when connecting each unit discharge cell to an AC discharge power source.
상기한 원리에 근거한 라디칼/음이온/전자 발생기(100)의 개략도를 도 1에 도시하였다.A schematic diagram of a radical/anion/
이를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 라디칼/음이온/전자 발생기(100)는 내부에 전기 방전실(200)과 저장실(300)이 구획된 케이싱부(220), 전기 방전실(200)에 반응기체를 공급하는 반응기체 공급부(450), 전기 방전실(200)과 저장실(200)를 경계짓는 다공성 박막(252), 교류전원(240)에 의해 연결된 제1전극(250) 및 제2전극(230), 동력수단(350)을 포함한다.Referring to this, the radical/anion/
케이싱부(220)는 플라스틱과 같은 유전체 소재로 구비된다. 도 1에 도시된 바와 같이 제1전극(250)은 전기 방전실(200) 내에 배치되는 한편 제2전극(230)은 유전체 소재의 케이싱부(220)의 외면에 배치됨으로써, 유전체 장벽 교류방전(dielectric barrier discharge) 방식이 적용될 수 있다.The
반응기체 공급부(450)는 전기 방전실(200)로 반응기체를 공급하는 구성이다. 본 발명의 경우 반응기체로서 수소와 산소의 혼합가스를 사용한다. 반응기체 공급부(450)는 물을 전기분해하여 수소와 산소를 공급하는 장치로 구비될 수도 있고, 대안적으로 수소 가스를 저장하는 고압용기 및 산소 가스를 저장하는 고압용기로 구성될 수도 있다.The reactive
다공성 박막(252)은 전기 방전실(200)로부터 방전 결과물이 저장실(300)로 이동되는 것은 허용하면서 저장실(300) 내의 공기가 전기 방전실(200)로 유입되는 것을 억제하는 기능을 한다. 이를 위해 다공성 박막은 0.1마이크로미터 내지 2mm 크기의 기공을 갖거나 기공의 총면적이 지름 0.1mm 이상 3mm 이하로 형성되는 것이 바람직하다.The porous
제1전극(250)으로는 얇은 메시 형태의 구조를 갖는 금속으로 제작되는 것이 바람직하다. 제1전극(250)의 소재로 적용 가능한 금속메시의 예를 도 2에 도시하였다.It is preferable that the
제1전극(250)과 제2전극(230) 간의 거리는 0.1 mm 이상 5 cm 이하로 하며 전원 교류의 주파수는 60 Hz에서 1 GHz의 범위를, 전압은 1 kV에서 20 kV 의 범위를 가진다.The distance between the
동력수단(350)은 저장실(300) 내의 방전 결과물(라디칼, 음이온, 전자)을 외부로 공급하기 위한 구성이다. 동력수단(350)으로는 예로써 팬모터가 사용될 수 있다.The power means 350 is a configuration for supplying discharge results (radicals, negative ions, electrons) in the
이러한 구성의 라디칼/음이온/전자 발생기의 전기 방전실(200)에서는 수소와 산소의 혼합가스를 주 매체로 하는 유전체 장벽 교류방전(dielectric barrier discharge)을 통하여 음이온, 자유라디칼과 같은 활성종(active species)과 함께 전자들이 생성된다.In the
전기 방전실(200)에서 일어나는 이점들에 설명하면 다음과 같다.The advantages occurring in the
① 반응기체로 산소와 수소의 혼합가스를 사용하므로 오존이나 질소산화물의 발생을 원천적으로 봉쇄한다.① As a gas mixture of oxygen and hydrogen is used as a reactor, the generation of ozone or nitrogen oxides is fundamentally blocked.
참고로 공기 중에서 전기방전 시 오존(O3)은 다음 반응에 의하여 생성된다.For reference, during electric discharge in air, ozone (O 3 ) is generated by the following reaction.
