KR100476815B1 - 공기의 질을 개선시키기 위해 공기 중에 활성 산소 이온을 발생시키기 위한 장치 - Google Patents

공기의 질을 개선시키기 위해 공기 중에 활성 산소 이온을 발생시키기 위한 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 적어도 하나의 공기 이온화기 및 공기 이온화를 위한 충분한 전기 고전압을 발생하는 변압기를 포함하는, 공기의 질을 개선시키기 위해서 공기 중에 활성 산소 이온을 발생시키기 위한 장치에 관한 것이다. 공기 이온화기는 공기 중의 산화 가능한 가스 함량을 검출하는 센서(공기 오염 센서)와 연결된다. 상기 산화 가능한 가스의 검출된 함량을 기초로하여, 공기 이온화기로 가이드되는 전기 에너지는, 낮은 레벨의 이온화가 산화가능한 가스가 낮은 농도일 때만 발생하는 방식으로 전기 제어 장치에 의해서 변환된다. 상기 이온화는 센서에 의해 제어되며, 산화 가능한 가스의 농도가 증가됨에 따라 자동으로 최대값으로 상승될 수 있다.

Description

공기의 질을 개선시키기 위해 공기 중에 활성 산소 이온을 발생시키기 위한 장치 {DEVICE TO PRODUCE ACTIVE OXYGEN IONS IN THE AIR FOR IMPROVED AIR QUALITY}
본 발명은 공기, 특히 호흡 공기를 개선하기 위해서 공기 속에 활성 이온을 형성하기 위한 장치에 관한 것으로서, 상기 장치는 적어도 하나의 이온화기 및 공기의 이온화를 위해 충분한 고전압을 발생시키는 변압기를 포함한다.
건강에 좋은 호흡 공기는 유해 가스 성분 또는 여러 가지 악취 물질이 없는 공기를 말한다. 건강에 좋은 호흡 공기는 박테리아, 바이러스 및 다른 병원균을 가급적 적게 함유해야 한다. 이것은 Robert-Koch-Institutes의 과학 연구 보고서(Bundesgesundheitsblatt Heft 7/96, 페이지 246)에서 확인된 바와 같이, 예컨대 병원, 호텔, 레스토랑 및 대중 교통 수단내에서 공기 통해 전달되는 전염으로 인해 독일에서 매년 4만명 이상이 병들어 죽어가고 있다는 사실로 미루어 볼 때 매우 중요하다. 작자는 이러한 병원성(nosocominal) 감염의 비용이 매년 30억 마르크 이상이라고 추정한다.
악취 성분을 많이 함유하는 공기는 인간의 편안함, 컨디션 및 집중력을 현저히 저하시킴으로써 삶의 질을 떨어뜨린다는 것은 공지된 사실이다. 예컨대, 비행장 또는 도로 근처의 레스토랑에서 등유 또는 다른 엔진 배기 가스의 악취는 즐거운 식사를 불가능하게 하거나 또는 식욕을 현저히 감소시키는데, 그 이유는 미각과 후각이 악취로 인해 맛의 차이를 더 이상 느낄 수 없게 하기 때문이다. 또한, 많이 오염된 공기 중에 오래 머무는 것은 사람을 피곤하고 지치게 한다는 것도 공지되어 있다. 나쁜 공기 중에서 작업을 해야 하는 사람은 얼마정도 시간이 지나면 쾌적한 공기에서 작업하는 사람 보다 훨씬 더 많은 오류를 범한다. 마찬가지로, 실내에 있는 공기에 이온이 적게 들어 있거나 또는 각각 양으로 하전된 또는 음으로 하전된 이온이 우세하면, 정전하가 증가된 정도로 생성된다는 것이 공지되어 있다. "하전된"으로 표현되는 이러한 공기는 자율 신경계에 확실한 영향을 준다. 또한, 정전하에 의해 전자 장치 및 데이터 캐리어가 손상될 수 있다. 마찬가지로, 작업자들이 열악한 공기 정화 장치로 인해 양호한 호흡 공기를 제공받을 수 없는 기업의 이환율은 쾌적한 공기를 중시하는 기업의 이환율 보다 훨씬 높다.
자동차의 승객은 다른 차량의 배기 가스를 받아 건강상 해롭게 된다. 계간지 "Scientist", 1996년 9월호는 이것과 관련해서 버스 운전자가 폐암에 걸릴 위험이 비교 그룹에서 보다 50% 정도 더 높다는 덴마크 조사 보고서를 인용한다. 차량 승객에 미치는 영향을 감소시키기 위한 중요한 조치는 예컨대, 센서 제어되는 환기 시스템이다. 상기 환기 시스템에서는, 차량이 증가된 유해 물질의 농도대에 이르면 항상 외부 공기의 유입이 중단되고 환기 동작으로 전환된다. 또한, 활성탄소소 필터가 공지되고 사용되는데, 상기 활성탄소소 필터는 먼지와 꽃가루는 물론, 소정의 가스 및 증기에 대하여 제한된 유지 능력을 갖는다. 그러나, 보다 높은 농도는 상기 필터에 의해 유지될 수 없다. 또한, 예컨대 디젤 엔진으로부터 방출되는, 발암 물질로 밝혀진 독성 일산화탄소, 미세 먼지 및 카본 블랙이 필터를 통과한다.
공지된 이온화 장치는 일반적으로 수동 스위치를 갖는다. 수동 스위치에 의해 변압기의 탭이 스위칭됨으로써, 상이한 전압들이 이온화 튜브에 공급되고, 그로 인해 이러한 방식으로 이온화 전력을 조정할 수 있다. 이러한 장치는 예컨대, 냉장 창고에서 병원균의 수를 적게 유지하는 것을 목적으로 하는 경우에는 만족스럽게 동작하는데, 그 이유는 냉장 창고에서는 일반적으로 그밖의 유해 물질에 따라 변화하는 공기 오염이 나타나지 않기 때문이다. 그러나, 거의 모든 다른 용도에서는 공기 불순물의 농도가 1:10,000의 비율로 현저히 변동한다.
고정적으로 세팅된 이온화 장치는 상기 경우에 만족스럽게 동작하지 못하는데, 그 이유는 이온화 전력이 불충분하기 때문에, 악취 및 병원균이 효과적으로 제거되지 못하거나 또는 이온화 전력이 높은 유해 물질 오염에 대해 충분히 높게 세팅된 경우에는 매우 낮은 공기 오염에서 냄새 맡을 수 있는 위험한 오존 농도가 발생하기 때문이다.미국 특허 제 4 918 568호에는 실내의 공기 질을 개선시키기 위해 공기 중에 활성 산소 이온을 발생시키기 위한 장치가 공지되어 있다. 장치는 공기 이온화를 위해 충분한 고전압을 발생시키는 변압기를 가진 공기 이온화기를 포함한다. 공기 이온화기는 공기의 상태를 검출하는 센서에 결합된다. 공기의 상태에 따라 전기 제어 장치에 의해 고전압 및 공기 이온화기의 전기적 전력 및 그것의 세기가 변동된다. 극성의 변동에 의해, 음의 또는 양의 대전이 발생될 수 있다.
도 1은 공지된 공기 이온화 장치를 도시하고, 상기 공기 이온화 장치는 내벽과 외벽이 와이어 격자로 전기적으로 커버되고 커패시터를 형성하는 유리관을 포함한다.
