KR100725807B1 - 이온 발생장치 및 이를 구비한 공기청정기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이온 발생장치 및 이를 구비한 공기청정기에 관한 것으로, 특히 본 발명은 양이온(및 오존) 또는 음이온을 선택적으로 발생시키도록 제어하고, 그 이온의 발생량을 극대화하여 부유 세균들을 살균할 필요가 있을 경우에는 양이온 및 오존을 발생시키고, 인간에 편안함을 제공할 때에는 음이온을 발생시키고, 노화나 인체에 해로운 것을 방지하고자 할 때에는 양이온(및 오존)과 더불어 음이온을 함께 발생시킴으로서 사용자의 다양한 사용 환경에 맞게 사용할 수 있다.
이를 위해 본 발명은 전원공급부와, 이 전원공급부로부터 제공된 전원에 의하여 양이온을 발생시키는 양이온발생부와, 전원공급부로부터 제공된 전원에 의하여 음이온을 발생시키는 음이온발생부와, 전원공급부로부터 양이온발생부 또는 음이온발생부에 공급되는 전원을 스위칭하는 스위칭부와, 필요에 따라 스위칭부를 구동하여 양이온발생부 및/또는 음이온발생부를 작동시키는 이온발생제어부를 포함한다.

Description

이온 발생장치 및 이를 구비한 공기청정기 {Ion generating device and Air conditioner comprising it}
도 1은 종래의 이온 발생장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 이온 발생장치의 제어블록도이다.
도 3은 도 2의 이온발생소자의 사시도이다.
도 4a는 양이온 발생부만을 구동할 때 발생하는 이온 및 살균물질을 도시한 도면이다.
도 4b는 음이온 발생부만을 구동할 때 발생하는 이온을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이온 발생장치의 제어블록도이다.
도 6은 본 발명에 따른 이온 발생장치를 구비한 공기청정기의 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 이온 발생장치를 구비한 공기청정기의 제어블록도이다.
도 8은 본 발명에 따른 이온 발생장치를 구비한 공기청정기에서 양이온과 음이온을 선택적으로 실내로 토출시키는 것을 설명하기 위한 도이다.
*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*
11 : 양이온발생소자 12 : 음이온발생소자
20 : 전원공급부 30 : 양이온발생부
31, 41 : 고압트랜스 32, 42 : 정류회로
40 : 음이온발생부 50, 60 : 스위칭부
70 : 이온발생제어부 80 : 제어부
90 : 키입력부 100 : 팬구동부
101 : 송풍팬
본 발명은 이온 발생장치 및 이를 구비한 공기청정기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 음이온과 양이온을 발생시키는 이온 발생장치 및 이를 구비한 공기청정기에 관한 것이다.
최근에는 실내공기를 청정시키는 공기청정기에 이온 발생장치를 마련하여 실내공기를 청정함과 함께 이온 발생장치를 통하여 발생된 양이온 및 음이온을 송풍하여 공기 중의 이온 농도를 증가시킴으로서 사용자의 건강에 대한 다양한 요구를 만족시키고 있다.
이러한 이온 발생장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 침상전극(1)과, 접지 전위에 접속된 GND와, 침상전극과 GND사이에 소정주기로 극성이 교대로 변화하는 정현파 파형의 교류전압을 인가하는 교류전압원(2)를 구비한다. 따라서, 교류전압원(2)에서 출력되는 (+) 정현파 파형이 침상전극(1)에 인가될 때는 공기 분자에의 전하 이동에 의하여 공기 분자가 전리되어 양이온이 발생하고, (-) 정현파 파형이 침 상전극(1)에 인가될 때는 음이온이 발생하게 된다.
