KR100499257B1 - 자동차 정전기 방전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차 정전기 방전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차 에 축적되는 정전기를 지속적으로 소멸시켜서, 쾌적한 자동차 문화에 기여할 수 있는 자동차 정전기 방전장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 자동차 정전기 방전장치는, 차체 전위보다 낮은 전위를 자동차 일정부분에 유지시켜서, 자동차 주행 중에 발생되는 정전기를 흡수하도록 하고, 주행속도에 비례하는 전압을 발생시켜서 정전기 방전용부하를 도통시키면서, 자동차 차체의 정전기를 지속적으로 소멸시키는 것이 가능하다. 또한, 본 발명은 자동차 배터리전원을 이용하여, 자동차 정지상태에서도 차체보다 낮은 전위를 발생시켜서 인체로부터 발생된 정전기를 차체를 통해서 지속적으로 소멸시켜버리는 것을 특징으로 한다.

Description

자동차 정전기 방전장치{Device for static electricity electric discharge of car}
본 발명은 자동차 정전기 방전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차에 축적된 정전기를 지속적으로 소멸시켜서, 쾌적한 자동차 문화에 기여할 수 있는 자동차 정전기 방전장치에 관한 것이다.
정전기는, 시간적인 변화가 없는 전하 또는 그와 같은 전하분포에 수반되는 전기적인 현상을 말하며, 마찰전기를 대표적인 예로 들 수 있다. 특히, 자동차의 경우, 고속 주행시에 공기의 마찰로 정전기의 발생율이 높게 된다.
이와 같이 발생된 정전기는, 공기의 절연 파괴현상에 의해서 방전이 일어나게 된다. 실생활에서 의복을 벗을 때, 정전기가 방전되면서 순간적으로 전류가 인체를 통해 흐르는 경우를 쉽게 접할 수 있다.
이러한 정전기 방전은, 자주 경험하면서도 무관심하게 흘려 버리곤 하지만, 그 경우가 심하면 피부염을 일으킬 수 있고, 또한 방전과정에서 생기는 전자파가 인체에 직접적으로 악영향을 주기도 한다. 더군다나 동절기에 자동차에서 발생되는 정전기는 탑승자에게 많은 불쾌감을 주기 때문에 그에 대한 예방책이 필요한 실정이다.
종래 자동차 정전기 방전장치는, 도 1에 도시되고 있는 바와 같이, 폐기 머플러에 취부하여 사용하는 소모성어스장치를 사용하거나, 도 2에 도시되고 있는 바와 같이, 휴대용 열쇠고리형(네온 등, 도전성 높은 섬유로 이용한 방전기)이 있다.
도 1에 도시된 종래 자동차 정전기 방전장치는, 차체(2)로부터 노면(4)에 충분히 닿도록 길게 늘어뜨린 도전성 연결고리(6)로 이루어지고 있다. 그리고 상기 연결고리(6)의 차체측 고정단은 정전기의 방전이 용이하도록 노면과 가장 근접위치에 있는 배기관(8)에 고정시키고 있다. 따라서 차체(2)에 발생된 정전기가 노면(4)과 접지된 도전성의 연결고리(6)를 통해 노면(4)으로 방전되게 된다.
그러나 상기 도 1에 도시된 종래 자동차 정전기 방전장치는, 도전성 연결고리(6)의 끝단이 노면(4)에 항상 맞닿고 있기 대문에 차량의 주행시에는 끝단이 노면(4)에 끌리거나 노면과 충돌하게 된다. 따라서 도전성 연결고리(6)의 끝단이 쉽게 마모되거나 손상되고, 결국에는 끝단이 노면(4)에 닿지 않게 되면서 정전기 방전기능을 발휘할 수 없는 문제점이 있었다.
또한, 도 2에 도시된 종래 자동차 정전기 방전장치는, 휴대형 열쇠고리형으로, 자동차 키에 정전기 방전소자의 부품을 직접 내장시키고 있다. 따라서 사용자가 정전기 방전회로 접촉부(102)를 손으로 잡고 자동차 키의 금속 도체부(101)를 자동차를 비롯한 전자제품 등의 도체부분에 접촉시키면, 축적된 정전기가 방전되도록 구성되고 있다.