도 2는 산화 금속-반도체-센서에 의해 검출될, 산화 가능한 유해 물질에 의한 공기 오염을 나타내고,
도 3은 공기의 질을 검출하기 위한 본 발명에 따른 장치를 나타내며,
도 4는 공기 습윤 장치와 조합된 본 발명에 따른 장치를 나타내고,
도 5는 미리 주어질 수 있는 시간 동안 이온화 전력을 높인 다음, 다시 이온화 전력을 감소시키거나 또는 차단시키는 전기 회로내의 또다른 본 발명에 따른 장치를 나타내며,
도 6은 공기 이온화기의 제어를 위해, 공기 이온화기 다음에 접속된 이온 검출기를 가진 회로를 나타내고,
도 7은 평면 이온화기로서 평면 형상의 공기 이온화기를 나타내고,
도 8은 도 7의 공기 이온화기의 외부 구조를 나타내며,
도 9는 서로 나란히 배치된, 본 발명에 따른 다수의 공기 이온화기로 이루어진 플레이트 스택을 나타내고,
도 10은 도 7의 2개의 평면 이온화기의 결선 변형예를 나타내며,
도 11은 도 7의 2개의 평면 이온화기의 또다른 결선 변형예를 나타내고,
도 12는 전극이 격자형이고 공기를 통과시키도록 형성되며 공기가 전극의 자유 횡단면을 통과하는, 평면 또는 플레이트 이온화기를 나타내며,
도 13은 도 12의 평면 또는 플레이트 이온화기의 개별 전극을 나타내고,
도 14는 공기가 통과하는 하나의 내부 전극이 활성탄소으로 이루어진 또다른 공기 이온화기를 나타내며,
도 15는 차량의 흡입 채널에 조립될 수 있는 바와 같은 도 12, 13 및 14에 따른 공기 이온화기의 사시도이고,
도 16는 전극이 서로를 향한 니이들 또는 스파이크를 포함하는, 공기 이온화기의 변형예를 나타내며,
도 17은 공기 이온화기의 제어를 위한 오존 센서가 공기 이온화기의 앞에 접속된 공기 채널내의 공기 이온화기 장치를 나타내고,
도 18은 2개의 전압값 VI과 VO3 사이에서 전후로 진동하는 램프형 전압을 나타내며,
도 19은 램프형 전압을 발생시키기 위한 전기 회로의 블록 회로도를 나타낸다.
본 발명의 목적은 악취 물질 또는 배기 가스에 의한 공기 오염에 상응하여 상기 악취 물질 또는 배기 가스의 농도에 따라 공기의 이온화를 수행하는, 공기, 특히 호흡 공기를 물리적으로 처리하기 위한 장치를 제공하는 것이다. 기술적으로 중요한 문제 중 하나는 상기 이온화 장치의 이온화 전력을 공기 오염에 따라 조절함으로써, 한편으로는 악취 및 병원균이 효과적으로 제거되고, 다른 한편으로는 너무 높은 오존 농도가 형성되지 않도록 하는 것이다.
상기 과제는 공기, 특히 호흡 공기를 개선하기 위해서 공기 속에 활성 산소 이온을 형성하기 위한 장치에 의해서 해결되면, 상기 장치는 적어도 하나의 공기 이온화기 및 공기를 이온화하기에 충분한 고전압을 발생시키는 전기 변압기로 이루어지고, 산화가능한 가스의 함량을 검출하는 센서(공기 질 센서) 및 전기 제어 장치를 구비하며, 상기 전기 제어 장치는 검출된 산화 가능한 가스의 함량을 기초로, 산화 가능한 가스의 농도가 낮은 경우에는 단지 적은 이온화 전력이 초래되고 이온화 전력이 산화 가능한 가스의 농도 증가에 따라 센서 제어되어 자동으로 최대값으로 증가될 수 있도록 공기 이온화기에 제공되는 전기 에너지를 변동시킨다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 공기 이온화기 다음에 배치된 이온 카운터는 공기 중에 있는 이온의 수를 검출하고 전자 회로를 통해, 이온의 수가 적을 때는 센서에 의해 조절되어 자동으로, 바람직하게는 계속 공기 이온화기의 이온화 전력이 증가하고 이온의 수가 많을 때는 감소되도록 장치 또는 공기 이온화기에 작용한다. 따라서, 공기 이온화기의 이온화 전력의 제어가 공기, 특히 호흡 공기의 오염에 따라 이루어진다.
공기 이온화기의 제어 전력을 변동시키기 위해, 변압기가 상이한 코일 탭을 포함하며, 변압기는 상기 코일 탭을 통해 작용에 알맞게 그리고 센서에 의해 조절되도록 제어될 수 있고, 그 결과 공기 이온화기의 높은 동작 전압 또는 낮은 동작 전압이 얻어진다. 마찬가지로 이온화기의 전력을 변동시키기 위해, 이온화기에 용량성 커패시터 또는 옴 저항기가 미리 접속될 수 있다. 상기 저항기는 적합한 스위치를 통해 작용에 알맞게 연결됨으로써, 상기 연결에 따라 공기 이온화기의 적합한, 제어된 이온화 전력이 주어진다. 이온화 전력을 적절하고 알맞게 변화시키는 것은 다수의 공기 이온화기를 동작시킴으로써도 이루어질 수 있다. 동작되는 공기 이온화기의 활성 영역(active area)은 적합한 전기 스위치를 통해 공기질 센서(air quality sensor)에 의해 검출된 조건에 따라 조절된다. 이온화 전력의 증가는 공기질 센서에 의해 검출된 가스 농도의 변동이 시간에 대해 일정한 지수(quotient)를 가질때 센서 제어되어 이루어진다. 또한, 공기 이온화기의 이온화 전력의 증가는 가스에 의존하는 공기 질 센서의 값 또는 시간에 대한 공기질 센서의 값 변동으로부터 나온 지수가 일정한 값을 초과하는 경우에도 이루어질 수 있다.
다른 실시예에서, 장치 또는 이온화기가 공기 습윤장치에 미리 접속되거나 또는 상기 공기 습윤장치내에 통합된다.
사용 범위를 넓히기 위해, 공기 이온화기 다음에 오존 센서가 접속되고, 상기 오존 센서는 전기 제어 장치에 접속되며 공기 중의 특정한 오존 함량을 검출하기 위해 전기 제어 회로에 작용하고, 상기 제어 회로는 공기 이온화기에 공급되는 전기 에너지를 감소시킨다. 오존 발생시 공기 이온화기에 공급되는 전기 에너지를 제어하기 위해, 톱니파형 전압에 의한 제어가 이루어질 수 있다. 톱니파형 전압은 오존 생산을 허용하는 전압에 도달시 한편으로는 확실하게 이온화가 이루어지고 다른 한편으로는 이온화가 여전히 이루어지지 않는, 그러한 전압으로 감소된다. 톱니파형 전압은 2개의 전압 레벨들 사이의 전압 대역 내에서 전후로 오실레이팅할 수 있는 램프형 또는 톱니파형으로 형성될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 공기 이온화기는 전극들로서 2개 또는 다수의 도전성, 평면 또는 플레이트형 구조물 몸체들로 이루어진다. 구조물 몸체들은 평행면으로 마주 보고 유전체에 의해 전기적으로 서로 분리되며 평면형 커패시터를 형성한다. 공기를 이온화하기에 충분한 높은 교류 전압이 전극에 인가된다.