O2 + electron → O + O(1)O 2 + electron → O + O(1)
O + O2 → O3 (2)O + O 2 → O 3 (2)
그러나 본 발명의 방법에서는 공기 대신에 수소와 산소의 혼합가스를 사용하며 그들 가스 혼합비의 결정은 폭발성 반응의 회피와 낮은 산소 농도가 중요 기준이 된다. 따라서 산소의 조성은 통상 수소의 20% 이하로 한다. (산소가 수소의 50%에 근접하면 폭발 반응의 위험이 있다.) 이러한 조건에서는 (2) 반응을 일으키는 O 원자 주변에 산소(O2) 분자보다는 수소(H2) 분자의 농도가 훨씬 크므로 (2) 반응보다는 아래의 (3) 반응이 훨씬 잘 일어난다.However, in the method of the present invention, a mixed gas of hydrogen and oxygen is used instead of air, and the avoidance of explosive reactions and a low oxygen concentration are important criteria for determining the gas mixture ratio. Therefore, the composition of oxygen is usually 20% or less of hydrogen. (If oxygen approaches 50% of hydrogen, there is a risk of an explosion reaction.) Under these conditions, (2) oxygen (O 2 ) around the O atom causing the reaction. Hydrogen rather than molecule (H 2 ) Since the concentration of the molecule is much larger, the reaction (3) below takes place much better than the reaction (2).
O + H2 → OH + H(3)O + H 2 → OH + H(3)
또한 산소(O2) 분자는 다음의 반응에 의하여 수소원자와 반응하며Also oxygen (O 2 ) The molecule reacts with a hydrogen atom by the following reaction
H2 + electron → H + H (4)H 2 + electron → H + H (4)
H + O2 → OH + O(5)H + O 2 → OH + O(5)
H 원자의 농도가 O 원자의 농도보다 훨씬 높으므로 (2) 반응 보다는 (5) 반응이 잘 일어난다. 따라서 (3) 반응과 (5) 반응으로부터 오존 생성반응 (2)의 반응 단면적은 격감하며 오존의 발생이 원천적으로 봉쇄 된다.Since the concentration of H atom is much higher than that of O atom, (5) reaction takes place better than (2) reaction. Therefore, the reaction cross-sectional area of the ozone generation reaction (2) from the reaction (3) and (5) is drastically reduced, and the generation of ozone is essentially blocked.
② 큰 이점은 (1), (3), (5) 반응이 보여주는 바와 같이 H, O와 OH 같은 자유라디칼이 고농도로 생성된다는 것이다. 특히 O와 OH 같은 자유라디칼은 강한 산화력 때문에 탁월한 탈취, 살균 능력을 갖는다. EDH 방전에서 설령 오존이 미량 생성된다 하여도 다음과 같은 자유라디칼과의 반응에 의하여 오존은 소멸된다.② The big advantage is that, as the reactions (1), (3), and (5) show, free radicals such as H, O and OH are produced in high concentration. In particular, free radicals such as O and OH have excellent deodorization and sterilization ability because of their strong oxidizing power. Even if a trace amount of ozone is produced in EDH discharge, ozone is destroyed by reaction with free radicals as follows.
O3 + OH → O2 + HO2 (6)O 3 + OH → O 2 + HO 2 (6)
O3 + H → OH +O2 (7)O 3 + H → OH + O 2 (7)
O3 + O → 2O2 (8)O 3 + O → 2O 2 (8)
③ 이점은 EDH 반응을 유전체 장벽을 이용한 대용적 교류 방전으로 일으킨다는 것이다. 유전체 장벽 안쪽의 방전영역(전기 방전실)에 금속메시 같은 전극을 배치하고 유전체 장벽 바깥면의 전극과의 사이에 교류 방전을 일으키면 메시 내부 공간 전체에서 방전이 일어나며 다음과 같은 반응에 의하여 미세먼지 제거와 제연(smoke removal)에 유효한 음이온을 고농도로 생성시킬 수 있는 장점이 있다.③ The advantage is that the EDH reaction is caused by a large-volume AC discharge using a dielectric barrier. If an electrode such as a metal mesh is placed in the discharge area inside the dielectric barrier (electric discharge chamber) and an AC discharge is generated between the electrode on the outer surface of the dielectric barrier, discharge occurs in the entire space inside the mesh, and fine dust is removed by the following reaction. It has the advantage of being able to generate high concentrations of negative ions, which are effective for smoke removal.