따라서 상기 연결로 정전기 방전회로가 구성되면, 자동차나 전자제품 또는 사람 몸에 축적된 정전기가 자동차 키의 금속 도체부(101), 방전용 네온램프(103), 전기충격 완충저항(104), 정전기 방전회로 접촉부(102)를 통해서 순간적으로 방전되어 정전기는 소멸되게 되는 것이다.
그러나 상기 도 2에 도시된 종래 정전기 방전장치는, 사용자가 적접 정전기를 방전시키기 위한 방전회로를 구성해주어야만 하기 때문에, 정전기를 방전하는데 번거로움이 있다. 또한, 상기 정전기 방전동작을 수행하지 않았을 때는 인체로 정전기가 방전되어버리는 문제점이 있었다.
따라서 종래 자동차 정전기 방전장치는, 사용자가 정전기 방전회로를 구성해주어야만 하는 번거로움이나, 일정기간이 지나면 마모되어버려서 방전효과를 기대할 수 없을 수도 있으며, 미관상 이미지가 좋지 않은 문제점이 발생되었다.
따라서 본 발명의 목적은, 자동차 정전기가 인체의 신경자극과 불쾌감을 유발하므로 이를 해소하여 쾌적한 자동차 문화에 기여할 수 있는 자동차 정전기 방전장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 일회 장착으로 영구히 자동차 정전기를 방전시킬 수 있는 자동차 정전기 방전장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 자동차의 차체와 제 1 전원라인(L1) 사이에 자동차 발전기가 연결되고, 상기 자동차 발전기로부터 출력되는 전압의 전위보다 낮은 전위가 형성되는 자동차의 차체와 제 2 전원라인(L2) 사이에 연결되어, 전압을 출력하는 방전기용 발전기와; 자동차 차체와 제 2 전원라인 사이에 연결되어서, 자동차 주행시에 발생되는 정전기를 흡수하는 정전기 흡수장치와; 상기 방전기용 발전기에서 발생된 전압의 크기가 소정크기를 넘어섰을 때, 동작되면서 상기 정전기 흡수장치에 흡수된 정전기를 방전시켜버리는 정전기 방전용 부하를 포함하여 구성된다.
본 발명의 상기 방전기용 발전기는, 자동차 주행속도에 비례하는 전압을 발생시키는 풍력 발전기인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면 본 발명은, 자동차에 구비되어 시동시에 이용되는 배터리전원과; 상기 배터리전원을 공급받아 배터리 전원보다 작은 소정크기의 직류전압을 발생하는 직류전압발생수단과; 자동차 차체에 연결되어서, 차체에 축적된 정전기를 흡수하는 정전기 흡수장치와; 상기 직류전압발생수단의 발생전압으로 동작되어, 상기 정전기 흡수장치에 흡수된 정전기를 방전시켜버리는 정전기 방전용 부하를 포함하여 구성된다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 자동차 정전기 방전장치에 대해서 상세하게 설명한다.
일반적으로 차량 정전기는, 자동차가 주차하고 있을 때에도 공기 마찰로 발생할 수 있지만, 자동차가 고속으로 주행하는 경우에 공기의 마찰로 정전기 발생율이 매우 높다. 따라서 본 발명의 제 1 실시예에서는 자동차가 주행할 때, 속도에 비례하는 전압을 발생시켜서 자동차 차체의 정전기를 지속적으로 소멸시키는 것을 특징으로 한다.
특히, 자동차 정전기는, 대지와 차체가 타이어로 인해 전기적으로 절연되므로 인해서 자동차 차체에 충전된다. 따라서 차체에 충전된 정전기를 방전시키기 위해서 차체 전위보다 낮은 전위를 자동차의 특정 부분에 유지시켜서 정전기 흡수를 도모한다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동차 정전기 방전장치의 전기적 회로도이다.