또한, 공기 이온화기는 외부 전극을 지지하는 유전체에 의해 기밀하게 둘러싸인 평면의 외부 전극 및 평면의 내부 전극으로 이루어질 수 있다. 외부 전극 및 내부 전극은 각각 전기 단자에 의해 접촉되고, 공기를 이온화하기에 충분한 높은 교류 전압이 상기 내부 전극 및 외부 전극에 인가된다.
다수의 평면형(flat) 공기 이온화기는 하나의 스택 또는 다수의 전기적으로 서로 절연된 스택으로 적층된다. 처리될 공기가 상기 스택을 통해 흐른다. 공기를 이온화하기에 충분한 높은 교류 전압이 개별 전극에 인가된다. 내부 전극은 인접한 평면형 이온화기와 동일한 전위를 가지거나 또는 내부 전극은 인접한 평면형 이온화기와 다른 전위를 가질 수 있다.
바람직한 실시예에서, 공기 이온화기는 공기를 통과시킬 수 있고, 2개의 평면 전극들은 관통구(breakout)를 가지며 격자형으로 또는 홀형으로 구조화되고, 이온화될 공기는 전극의 텅빈(free) 횡단면을 통해 흐른다. 전극들 중 하나는 다른 전극에 의해 격자형으로 전기적으로 절연되도록 둘러싸인 도전성 필터 물질로 이루어진다; 처리될 공기가 2개의 전극들을 통해 흐른다.
전극들 중 적어도 하나가 백플레이트 전극을 향한 다수의 니들(needle) 또는 스파이크를 포함함으로써, 코로나 효과가 증가된다.
이온화 플레이트로 이루어진 스택은 환기 채널내에 배치되고 환기 채널의 전체 횡단면을 채우며 하나의 공기 이온화기를 형성한다. 이온화기 플레이트는 전면의 좁은 측면에 따라, 또는 공기가 통과할 수 있는 횡단면에 따라 공기 흐름 쪽으로 정렬한다. 이러한 장치는 자동차에서 외부 공기를 이송하는 공기 채널내에 통합될 수 있다.
도 1a 및 1b는 유리 관(1.1)으로 이루어진 공지된 이온화 장치를 나타낸다. 유리 관(1.1)의 벽은 각각 와이어 직물(1.2) 또는 (1.3)에 해당하는 내부 및 외부에 전기적으로 도전되게 놓인다. 변압기(1.4)에 의해 발생된 고전압이 서로 절연된 2개의 와이어 직물에 인가된다. 여기서는 물리적으로 커패시터가 존재한다. 커패시터의 표면은 2개의 와이어 직물(1.2) 및 (1.3)로 형성되며 여기서 유리 벽(1.1)은 유전체를 나타낸다. 변압기(1.4)로부터 예컨대 3000 볼트의 교류 전압이 와이어 직물(1.2) 및 (1.3)에 인가되면, 소위 "정지 방전(quiet discharge)"이 생긴다. 따라서, 와이어 직물(1.2) 및 (1.3)의 표면에 산소 클러스터, 소위 활성 산소의 음이온이 생긴다. 높은 전압에서는 반드시 부산물로서 오존(O3)이 발생된다. 오존은 악취를 가지며 약 50 PP의 농도에서 냄새를 맡을 수 있고 100 ppb 이하의 높은 농도에서는 건강을 해칠 수 있다. 많은 과학 연구 보고서에는 이온화 장치에 의해 발생되는 활성 산소가 공기 중에 나타나는 악취 물질, 병원균, 박테리아 및 그 밖의 유해 물질에 의한 다수의 오염을 산화시킴으로써, 무해하게 만든다는 사실이 증명되어 있다. 또한, 장치 또는 사람의 일방적인 하전이 방지된다. 이러한 중요한 특성은 상기 공기 함유 물질이 거의 화학적으로 산화 가능한 물질이며 대개 유기적 특성을 갖는다는 사실을 기초로 한다.
예컨대 생필품 공장의 연구 보고서에는 이온화 장치의 사용시 병원균의 수/m3가 원래 800-1000으로부터 30-60로 평균적으로 감소되며 병원균의 증가가 강력히 방지된다는 것이 나타나있다. 비행장-레스토랑에서의 실제 실험에서는 손님 및 사람들에 의해 이전에 매우 강력히 비난받던 등유 악취가 공기 공급부에 이온화 장치의 사용에 의해 성공적으로 분해됨으로써, 테스트하는 사람이 악취를 거의 감지할 수 없는 것으로 나타났다.
본 발명은 도 2에 따라 이온화 장치 또는 공기 이온화기의 센서에 따른 제어를 기초로 한다. y-축(2.1)에는 산화 금속-반도체-센서, 예컨대 WO 97/41423호에 따른 센서에 의해 검출된 산화 가능한 유해 물질, 예컨대 담배 연기, 등유 또는 산업 또는 자동차 배기 가스, 용매 등에 의한 공기 오염이 도시된다. x-축(2.2)에는 바람직한 이온화 전력이 도시된다. 공기 오염이 매우 적을 때 일정한 낮은 이온화 성이 세팅됨으로써, 공기 이온의 수, 즉 활성 산소 이온이 안정한 수준으로 유지되고, 그 결과 악취, 소위 "죽은 공기"가 저지되고 반대로 공기가 "신선"해진다. 이것은 사람이 활성 공기 이온을 실제로 냄새 맡을 수 없지만, 많은 수의 활성 공기 이온을 가진 공기와 활성 공기 이온 없이 밀폐된 내부 공간에 존재하는 "나쁜 공기" 사이의 차이를 확실히 검출할 수 있기 때문에 중요하다. 공기 오염이 심할 때(2.3) 이온화 전력은 실제 상황에서 이온화 장치의 제한된 전력에 기초하여 침체된다. 본 발명에 따른 공기 오염의 이온화 전력(2.4와 2.5)은 자동으로 그리고 센서에 의해 바람직하게는 상기 점들 사이에서 안정한 방식으로 제어된다.
공기의 질을 검출하기 위한 센서가 도 3에 도시된다. 가열된 센서 소자(3.1), 즉 WO 97/41423에 따른 산화 금속-반도체 센서가 오염되지 않은 공기에서 약 40㏀의 값을 갖는 전기 저항과 같이 작용한다. 이와는 달리, 산화 가능한 가스 또는 증기가 공기 중에 존재하면, 전기 저항이 예컨대 5㏀ 미만의 상응하는 값으로 떨어진다. 이러한 저항 변동은 유해 물질에 의한 공기 오염의 척도이다. 가장 간단한 경우에 센서(3.1)가 옴 저항기와 직렬로 접속됨으로써, 전압 분배기 역할을 한다. 그 경우, 전압 변동은 공기 오염에 대한 척도이다.
또한, 펄스 패킷으로 이온화 장치를 제어하는 것이 공지되어 있다. 그 경우, 펄스-포즈 비(pulse pause rate)가 센서 제어된다. 이 방법에서는 공기가 매우 오염된 경우 영구 이온화가 이루어진다. 공기가 적게 오염된 경우, 짧은 지속시간의 펄스 패킷이 발생되고, 상기 펄스 패킷 다음에 비교적 긴 포즈가 따른다. 펄스-포즈 비는 공기 질의 함수이다. 다른 점에서 완벽하게 동작하는 경우, 이온화시 필연적으로 나타나는 이온화 장치의 딱딱거리는 소음이 음향적으로 나타나고, 그 결과 귀뚜라미의 소음을 연상시키며 사람들을 매우 짜증나게 한다는 단점이 있다.