O2 + electron → O2 - (9) O 2 + electron → O 2 - (9)
O2 - → O- + O (10) O 2 - → O - + O (10)
이상의 반응에서 생성된 active species는 살균/탈취 기능에 기여하고 전자들은 집진 기능에 기여한다. 메시 전극을 사용하는 대용적 반응의 또 다른 이점은 방전에 참여하는 전극의 면적이 넓으므로 국부적인 변질의 위험이 줄어들며 따라서 사용기간이 매우 길다는 점이다.The active species generated in the above reaction contribute to the sterilization/deodorization function, and the electrons contribute to the dust collection function. Another advantage of the large-volume reaction using a mesh electrode is that the area of the electrode participating in the discharge is large, so the risk of local deterioration is reduced, and thus the service life is very long.
도 3은 전술한 라디칼/음이온/전자 발생기(100)가 채택된 본 발명에 따른 살균/탈취용 기기의 실시예를 개략적으로 보이는 도면이다.3 is a diagram schematically showing an embodiment of a device for sterilization/deodorization according to the present invention in which the above-described radical/anion/
이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 살균/탈취용 기기는 처리실(10)과 기계실(20)을 포함한다.As shown, the device for sterilization/deodorization according to an embodiment of the present invention includes a
기계실(20)에는 라디칼/음이온/전자 발생기(100)가 설치되어 있어서, 작동 시에 그로부터 생성된 O, OH와 같은 라디칼, O- 와 같은 음이온 및 전자들(electrons)을 처리실(10)로 공급한다.In the
처리실(10)에는 집진판(30)이 구비되며, 바람직하게는 처리실(10)의 바닥면에 설치될 수 있다. 집진판(30)은 전자로 하전된 먼지가 집진될 수 있도록 직류전원의 (+)극이 연결된다.A
처리실(10)로 공급된 라디칼 및 음이온에 의해 의류에 대한 탈취 기능 및 살균 기능이 수행될 수 있다.A deodorizing function and a sterilizing function for clothes may be performed by radicals and anions supplied to the
그리고 처리실(10)로 공급된 전자들에 의해 처리대상물(예: 의류)에 붙어있던 먼지들이 (-)전하로 대전됨으로써 집진판(30)에 포집될 수 있다.In addition, dust adhered to the object (eg, clothing) by electrons supplied to the
상술한 본 발명의 살균/탈취용 기기는 다양한 전자제품에 응용될 수 있다. 그러한 전자제품의 대표적인 예로는 의류에 대한 살균, 탈취, 집진 기능을 제공하는 의류관리기를 들 수 있다.The device for sterilization/deodorization of the present invention described above can be applied to various electronic products. A typical example of such an electronic product is a clothing manager that provides sterilization, deodorization, and dust collection functions for clothing.
지금까지 본 발명을 설명함에 있어, 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해짐이 자명하다.In the description of the present invention so far, it has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but this is only exemplary, and those of ordinary skill in the art can use various modifications and equivalent other embodiments therefrom. I will understand the point. Therefore, it is apparent that the true technical protection scope of the present invention is determined by the technical spirit of the appended claims.
10 : 처리실
20 : 기계실
30 : 집진판
100 : 라디칼/음이온/전자 발생기
200 : 전기 방전실
220 : 케이싱부
230 : 제2전극
240 : 교류전원
250 : 제1전극
252 : 다공성 박막
300 : 저장실
350 : 동력수단
450 : 반응기체 공급부10: treatment room
20: machine room
30: dust collecting plate
100: radical/anion/electron generator
200: electric discharge chamber
220: casing part
230: second electrode
240: AC power
250: first electrode
252: porous thin film
300: storage room
350: power means
450: reactor body supply unit
Claims (8)
상기 반응기체 공급부(450)로부터 반응기체가 공급되며 전기 방전에 의해 라디칼, 음이온 및 전자가 생성되는 전기 방전실(200);
상기 전기 방전실(200)에서 방출되는 라디칼, 음이온 및 전자가 일시적으로 모이는 저장실(300); 및
상기 저장실(300) 안의 라디칼, 음이온 및 전자를 외부로 배출시키는 동력수단(350);을 포함하는
분리된 전기 방전실을 이용한 라디칼/음이온/전자 발생기.