우선, 본 발명은 자동차 내부의 전자제품의 이용에 필요한 전압을 발생시키기 위한 제 1 전계와, 자동차 정전기를 방전시키기 위하여 필요한 전위를 형성시켜 주기 위한 또 하나의 제 2 전계를 구성한다. 상기 제 1 전계는 자동차 정전기를 방전시키기 위한 제 2 전계보다 전위가 높다. 그리고 상기 제 1 전계의 접지는 자동차 차체에 형성시키고, 상기 자동차 정전기를 방전시키기 위한 제 2 전계는 상기 차체의 전위보다 낮게 형성되어진다.
즉, 도 3에 도시되고 있는 바와 같이, 자동차 내부의 전자제품의 이용에 필요한 전압을 발생시키는 자동차 발전기(3)와, 배터리 전원(1)는, 제 1 전원라인(L1)에 연결되고, 자동차 차체(11)에 접지되고 있다. 제 1 전원라인은, 배터리 전원 및 자동차 발전기를 연결하는 전원라인이다. 따라서 제 1 전계는, 제 1 전원라인(L1)과 차체(11) 사이에 형성되어진다. 통상적으로 상기 제 1 전계에 형성되는 전압의 크기는 약 12볼트이다.
그리고 상기 배터리 전원(1)는, 자동차 시동전압으로 이용되고, 자동차 엔진부(도시하지 않음)가 구동될 때, 상기 엔진부의 동력으로 전기를 발생시키는 자동차 발전기(3)의 구동시에 충전되어진다. 그리고 상기 배터리 전원(1) 또는 발전기(3)에 의햇 발생된 전기는, 자동차의 여러가지 전자제품, 램프, 라디오, 에어컨, 실내등, 등을 사용할 때 이용되어진다.
그리고 상기 차체(11)와 제 2 전원라인(L2) 사이에는 또 하나의 제 2 전계가 형성되어진다. 제 2 전원라인은 방전용 발진기 및 정전기 방전용 부하 등이 연결되고 있는 전원라인이다. 그리고 상기 제 2 전원라인의 전위는 제 1 전원라인의 전위보다 낮다. 상기 제 2 전계에는, 자동차의 주행 시에 속도에 비례하는 전압을 발생시키도록 방전기용 발전기(5)가 구비되고 있다. 본 발명에서는 상기 방전기용 발전기의 실시예로서 풍력발전기를 사용할 수 있다.
또한, 상기 제 2 전계에는, 자동차 주행시에 발생되는 정전기를 흡수하기 위한 정전기 흡수장치(7)가 연결되고, 정전기 방전을 위한 전기루프를 형성시키기 위한 정전기 방전용 부하(9)가 연결되고 있다. 상기 정전기 흡수장치(7)는, 캐패시터와 같이, 순간 방전이 가능한 소자를 이용하며, 상기 정전기 방전용 부하(9)는, 엘이디(LED)와 같은 램프를 이용한다.
상기 제 2 전계는, 상기 정전기 방전용 부하(9)를 도통시킬 수 있는 크기의 전압만을 형성하면 된다. 일 예로, 상기 정전기 방전용 부하(9)가 실리콘으로 제조된 엘이디(led)를 이용한 경우, 약 0.7볼트의 도통전압을 필요로 한다. 따라서 상기 정전기 방전용 부하(9)가 실리콘다이오드를 이용한 경우, 상기 방전기용 발전기(5)는, 상기 0.7볼트 이상의 전압만을 발생시키면, 상기 차체(11)에서부터 정전기 방전용부하(9)를 통해서 제 2 전원라인(L2)까지의 전기루프가 형성되어진다. 따라서 차체(11)에 형성된 정전기의 방전이 가능한 것이다.
다음은 상기 구성으로 이루어진 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동차 정전기 방전장치의 동작과정에 대해서 보다 상세히 살펴보기로 한다.
자동차에 시동을 걸때는, 배터리 전원(1)에 충전된 배터리 전압을 이용하게 된다. 그리고 자동차 시동이 걸린 후에는, 엔진부(도시하지 않음)로부터 동력연결수단을 통해서 연결된 자동차 발전기(3)가 동작하면서, 자동차에서 필요로 하는 전기를 발생시킨다.