특성 곡선상에서 진행하는 제어 가능성이 얻어지도록 공지된 위상 제어 방법에 따라, 이온화 장치에 제공되는 전력에 영향을 미치는 것이 또한 제안된다. 상기 방법은 실제로 적용하기가 어려운 것으로 나타났는데, 그 이유는 제어될 유도성 오염이 큰 허용 오차를 가지며 장애없이 재생 가능한 이온화 전력의 제어를 제한하기 때문이다. 또한 이러한 형태의 제어에서는 조절하기 어려운 전자기 방사선들이 생기며, 상기 전자기 방사선들은 장애 방지 비용을 많이 들여야만 억제할 수 있다.
도 3에서 도시된 센서 회로에서는, 센서 엘리먼트(3.1)의 저항이 전기 공진 회로(3.2)에 내장되고 상기 전기 공진 회로(3.2)의 부분이 된다. 공진 회로의 주파수가 발생하고 상기 공진 회로 주파수의 높은 레벨은 센서 저항의 함수이다. 오염이 없는 공기에서는 통상적으로 낮은 주파수가 생기고, 오염이 있는 공기에서는 통상적으로 현저히 높은 주파수가 생긴다.
공진 회로(3.2)의 뒤에 연결된 전기 주파수 카운터(3.3)는 주파수를 결정하며 대응하여 그것의 출력 콘택을 스위칭하며, 상기 출력 콘택은 바람직하게 순간적으로 출력되는 주파수의 2진 코딩(coding)을 출력한다. 상기 신호는 평가 로직(3.4)에 전달되고, 상기 평가 로직(3.4)은 상기 신호를 디코딩하며 그에 의해 공기 질/레벨에 대응하여 특정 주파수 그룹 또는 주파수 단계에 대해 드라이버 트랜지스터(3.5)를 제어하며, 상기 드라이버 트랜지스터(3.5)는 그것의 뒤에 연결된 릴레이(3.6, 3.7, 3.8, 3.9, 3.10)를 스위칭한다. 릴레이(3.6 내지 3.10)는, 형성된 2차 교류 전압이 예를 들어 1500 내지 3200 볼트로 조절되어 이온화 튜브 또는 공기 이온화기(3.11)에 제공되도록, 상기 릴레이(3.6 내지 3.10)측에 전기 변압기(3.14)를 연결한다. 변압기(3.14)의 2차 권선에 병렬로 연결된 커패시터(3.12)와 2차 권선에 병렬로 연결된 저항(3.13)의 결합은, 이온화 튜브가 사용되는 경우 이온화 튜브의 방전 과정에서 생기는 고주파 장애 펄스를 억제한다.
다른 실제적인 회로, 특히 이온화 단계로 조정되는 윈도우 판별기(window discriminator)를 구비하는 아날로그 회로 또는 마이크로프로세서를 갖는 완전 디지털 방식이 고려될 수 있다. 그러나 모든 회로는 본 발명에 따라, 이온화 전력이, 공기 질 센서에 따라, 제공된 전기 에너지를 변화시킴으로써 자동적으로 제어되다는 점에서 일치한다. 또한 전기적 또는 기계적 릴레이는, 본 발명의 기본 사상을 해치지 않고, 반도체 회로, 예를 들어 트라이액(Triac)에 의해 대체될 수 있다.
그 결과, 활성 이온의 충분하고 알맞는 이온화 전력이, 냄새, 유기물, 박테리아 및 바이러스에 대한 효과적인 퇴치가 보장될 만큼, 그리고 정전하가 현저히 억제될 만큼, 지속적으로 형성되고 이러한 것은 예를 들어 전자 제조 분야에서 본 발명을 사용할 때 매우 중요하다.
동시에, 인체에 대한 해로움 또는 위험성이, 악취를 내는 오존 농도와 관련된 어느 정도 이상의 이온화 전력에 의해 없어지는 것이 보장된다. 그리하여, 유리한 이온화 기술을 효과적이고 위험성없이 사용하는 것이 항상 가능하고, 위험하거나 쾌적하지 못한 공기 함유 물질 또는 세균이 퇴치되어야 하며 전기적으로 결점이 없는 대기 환경이 정전하를 방지하게 되어 있다.
또한, 상기 기술은 본 발명에 따라 공지된 공기 처리 장치와 결합될 수 있다. 예를 들어, 약 절반이 물속에 있는 회전 가능한 플레이트의 배터리에 공기가 관통함으로써 공기를 축축하게 하는 것은 공지되어 있다. 이 경우, 물은 상대적으로 큰 면적의 플레이트 베터리에서 기화하며, 동시에 먼지 및 몇몇 수용성의 공기 구성 성분이 물에 접촉된다. 그러나, 세균이 젖은 플레이트의 습윤 환경에서 곧바로 배양되고, 수조에서 아주 높고 위험한 농도에 달할 수 있다는 것이 단점이다. 플레이트에 전류를 제공할 때 물을 증발시키는 동안 세균이 딸려나가고 그 다음 바람직하지 못하게 호흡 대기중으로 들어간다.
이러한 이유 때문에 사용자들에게 수조에 살균제를 첨가하는 방식의 기구가 추천되며, 이것은 추가 비용 및 수고를 들게 하고 생물학적으로 바람직하지 못하다. 왜냐 하면 상기 첨가물이 부분적으로 공기에 의해 운반되고 호흡 공기 안으로 기화하기 때문이다.
도 4에서는 도 3에 따른 장치와 습윤 기술과의 결합을 도시한다. 공기를 위한 도 4에 따른 장치의 유입측(4.1)에 공기가 하나 또는 다수의 공기 이온화기(4.8)를 통해 안내된다. 이온화 전력은 도 3에 대한 실시예에 따라, 산화 가능한 공기 구성 성분의 검출을 위한 가스 센서(4.7)에 의존하여 전기 제어 장치(4.6)에 의해 제어된다.
이온화 및 이렇게 형성된 활성 산소 이온에 의해 세균이 신뢰성 있게 제거되고 악취 그리고 가스 및 증기 형태의 산화 가능한 공기 구성 성분이 산화되고 따라서 해롭지 않게 된다. 활성 산소 이온의 일부는 수조(4.3)에 있는 물속에서 습윤 표면(4.2)에 접촉되고 이에 따라 수조(4.3) 안으로 통과하여, 그곳에 존재하는 세균이 퇴치되고, 상기 세균이 계속해서 증가하는 것을 막는다. 공기 이송은 환기 장치(4.4)에 의해 보장된다. 수조(4.3) 다음에 있는 배출측(4.5)에서, 공기의 질이 본 발명에 따른 장치에 의해 현저히 향상된 공기가 형성된다. 상기 공기는 한편으로 알맞게 축축해지고 다른 한편으로 가스 및 증기 형태의 유해 물질 및 악취 물질 그리고 세균이 없다.
추가적인 사용 영역은 환기가 제한적인 내부 공간, 예를 들어 화장실, 샤워질 및 목욕탕 또는 지하실의 공기 정화를 위한 이온화 장치이다. 여기서 본 발명에 따른 소형 이온화 장치를 작은 전력으로 동작시킬 수 있고, 그 결과 활성 산소의 존재로 인해 세균이 제거되고 공기가 지속적으로 쾌적하고 신선하게 된다.