A reactive body supply unit 450 for supplying a reactive body;
An electric discharge chamber 200 in which a reactive body is supplied from the reactive body supply unit 450 and radicals, anions, and electrons are generated by electric discharge;
A storage chamber 300 in which radicals, anions, and electrons emitted from the electric discharge chamber 200 temporarily collect; And
Power means 350 for discharging radicals, anions, and electrons in the storage chamber 300 to the outside; including
Radical/anion/electron generator using separate electric discharge chamber.
상기 반응기체는 수소와 산소의 혼합가스인,
분리된 전기 방전실을 이용한 라디칼/음이온/전자 발생기.
The method according to claim 1,
The reactor body is a mixed gas of hydrogen and oxygen,
Radical/anion/electron generator using separate electric discharge chamber.
상기 전기 방전실(200)과 상기 저장실(300) 사이를 경계짓는 다공성 박막(252)을 더 포함하는,
분리된 전기 방전실을 이용한 라디칼/음이온/전자 발생기.
The method according to claim 1,
Further comprising a porous thin film 252 bordering between the electrical discharge chamber 200 and the storage chamber 300,
Radical/anion/electron generator using separate electric discharge chamber.
상기 전기 방전실(200) 내에 배치된 제1전극(250) 및 상기 전기 방전실(200) 밖에 배치된 제2전극(230)을 더 포함하며,
상기 제1전극(250)과 상기 제2전극(230) 사이에 교류전원(240)이 연결되는,
분리된 전기 방전실을 이용한 라디칼/음이온/전자 발생기.
The method of claim 3,
Further comprising a first electrode 250 disposed in the electric discharge chamber 200 and a second electrode 230 disposed outside the electric discharge chamber 200,
AC power supply 240 is connected between the first electrode 250 and the second electrode 230,
Radical/anion/electron generator using separate electric discharge chamber.
상기 제1전극(250)은 금속메시로 제작되는,
분리된 전기 방전실을 이용한 라디칼/음이온/전자 발생기.
The method of claim 4,
The first electrode 250 is made of a metal mesh,
Radical/anion/electron generator using separate electric discharge chamber.
상기 제1전극(250)은 상기 다공성 박막(252)에 인접 배치되며, 상기 제2전극(230)은 상기 전기 방전실(200)을 제공하는 유전체 소재의 케이싱부(220)의 외면에 구비되는,
분리된 전기 방전실을 이용한 라디칼/음이온/전자 발생기.
The method of claim 4,
The first electrode 250 is disposed adjacent to the porous thin film 252, and the second electrode 230 is provided on the outer surface of the casing part 220 made of a dielectric material that provides the electric discharge chamber 200. ,
Radical/anion/electron generator using separate electric discharge chamber.
상기 제1전극(250)과 상기 제2전극(230)은 서로 평행하게 배치되는,
분리된 전기 방전실을 이용한 라디칼/음이온/전자 발생기.
The method of claim 6,
The first electrode 250 and the second electrode 230 are disposed parallel to each other,
Radical/anion/electron generator using separate electric discharge chamber.
라디칼, 음이온 및 전자를 생성하여 상기 처리실(10)에 공급하는 라디칼/음이온/전자 발생기(100);를 포함하며,
상기 라디칼/음이온/전자 발생기(100)는 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 라디칼/음이온/전자 발생기인,
살균/탈취용 기기.A processing chamber 10 equipped with a dust collecting plate 30; And
A radical/anion/electron generator 100 for generating radicals, anions and electrons and supplying them to the processing chamber 10; and
The radical/anion/electron generator 100 is a radical/anion/electron generator according to any one of claims 1 to 7,
Equipment for sterilization/deodorization.
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- 2019-08-14 KR KR1020190099643A patent/KR102244624B1/en active IP Right Grant
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Also Published As
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|---|---|
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