이렇게 발생된 전기는, 전원라인(L1)을 통해서 자동차 내에서 전기를 필요로 하는 각종 전자제품으로 공급되어진다. 전조등이나 안개등, 실내등, 그리고 라디오 및 에어컨 그리고 네비게이터와 같이, 전기를 이용하는 전자제품에 공급되어져서 이용된다. 또한, 상기 발전기(3)가 동작하는 과정에서는 자동차 배터리 전원(1)에 충전도 이루어진다.
한편, 자동차는, 주차되고 있을 때에도 공기 마찰로 인하여 정전기가 발생되지만, 도 4에 도시되고 있는 바와 같이, 자동차 속력이 높을 수록 공기 마찰로 인해서 정전기 발생율이 높게 된다. 이렇게 발생된 정전기는 차체(11)에 충전되어진다. 이것은 제 1 전계가 차체(11)에 접지되어 있고, 상기 차체는 타이어와 같은 절연체에 의해서 대지와 전기적으로 절연되므로 인해서, 주행 중 발생된 정전기는 차체에 그대로 남게되는 것이다.
따라서 자동차가 주행 중일 때, 탑승자가 쾌적한 차내 공간을 만끽하기 위해서는 차체(11)에 남겨진 정전기를 방전시킬 필요가 있다.
이를 위해서 본 발명의 제 1 실시예에서는 자동차가 주행상태일 때, 방전기용 발전기(5)를 이용하여, 제 1 전계보다 낮은 전위를 갖는 제 2 전계를 형성시키고, 상기 제 2 전계의 범위에 정전기 흡수장치(7)를 연결하고 있다. 따라서 자동차 주행상태에서 차체(11)에 남겨진 정전기는, 낮은 전계의 범위에 설치된 정전기 흡수장치(7)에 흡수되어진다.
그리고 자동차 속도에 비례하여, 상기 방전기용 발전기(5)에서 발생되는 전압의 크기가 일정크기(약 0.7볼트 이상)를 넘어섰을 때의 전위차로, 상기 방전기용 발전기(5)로부터 발생된 전압은 정전기 방전용 부하(9)를 도통시킨다. 이때, 상기 차체(11)로부터 정전기 방전용 부하(9)를 통해서 제 2 전원라인(L2)에 이르는 전기루프가 형성되는 것이다.
이렇게 형성된 상기 전기루프를 통해서 상기 정전기 흡수장치(7)에 흡수된 정전기는 순간 방전되어버린다.
즉, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동차 정전기 방전장치는, 차체 전위보다 낮은 전위를 자동차 일정부분에 유지시켜서, 자동차 주행중에 발생되는 정전기를 흡수하도록 하고, 정전기 방전용부하를 이용하여, 정전기를 순간 방전시켜버리도록 하는 것을 특징으로 한다. 특히, 본 발명은 방전기용 발전기(5)를 풍력 발전기를 이용한다. 따라서 주행 속도에 비례하는 전압이 발생되도록 하므로서, 자동차 차체의 정전기를 지속적으로 소멸시켜버리게 된다.
그리고 본 발명에서 정전기 방전용 부하는, 엘이디와 같은 램프를 이용할 수 있고, 악세서리용으로 이용하는 것이 가능하다.
다음, 도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자동차 정전기 방전장치의 전기회로도이다.
본 발명의 제 2 실시예는, 차량 주행시는 물론이고, 차량이 정지해 있는 경우에 있어서도 인체로부터 발생된 정전기를 방전시키기 위한 것이다. 일 예로, 겨울철과 같이 정전기 발생율이 높은 계절에서는 차량이 정지상태에 있을 때에도, 탑승자의 움직임에 의해서 정전기가 발생되어진다. 이렇게 발생된 정전기는 탑승자로 하여금 불쾌감을 유발하기 때문에 이를 해소시켜 줄 필요성이 있는 것이다.