공기에 가스 형태의 물질을 첨가할 때, 예를 들어 화장실에서의 사용시 또는 실내에 새로운 물질을 축적시킴으로써 악취 물질을 방출할 때, 이것은 도 5에 따라, 도 3에 설명된 것과 같이 동작하는 센서(5.1)에 의해 검출되고, 도 3과 관련하여 설명된 것과 같이, 대응 회로에 의해 요구되는 것처럼 이온화 전력이 상승될 수 있다. 여기서는 본 발명에 따라, 가스 센서가 공기 오염의 상승을 검출할 때, 세팅 가능한 제한된 시간동안만 이온화 전력이 상승된다.
이를 위해 가스 센서(5.1)는 도 5에 따라 전압 분배기에 대한 전기 저항(5.2)과 연결된다. 저항(5.2)에 생기는 전기 분배기 전압은 공기 질에 대한 함수이다. 센서(5.1)가 상승하는 공기 오염에 의해 저항이 낮아지면, 저항(5.2)에서의 분배 전압은 전압 분배 규칙에 상응하게 변한다. 알맞는 전송 주파수를 갖는 고역 통과 필터(5.5)로서 뒤에 연결된 커패시터(5.6)는 전압 변동만을 비교기(5.8)에 전달하며 정전기 센서(static sensor) 레벨은 전달하지 않으며, 상기 비교기(5.3)의 출력 펄스는 시간 함수 엘리먼트(time function element)(5.4)를 트리거한다. 시간 함수 엘리먼트(5.4)의 출력은 스위칭 릴레이(switching relay)(5.7)를 제어한다. 보통의 경우 감소된 이온화 전력은 변압기(5.9) 앞에 있는 커패시터를 미리 연결함으로써 설정되는 반면, 공기 오염이 주어진 수치로 상승하면, 변압기(5.9)를 회로 전압으로 직접 구동시킴으로써, 일시적으로 높은 이온화 전력이 스위칭 릴레이(5.7)에 의해 스위치-온된다.
공기중에 존재하는 음이온의 수는 전기적인 대기 환경에 따라 결정된다. 실내 공기가 "신선하지 않거나" 입자, 증기 또는 연기로 오염이 가중되면, 이온의 수는 부분적으로 0으로 감소한다. 전술한 바와 같이 전기 이온화기로 공기를 처리할 때 이온의 수는 상승하고 외부 공기의 "통상적인 수준"에 도달한다.
지나친 이온화시에는 물론 악취가 나는 오존이 형성되며, 이것은 방지되어야 한다.
따라서 본 발명에 따라, 공기 이온화기 뒤에 이온 검출기를 연결시키거나 환기시킬 실내에 이온 검출기를 제공하는 것이 제안된다. 상기 방식의 이온 검출기는 도 6에 따라 유전체 공기를 갖는 플레이트 커패시터(6.1)로 이루어진다. 일정량의 공기는 소형 환기 장치에 의해 플레이트 커패시터(6.1)의 플레이트로 압축된다. 플레이트 커패시터(6.1)의 플레이트는 하전되며 전압이 저항(6.2)을 통해 플레이트(6.1)에 인가된다. 이온은 전하를 이동시키며 그로 인해 경미한 전류 흐름을 발생시키고 저항(6.2)에 붙잡힐 수 있으며 입력 신호로서 임피던스 변환기(6.3)에 제공되며 신호(6.4)로서 임피던스 변환기(6.3)에 의해 출력된다. 예를 들어 도 3에 따른 센서 장치가 이러한 신호로 대체될 수 있다.
본 발명에 따라, 이온화를 나타내는 신호(6.4)가, 적은 이온이 존재할 때, 장치의 이온화 전력이 높아지고, 의도한 이온 수에 도달하거나 초과할 때, 이온화 전력이 낮아지도록 하는, 제어 신호로서 사용된다.
따라서, 본 발명에 따른 이온 검출기가 도 6에 따라 전술한 방법 중 하나에 따라 전기적 영향에 의해 이온화 전력을 제어한다; 대안적으로, 제어된 펄스-포즈(pause)-비로의 일정한 전압에 의한 제어도 가능하다; 또한 대안적으로, 개별 교류 전압 사이클로의 에너지 공급이 소위 위상 제어(phase control)로 제공될 수 있다.
이온화 전력을 변경하는 추가 가능성은, 사용된 이온화 장치의 활성면을 예를 들어 사용된 이온화 튜브 또는 이온화 장치의 개수를 변화시킴으로서 변경하는 것이다. 특히 많은 공기 출력을 갖는 대형 장치에서는 일반적으로 다수의 공기 이온화기를 갖는 장치가 사용된다. 본 발명에 따라, 적합한 제어 전자 장치를 갖는 전술한 이온화 장치를 사용하여, 의도한 이온화-정도에 따라 활성 동작하는 이온화 장치 또는 공기 이온화기의 수를 변경하는 것이 제안된다. 물론, 지나친 이온 생성 및/또는 오존화의 위험을 줄이기 위해, 높은 대기 오염 또는 많은 공기량에서는 모든 이온화 장치가 동작하고 깨끗한 공기에서는 이온화 장치가 동작하지 않거나 하나만 동작할 수 있다.
오늘날 까지 널리 이용되고 도 1에 이미 언급한 파이프 형태의 공기 이온화기를 다른 바람직한 구조 형태로 대체하는 것이 본 발명의 중요한 부분이다.
도 7에는 본 발명에 따른 공기 이온화기(7.0)가 도시되며, 상기 이온화기(7.0)는 선행 기술의 공지된 글라스 파이프 이온화기보다 더 바람직한 체적과 표면 사이의 비율을 나타낸다. 전면이 작기 때문에 본 발명에 따른 평면 이온화기의 전류 저항은 공지된 파이프에서보다 현저히 낮다. 구성에 있어서 내부 도전성 표면(7.5)은 2개의 디스크(7.1, 7.2) 또는 절연 재료로 이루어진 플레이트로 밀폐되어 둘러싸인다. 이 경우, 글라스, 세라믹, PTFE와 같은 특수 플라스틱 또는 이와 유사한 물질이 사용되며, 상기 물질은 높은 브레이크다운(breakdown) 강도를 가지며 우수한 유전체를 형성한다. 상기 플레이트(7.1, 7.2)는 외부 도전 구조물(7.3, 7.4)을 가진다. 내부 도전성 표면(7.5) 및 외부 구조물(7.3 및 7.4)은 도전 콘택되고, 상기 구조물(7.3)로의 공급은 공급선(7.6)을 통해 이루어지고 도전성 표면(7.5)에 대한 전기 접속은 공급선(7.7)에 의해 형성된다. 외부 구조물(7.3, 7.4)은 실크 스크린 프린팅, 증발 또는 에칭 또는 레이저 구조화와 같은 기술로 형성되고, 상기 구조물(7.3, 7.4)이 다수의 에지 또는 스파이크를 갖고 구조물의 상기 에지 또는 스파이트에 높은 전기장 강도 증가가 발생한다.
상기 구조물(7.3, 7.4)에 상응하는 이러한 방식의 구조물 형태의 예는 도 8에 도시된다. 이 경우, 도체 트랙(8.1)에는 빗 형태 또는 니들 와이어 형태의 연장부(8.2)가 제공되고, 상기 연장부(8.2)는 예를 들어 니들 와이어와 유사하다. 따라서, 구조물은 에지 또는 스파이크에서 높은 전기장을 형성하도록 세팅된다.
도 7의 공급선(7.6, 7.7)에는 동작시 높은 교류 전압을 제공된다. 이 경우, 최종적으로 고려되는, 내부 구조물과 외부 구조물 사이에 위치하는 커패시터는 연속적으로 재충전된다. 외부 구조물(7.3, 7.4)의 각각의 상(phase)에 형성되는 이온화된 가스 분자는 반전된 다음 극 위상 동안 방출되어 주변 대기에 도달한다.
도 7에 따른 상기 방식의 플레이트 이온화기 또는 표면 이온화기로 도 9에 따른 플레이트 스택이 구성된다. 이 경우, 도 7의 플레이트 구조(7.0)에 상응하는 개별 플레이트(9.1, 9.2)는 정해진 간격으로 서로 절연 배치되어, 처리될 공기(9.3)가 플레이트 스택(9.1, 9.2...)을 통해 흐르고 전체 플레이트 스택의 큰 면을 통해 최대 이온을 모을 수 있다. 배출되는 공기(9.4)에 산소가 첨가된다. 플레이트(9.1, 9.2...)로 이루어진 플레이트 스택의 전면(the front face)이 유입되는 공기(9.3)에 비해 비교적 작은 체적을 가진 플레이트 면에 기초하여 상대적으로 큰 이온화 면적이 얻어지는 것이 매우 바람직하다.
이 경우 플레이트(9.1, 9.2...)를 위해서는 도 10 및 도 11에 도시된 상이한 배선 변형예가 가능하다. 도 10은 도 7에 따른 2가지 평면형 이온화기(10.1 및 10.2)를 보여주는데, 상기 이온화기에서 내부면 및 외부면은 각각 동일한 전기 전위를 가지며 그런 점에서 도 10에서 볼 수 있는 바와 같이 병렬로 접속된다. 상기 스위칭 방법의 장점은, 개별 플레이트(10.1 및 10.2) 사이의 간격이 매우 작게 선택될 수 있다는 점인데, 그 이유는 서로를 향해 있는 각각의 외부면(10.3 또는 10.4)이 동일한 전위를 가지며 그에 따라 전기적인 플래시오버의 위험이 없기 때문이다. 따라서, 구조물 부피가 작은 경우에도 최대로 큰 활성 이온화 표면이 제공될 수 있다.
도 11은, 내부면 및 외부면이 인접 플레이트에 대하여 교대로 변화하는 전위를 가지며 그런 점에서 반대 방향으로 병렬 접속된(antiparallel) 2개의 플레이트 이온화기(11.1 및 11.2)를 보여주며, 이 경우 2개의 인접한 외부면(11.3 및 11.4) 사이의 간격은, 전기적인 플래시오버가 일어나지 않도록 선택된다. 상기 회로의 장점은, 이온화 플레이트 사이 또는 2개의 공기 이온화기(11.1 및 11.2)의 2개의 외부면(11.3 및 11.4) 사이의 공기 구간이 마찬가지로 유전체로 작용하고, 예를 들어 탄화 수소 분자와 같은 특별한 극성 분자를 파괴할 수 있는 현저한 전기장이 상기 플레이트 사이에서 구성될 수 있다는 점이다. "활성 산소에 의한 산화" 및 "전기 교류장내에서의 극성 분자의 파괴"의 영향의 조합은 이온화 장치의 작용을 강화할 수 있다.
도 12는 공기 이온화기의 본 발명에 따른 바람직한 추가 구성 형태를 보여준다. 특히 관통되는 공기를 위한 유동 채널을 형성하는 절연된 또는 절연시키는 프레임(12.1) 내부에는 격자와 유사한, 평면 구조물(12.2, 12.3, 12.4)이 있으며, 이 구조물은 평평한 격자 형태의 몸체이고 도전성 표면을 포함한다. 이 몸체(12.2, 12.3, 12.4)는 공기 흐름으로 볼 때 평행판 방식으로 서로 위·아래로 배치되고, 상기 몸체가 각각 변화하는 전기 전위를 갖도록 전기적으로 접촉된다. 이 간격은, 전기적인 플래시오버가 나타날 수 없도록 선택된다. 격자 형태의 평면형 몸체(12.2, 12.3, 12.4)의 재료는 와이어 직물, 펀칭된 금속부 또는 유사한 도전성 재료로 구성될 수 있다.
본 발명에 따라 이온의 생성율은 도전성 평면형 몸체(13.1)의 형성에 의해서, 상기 도전성 평면형 몸체가 - 또는 도 12의 평면형 몸체(12.2, 12.3, 12.4)가 - 가시돋친 와이어와 유사하게 구성되고 니들 형태의 또는 못 형태의 수많은 돌기부(13.2)를 구비함으로서 상승되며, 상기 돌기부에서는 코로나 효과가 특히 분명하게 나타난다.
도 14의 추가 실시예에서, 공기 채널을 형성하는 전기 절연 프레임(14.1)내에는 케이지(14.2)에 의해서 절연 방식으로 감싸진 전극(14.4)이 배치된다. 내부 전극(14.4)은 외부 전극(14.2)에 전기 절연되는 방식으로 매달리고, 가압된 형태 의 활성탄소로 이루어진 도전성 필터 물질로 이루어진다. 공기 가이드부는, 공기가 외부 전극(14.2)을 통해 흐르고 도전성 필터 재료(14.4)를 마찬가지로 관통하는 방식으로 통과하도록 형성된다. 2개의 전극(14.2 및 14.4) 사이의 전기 교류장내에서는 기술된 것과 같은 공기 내용 물질이 파괴되는 동시에 활성 산소 이온에 의해서 산화된다. 먼지 및 입자는 활성탄소 매트(14.4)내에 고정된다. 펄스 형태로 나타나는 가스 또는 증기 농도는 일시적으로 활성탄소 매트내에서 결합되어 마찬가지로 매트를 관통하는 활성 산소 이온에 의해 그곳에서 산화됨으로써, 상기 매트가 계속적으로 재생되고 우려되는 탈착 효과를 보이지 않는다. 이러한 구성은 소위 "샌드위치 구조"로서 임의로 반복될 수 있다.
케이지 형태의 외부 전극(14.2)은 또한 내부로 향하는 니들 형태의 또는 못 형태의, 도전성 스파이크(14.3)를 포함하며, 이 스파이크에서는 코로나 효과가 특히 분명하게 나타난다.
백플레이트 전극(14.2) 또는 스파이크(14.3)에 대해서 이온 생성을 강화하는 코로나 효과에 도달하기 위해서 전기적으로 콘택팅된 다수의 니들 또는 스파이크가 또한 활성탄소 매트내로 임프린팅되면, 이온화 효과는 더욱 상승된다. 물론, 언급한 니들은 도 13에서와 유사하게 백플레이트 전극상에서도 형성될 수 있거나 2개의 표면상에서 똑같이 존재한다.