따라서 본 발명의 제 2 실시예는, 도 5에 도시하고 있는 바와 같이, 차량에 구비된 배터리 전원(30)을 이용하여, 소정크기의 DC 전압을 발생시키고, 이 전압에 의해 방전용 부하(39)가 동작하도록 해서, 차체(41)에 축적된 정전기를 방전시키게 된다.
본 발명의 제 2 실시예에서도 자동차 내부의 전자제품의 이용에 필요한 전압을 발생시키기 위한 제 1 전계와, 자동차 정전기를 방전시키기 위하여 필요한 전위를 형성시켜 주기 위한 또 하나의 제 2 전계를 구성한다. 상기 제 1 전계는 자동차 정전기를 방전시키기 위한 제 2 전계보다 전위가 높다. 그리고 상기 제 1 전계의 접지는 자동차 차체에 형성되고, 상기 자동차 정전기를 방전시키기 위한 제 2전계 또한 차체에 연결되고 있다.
즉, 도 5에 도시되고 있는 바와 같이, 자동차 내부의 전자제품의 이용에 필요한 전압을 발생시키는 자동차 발전기(33)와, 배터리 전원(30)는 제 1 전원라인(L3)에 연결되고, 자동차 차체(41)에 접지되고 있다. 따라서 상기 제 1 전계는, 제 1 전원라인(L1)과 차체(41) 사이에 형성되어진다. 상기 제 1 전계에 형성되는 전압의 크기는 약 12볼트이다.
그리고 상기 배터리 전원(30), 자동차 시동전압으로 이용되고, 자동차 엔진부(도시하지 않음)가 구동될 때, 상기 엔진부의 동력으로 전기를 발생시키는 자동차 발전기(33) 구동시에 충전되어진다. 그리고 상기 배터리 전원(30) 또는 발전기(33)에 의햇 발생된 전기는, 자동차의 여러가지 전자제품, 램프, 라디오, 에어컨, 실내등, 등을 사용할 때 이용되어진다.
그리고 상기 차체(41)와 제 2 전원라인(L4) 사이에는 또 하나의 제 2 전계가 형성되어진다. 상기 제 2 전계에는, 상기 배터리 전원(30)의 양단에 연결되어서, 상기 배터리 전원의 전압을 입력받아서, 소정크기(약 5볼트)의 직류전압을 발생시키는 DC/DC 변환기(35)가 구비되어진다. 즉, 상기 DC/DC변환기(35)는, 차량이 정지하거나 주행상태에서 항상 상기 배터리 전원(30)의 전압을 공급받고, 소정크기의 직류전압을 발생시킨다. 상기 DC/DC 변환기(35)에서 발생된 소정크기의 직류전압은, 상기 제 1 전계에서의 전위보다 낮다.
또한, 상기 제 2 전계에는, 자동차 주행시에 발생되는 정전기를 흡수하기 위한 정전기 흡수장치(37)가 연결되고, 정전기 방전을 위한 전기루프를 형성시키기 위한 정전기 방전용 부하(39)가 연결되고 있다. 상기 정전기 흡수장치(37)는, 캐패시터와 같이, 순간 방전이 가능한 소자를 이용하며, 상기 정전기 방전용 부하(39)는, 엘이디(LED)와 같은 램프를 이용한다.
상기 제 2 전계는, 상기 정전기 방전용 부하(39)를 도통시킬 수 있는 크기의 전압만을 형성하면 된다.
다음과 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 제 2 실시예는, 자동차가 주행하고 있을 때나, 자동차가 정지상태에 있을 때, 배터리 전원(1) 전원에 의해서 항상 정전기 방전용 부하(39)를 구동시킬 수 있는 크기의 전압을 DC/DC 변환기(35)로부터 만들어낸다.
따라서 상기 DC/DC 변환기(35)로부터 발생된 전압은 정전기 방전용 부하(39)를 구동시킨다. 한편, 차내에 탑승한 탑승자의 움직임에 의해서 발생된 정전기는, 차체(41)를 통해서 정전기흡수장치(37)에 흡수되어진다. 이것은, 상기 정전기흡수장치(37)가 차체가 갖는 전위보다 낮은 전위를 유지하고 있기 때문이다. 따라서 상기 정전기 방전용 부하(39)가 구동될 때, 상기 정전기흡수장치(37)에 흡수된 정전기는, 상기 정전기 방전용 부하(39)에 의해서 방전되어버린다.