자동차에서는, 기술된 바와 같은 물리적인 공기 처리 방법을 유입되는 외부 공기를 처리하기 위해 사용하는 것이 바람직하다. 그럼으로써, 가솔린 증기, 등유 냄새 또는 디젤 냄새, 독성의 일산화탄소 또는 연소되지 않은 석탄, 수소, 벤졸 등과 같은 산화 가능한 가스가 산화되어 무해하게 된다. 상기와 같은 자동차용 공기 처리 장치는 자동차의 열교환기 근처에 배치될 수 있다.
도 15는 접속 준비를 갖춘 상기 방식의 이온화 모듈(15.1)을 보여주는데, 이 모듈은 동시에 파이프 형태의 공기 리드 채널으로서 사용되는 각각 하나의 외부 전기 절연 프레임(15.2)을 포함하며, 상기 공기 리드 채널의 한 표면으로는 처리된 공기가 유입되고 다른 표면으로는 처리된 공기가 재차 배출된다. 상기 프레임 내부에서는, 도 7 내지 도 14에서 전술된 바와 같이 상기 방식의 평면 전극(15.3)이 횡단면의 표면 위에 배치된다.
도 16은, 평면으로 되어 있고 공기를 통과시키는 2개의 도전성 플레이트(16.1 및 16.2)가 표면 프레임(16.3)의 내부에 지지된, 유사한 모듈을 보여준다. 2개의 전극(16.1 및 16.2)은, 코로나 효과를 강화시키기 위해서 내부로 연속으로 돌출하는 니들 형태의 또는 못 형태의 스파이크(16.4)를 포함한다.
도 17은 공기 이온화 유닛을 제어하기 위한 매우 바람직한 방법을 보여주며, 이 경우 공기 이온화는 파이프 형태의 또는 플레이트 형태의 공기 이온화기(17.1)에 의해서 실시되며, 이 이온화기는 공기 채널(17.2) 내부에 배치되어 있다. 공기 이온화기(17.1)에는 제어용 전자 모듈(17.3)에 의해서 라인(17.4)을 통해 전압이 제공된다. 제어용 전자 모듈(17.3)은 네트워크(17.5)에 연결된다.
흐름 방향으로 볼 때 공기 이온화기(17.1) 뒤에는 오존 센서(17.6)가 배치되며, 이 센서는 가능한 한 공기 이온화기(17.1) 내부에서 발생되는 오존을 검출할 수 있다. 오존 센서(17.6)는 라인(17.7)을 통해서 제어용 전자 모듈(17.3)과 연결된다.
도 18에서는 도 17에 따른 회로의 동작 및 기능의 모드가 설명된다. 이온화 함수가 최소 전압(VI) 위에서, 즉 동작점 위에서 세팅되는 것은 공지되어 있다. 추가의 전압 한계 위에서, 즉 전압 VO3 위에서 원하지 않는 오존이 발생되는 것도 공지되어 있다. 이 전압 한계는 공기 습도가 증가하고 공기 오염이 증가할 때 건조한 공기 및 청결한 공기의 경우 보다 더 높게 위치한다. 그에 따라 공기 이온화기에 의해 통과되어야 하는 전압-동작 영역은 상기 2가지 전압(VI와 VO3) 사이에 존재한다. 그렇기 때문에, 0.05 내지 0.2Hz에서 주파수의 톱니 형태의 고전압이 형성되며, 이 고전압은 이온화(VI)의 시작 위에 있는 동작점과 전압(VO3)의 시작 위에 있는 동작점 사이에서 원하지 않는 오존 형성에 의해 전후로 오실레이팅한다. 동작점에서의 동작 후에 상기 고전압은 시간 단위당 고정된 량만큼 램프(ramp) 전압의 형태로 계속적으로 상승된다. 정확한 높이가 공기 흐름, 공기 습도, 공기 오염 등과 같은 파라미터에 의존하는 전압(VO3) 위에서 오존이 발생된다. 오존 센서(17.6)가 이것을 인식하여 제어용 전자 모듈(17.3)에 전달하며, 이 모듈은 고전압을 결정된 량만큼, 즉 도 18의 복귀 만큼 리세트하며, 이것은 이온화되는, 물론 더 확실하게 오존 발생이 이루어지지 않는 밴드내에 있다. 그 다음에 고전압은 다시 오존 형성이 전압 포인트(VO3)에 도달하고 고전압이 제 2 램프로부터 복귀하여 다시 감소될 때까지 상승하고 제 2 램프를 통과한다. 그 다음에 상기 과정이 계속 반복될 수 있다. 그에 따라 결과적으로 이온화 장치는, 고전압이 언제나 한편으로는 확실하게 이온화되는 영역에 있지만 다른 한편으로는 오존 형성이 이루어지는 영역을 확실하게 피하는 방식으로 동작한다. 바람직하게는 본 발명에 의해, 최대 이온화 또는 원하는 이온화가 이루어지지만 오존의 과다 발생을 허용하지 않는 방식으로 공기 이온화기(17.1)용 이온화 전압이 계속적으로 가이드된다.
도 19에는, 도 18의 기능이 어떻게 전기적으로 수행될 수 있는지를 기술하는 전기 회로의 원리 회로도가 도시되어 있다. 네트워크 정류기(19.1) 내부에는 펄스폭-전압 제어기(19.2)가 통합되고, 이 제어기는 LC-엘리먼트를 통해서 약 50 내지 150 볼트의 동작 전압을 고전압 변압기(19.3)의 1차 코일을 위해 사용되며, 상기 변압기의 2차 코일은 공기 이온화기(19.4)에 인가된다. 1차 코일은 펄스 형태의 고전압을 형성하기 위해서 전력 트랜지스터(19.5)의 콜렉터-이미터-회로내에 배치된다. 스위칭 트랜지스터의 베이스 구간을 제어하는 구동 회로(19.6)는 트랜지스터(19.5)를 스위칭하기 위해서 이용된다. 동작 전압은, 전력 트랜지스터(19.5)가 접속되는 경우에 고전압 변압기(19.3)의 1차 코일을 통해 흐른다. 전력 트랜지스터(19.5)의 제어는 결정된 주파수 및 결정된 펄스-포즈-비율을 갖는 제어 회로(19.6)에 의해서 이루어진다. 바람직한 실시예에서는 15 내지 20khz의 주파수가 선택되고 15%의 동작 비율이 선택된다.
제어 유닛 및 조절 유닛(19.7)은, 펄스폭-전압 제어기(19.2)에 영향을 미치고 그것의 출력 전압이 연속으로 상승되는 톱니 형태의 전압을 발생한다. 오존 센서(19.8)는 제어 유닛 및 조절 유닛(19.7)과 연결되고, 오존 발생시 제어 전압 및 그에 따른 고전압이 즉시 오존 생성을 더 이상 허용하지 않는 수치로 리세트되도록(감소되도록) 작용한다.
본 발명은 특히 공기, 특별히 호흡 공기를 정화하기 위해 산업적으로 이용될 수 있다. 본 발명의 유용성은 특히, 공기 이온화기가 오존을 생성하지 않으면서 언제나 산소 이온을 최적으로 발생할 수 있다는 데에 있다.

Claims (20)

  1. 적어도 하나의 공기 이온화기 및 공기 이온화를 위해 충분한 전기적 고전압을 발생시키는 전기 변압기로 이루어지며, 공기, 특히 호흡 공기를 개선하기 위해 공기중에 활성 산소 이온들을 생성하기 위한 장치로서,
    공기 중의 산화가능한 가스의 함량을 검출하는 센서(공기질 센서); 및
    상기 센서에 의해 조절되는 방식으로, 상기 공기의 산화 가능한 가스의 함량에 기초하여 상기 공기 이온화기에 제공되는 전기적 에너지를 변동시킴으로써, 그 결과 공기중에 산화가능한 가스의 농도가 낮은 경우 작은 이온화 전력만을 발생시키고, 산화가능한 가스의 농도가 증가함에 따라 자동으로 이온화 전력을 최대값까지 상승시킬 수 있는 전기 제어 장치
    를 포함하는 활성 산소 이온 생성 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기 이온화기 다음에(following) 배치되는 이온 카운터(ion counter)는 공기중에 있는 이온들의 개수를 검출하여, 상기 센서에 의해 조절되는 방식으로 및 자동으로, 상기 이온들의 개수가 적은 경우에는 상기 공기 이온화기의 이온화 전력을 높이고 상기 이온들의 개수가 많은 경우에는 상기 이온화 전력이 감소되도록, 전자 회로를 통해서 상기 장치 또는 공기 이온화기에 작용하는 것을 특징으로 하는 활성 산소 이온 생성 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 변압기는 상기 공기 이온화기의 제어 전력을 변동시키기 위한 상이한 코일 탭(tap)들을 가지며, 상기 변압기가 상기 코일 탭을 통해 제어됨으로써, 상기 공기 이온화기의 비교적 높거나 비교적 낮은 동작 전압이 작용에 매칭되게 상기 센서에 의해 조절되는 방식으로 나타나는 것을 특징으로 하는 활성 산소 이온 생성 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 공기 이온화기의 제어 전력을 변동시키기 위해 일련의 커패시터 또는 오옴 저항기가 상기 공기 이온화기에 미리 접속(preconnect)되며, 상기 저항기는 스위치를 통해 적절하게 브리징(bridging)되고, 상기 공기 이온화기에 적합한 이온화 전력은 상기 브리징에 상응하게 발생하는 것을 특징으로 하는 활성 산소 이온 생성 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    다수의 공기 이온화기들이 존재하고 동작되며, 상기 동작되는 공기 이온화기들의 활성 영역(active area)을 적절한 전기 스위치를 통해 상기 공기질 센서에 의해 검출된 요구 조건들에 매칭시킴으로써, 작용에 알맞으며 상황에 적합하도록 상기 이온화 전력의 변동을 허용하는 것을 특징으로 하는 활성 산소 이온 생성 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 센서에 의해 조절되는 방식으로, 상기 공기질 센서에 의해 검출되는 이온 농도의 레벨이 미리 결정된 시간 주기 동안 특정 지수(quotient) 아래로 떨어질 때, 상기 이온화 전력의 증가가 발생하는 것을 특징으로 하는 활성 산소 이온 생성 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기 이온화기의 이온화 전력의 증가는 상기 센서에 의해 조절되고, 상기 공기질 센서의 가스 의존 값 또는 시간 주기 동안 상기 공기질 센서의 값 변동으로부터의 지수가 특정 값을 초과할 때, 상기 이온화 전력의 증가가 발생하는 것을 특징으로 하는 활성 산소 이온 생성 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기 이온화기는 공기 습윤 장치에 미리 접속되는 것을 특징으로 하는 활성 산소 이온 생성 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기 이온화기 다음에는 오존 센서가 접속되며, 상기 오존 센서는 상기 전기 제어 회로에 연결되고 공기 중의 특정 오존 함량의 검출시 상기 공기 이온화기에 제공되는 전기 에너지를 감소시키도록 상기 전기 제어 회로에 작용하는 것을 특징으로 하는 활성 산소 이온 생성 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    오존 발생시 상기 공기 이온화기에 제공되는 전기 에너지를 제어하기 위해 톱니 형태의 전압이 전달되며, 상기 전압이 오존 생성을 허용하는 전압에 도달된 경우에 한편으로는 안전하게 이온화되고 다른 한편으로는 아직 오존이 발생하지 않은 그러한 전압으로 피드백되는 것을 특징으로 하는 활성 산소 이온 생성 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 톱니 형태의 전압은 2가지 전압 레벨들 사이의 전압 대역내에서 램프 형태 또는 톱니 형태로 변동되는 것을 특징으로 하는 활성 산소 이온 생성 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기 이온화기는 전극들로서 평면 형태 또는 플레이트 형태인 2개 이상의 도전성 구조물 몸체들로 이루어지며, 상기 구조물 몸체들은 평행한 평면으로 서로 마주 보고 유전체에 의해서 전기적으로 서로 분리되어 플레이트 커패시터를 형성하며, 상기 전극들에는 공기를 이온화하기에 충분한 높은 교류 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 활성 산소 이온 생성 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 공기 이온화기는 평면 외부 전극 및 상기 외부 전극을 지지하는 유전체에 의해 밀봉 방식으로 폐쇄된 평면 내부 전극으로 이루어지고, 상기 외부 전극 및 내부 전극은 각각 전기 단자에 의해 접촉되며, 상기 내부 전극 및 외부 전극에는 공기를 이온화하기에 충분한 높은 전기 교류 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 활성 산소 이온 생성 장치.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    다수의 상기 평면형(flat) 공기 이온화기들이 하나의 스택 또는 전기적으로 서로 절연된 다수의 스택들로 분류되고, 처리되는 공기가 상기 스택들을 관통하며, 각각의 상기 전극에는 공기를 이온화하기에 충분한 높은 전기 교류 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 활성 산소 이온 생성 장치.
  15. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 내부 전극은 인접한 평면형 이온화기와 동일한 전기 전위를 가지거나, 상기 내부 전극은 인접한 평면형 이온화기와 동일하지 않은 전기 전위를 갖는 것을 특징으로 하는 활성 산소 이온 생성 장치.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 이온화기는 공기를 통과시킬 수 있으며, 2개의 평면형 전극들은 관통부를 가지고 격자 형태 또는 홀 형태로 구조화되며, 이온화되는 공기는 상기 전극들의 텅빈(free) 횡단면을 관통하는 것을 특징으로 하는 활성 산소 이온 생성 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 2개 전극들 중 하나의 전극은, 다른 전극에 의해서 격자 형태로, 전기적으로 절연되어 감싸진 도전성 필터 물질로 이루어지며, 처리되는 공기는 상기 2개의 전극들을 관통하는 것을 특징으로 하는 활성 산소 이온 생성 장치.
  18. 제 12 항에 있어서,
    적어도 하나의 상기 전극은 백플레이트 전극을 향해 있는 다수의 니들, 스파이크, 또는 못을 포함하는 것을 특징으로 하는 활성 산소 이온 생성 장치.
  19. 제 12 항에 있어서,
    이온화 플레이트들로 이루어진 스택은 환기 채널내에 배치되고 상기 환기 채널의 전체 횡단면을 채우는 방식으로 상기 공기 이온화기를 형성하며, 상기 이온화 플레이트들은 공기 흐름에 대해 좁은 측면을 가진 전면 또는 공기를 통과시킬 수 있는 횡단면을 따라 정렬되는 것을 특징으로 하는 활성 산소 이온 생성 장치.
  20. 청구항 제 1 항, 제 12 항 또는 제 19 항에 따른 장치를 사용하는 방법으로서,
    외부 공기를 이송하는 자동차의 공기 채널내에 상기 장치를 장착하는 것을 특징으로 하는 방법.
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