즉, 본 발명의 제 2 실시예는, 자동차 정지상태에서 정전기 방전을 위한 소정크기의 전압을 발생시키기 위해서, 차량의 시동시에 이용하도록 구비된 배터리 전원(30)을 이용하고 있다. 그리고 상기 배터리 전원(30)을 이용해서 차량의 전위보다 낮은 전위를 갖는 전계를 형성시키므로서, 사람의 움직임 또는 자동차의 주행속도에 비례하여 발생되는 정전기를 차체(41)를 통해서 정전기흡수장치(37)로 흡수되도록 한 후, 소정크기의 전압에 의해서 방전시키는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명된 본 발명의 제 1 실시예는, 차체보다 낮은 전위를 자동차의 일정부분에 유지시켜서, 자동차의 주행 중에 발생되는 정전기를 흡수하도록 하고, 자동차 속도에 비례하여 발생되는 전압에 의해서 방전용 부하가 동작하도록 구성시켜서 상기 자동차 정전기를 지속적으로 소멸시켜버리는 것이 가능하다. 따라서 본 발명은 자동차 고속 주행 중에도 쾌적한 차내 환경을 제공할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 제 2 실시에는, 차량에 모두 구비되는 배터리 전원을 이용해서, 차량이 정지상태에서도 소정크기의 전압을 발생하고, 이것을 차량 정지 또는 주행시에 정전기 방전을 위한 전압으로 이용한다.
또한, 본 발명의 자동차 정전기 방전장치는, 소모성이 아니기 때문에, 일회 설치에 의해서 영구적으로 사용할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 소모형 자동차 정전기 방전장치의 예시도,
도 2는 종래 기술에 따른 휴대용 자동차 정전기 방전장치의 구성도,
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동차 정전기 방전장치의 전기회로도,
도 4는 자동차 속력과 전위와의 특성도,
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자동차 정전기 방전장치의 전기회로도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1,30 : 배터리 전원 3,33 : 자동차 발전기
5 : 방전기용 발전기 7,37 : 정전기 흡수장치
9,39 : 정전기방전용부하 11,41 : 차체
35 : DC/DC 컨버터 L1,L2,L3,L4 : 전원라인

Claims (3)

  1. 자동차의 차체와 제 1 전원라인(L1) 사이에 자동차 발전기가 연결되고, 상기 자동차 발전기로부터 출력되는 전압의 전위보다 낮은 전위가 형성되는 자동차의 차체와 제 2 전원라인(L2) 사이에 연결되어, 전압을 출력하는 방전기용 발전기와;
    자동차 차체와 제 2 전원라인 사이에 연결되어서, 자동차 주행시에 발생되는 정전기를 흡수하는 정전기 흡수장치와;
    상기 방전기용 발전기에서 발생된 전압의 크기가 소정크기를 넘어섰을 때, 동작되면서 상기 정전기 흡수장치에 흡수된 정전기를 방전시켜버리는 정전기 방전용 부하를 포함하여 구성되는 자동차 정전기 방전장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 방전기용 발전기는, 자동차 주행속도에 비례하는 전압을 발생시키는 풍력 발전기인 것을 특징으로 하는 자동차 정전기 방전장치.
  3. 자동차에 구비되어 시동시에 이용되는 배터리전원과;
    상기 배터리전원을 공급받아 배터리 전원보다 작은 소정크기의 직류전압을 발생하는 직류전압발생수단과;
    자동차 차체에 연결되어서, 차체에 축적된 정전기를 흡수하는 정전기 흡수장치와;
    상기 직류전압발생수단의 발생전압으로 동작되어, 상기 정전기 흡수장치에 흡수된 정전기를 방전시켜버리는 정전기 방전용 부하를 포함하여 구성되는 자동차 정전기 방전장치.
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