그러나, 종래의 이온 발생장치는 (+)과 (-)가 교번하는 주기적인 연속파형의 교류전압을 침상전극(1)에 인가하기 때문에 양이온 또는 음이온만을 선택적으로 발생시킬 수 없는 문제점이 있다. 즉, 양이온 그 자체만으로도 부유 세균의 살균이 효과가 있고, 음이온 그 자체만으로도 인간에게 편안함을 주는 효과가 있음에도 불구하고, 종래의 이온 발생장치는 두 종류의 이온을 함께 발생시킬 수 밖에 없는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 이온 발생장치는 양이온 및 음이온의 발생량을 높이기 위해서는 침상전극(1)에 인가되는 교류전압을 보다 높은 전압값으로 높여야 하는데 그러한 경우에는 교류전압의 피크-피크전압이 지나치게 높아져 별도의 절연처리가 필요하므로 양이온과 음이온의 발생량을 높이는 데 한계가 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 양이온(및 오존) 및/또는 음이온을 발생시킬 수 있고, 그 이온의 발생량을 극대화할 수 있는 이온 발생장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 이온 발생에 따른 여러 모드를 제공하여 사용자의 다양한 사용 환경에 맞게 이온 발생장치를 사용할 수 있는 이온 발생장치를 구비한 공기청정기를 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이온 발생장치는 전원공급부와; 상기 전원공급부로부터 제공된 전원에 의하여 양이온을 발생시키는 양이온발생부와; 상기 양이온발생부와 별도로 구성되며, 상기 전원공급부로부터 제공된 전원에 의하여 음이온을 발생시키는 음이온발생부와; 상기 양이온발생부 및/또는 음이온발생부의 작동을 제어하는 이온발생제어부를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 이온 발생장치를 구비한 공기청정기는 전원공급부를 가지는 본체와, 상기 본체에 마련된 흡입구와 토출구와, 상기 본체 내부에 마련되는 송풍팬 및 작동을 제어하는 제어부를 구비하는 공기청정기에 있어서, 상기 흡입구/토출구와, 상기 송풍팬에 의해 형성된 공기유로상에 마련되고, 양이온 및/또는 음이온을 발생시키는 이온 발생장치를 포함하며, 상기 이온 발생장치는, 양이온을 발생시키는 양이온발생부와; 상기 양이온발생부와 별도로 구성되며 음이온을 발생시키는 음이온발생부를 포함하며, 상기 제어부에 의해 상기 이온발생장치의 양이온발생부 및/또는 음이온발생부의 작동이 제어되는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이온 발생장치는 교류전원을 제공하는 전원공급부(20)와, 양이온발생부(30)와, 음이온발생부(40)와, 스위칭부(50, 60)와, 이온발생제어부(70)로 이루어진다.
양이온발생부(30)는 전원공급부(20)로부터 제공된 전원에 의하여 양이온을 발생시키며, 전원공급부(20)로부터 제공된 교류전원을 승압하는 고압트랜스(31), 이 고압트랜스(31)에서 승압된 교류전원을 직류전원으로 정류하는 정류회로(32), 이 상기 정류회로(32)로부터 (+) 직류전원을 제공받는 양이온발생소자(11)를 구비한다.
음이온발생부(40)는 전원공급부(20)로부터 제공된 전원에 의하여 음이온을 발생시키며, 전원공급부(20)로부터 제공된 전원을 승압하는 고압트랜스(41), 이 고압트랜스(31)에서 승압된 교류전원을 직류전원으로 정류하는 정류회로(42), 이 정류회로(42)로부터 (-) 직류전원을 제공받는 음이온발생소자(12)를 구비한다.
스위칭부(50, 60)는 전원공급부(20)로부터 양이온발생부(30) 또는 음이온발생부(40)에 공급되는 전원을 스위칭한다.
이온발생제어부(70)는 필요에 따라 스위칭부(50, 60)를 구동하여 양이온발생부(30) 또는 음이온발생부(40)를 선택적으로 작동시킨다. 사용자가 부유 세균들을 살균하고자 하는 경우에는 양이온만을 발생시킬 수 있고, 편안함만을 느끼고자 하는 경우에는 음이온만을 발생시킬 수 있으며, 노화나 인체에 해로운 것을 방지하고자 하는 경우에는 양이온(및 오존)(양이온 이외에 오존은 발생시킬 수 있고, 발생하지 않게 할 수 있음)과 더불어 음이온을 함께 발생시켜 양이온과 음이온이 결합된 활성수소를 발생시킴으로서 사용자가 자신의 사용 환경에 맞게 이온 발생장치를 작동시킬 수 있다.
양이온발생부(30)의 양이온발생소자(11)와 음이온발생부(40)의 음이온발생소자(12)의 구조를 살펴보면, 도 3, 도 4a, 도 4b에 도시된 바와 같이, 양이온발생소자(11)와 음이온발생소자(12)는 동일한 하우징(10)의 상면에 설치되며, 이 하우징(10)에는 양이온발생소자(11)와 음이온발생소자(12)에 의해 발생된 이온의 확산범 위를 일정한 공간내로 한정하기 위한 하우징(10) 커버(13)가 하우징(10) 상단에 길이방향으로 형성된 가이드홈(16)에 슬라이딩 결합된다.
양이온발생소자(11)는 세라믹 플레이트(11)로 이루어지며, 이 세라믹 플레이트(11)는 하우징(10)의 상면 일측 내부에 삽입시킨 후 몰딩 설치된다. 이 세라믹 플레이트(11) 내부 상측에는 방전전극(14)이 마련되고, 내부 중앙측에는 유도전극(15)이 마련되며, 방전전극(14)과 유도전극(15)을 제외한 부분은 세라믹으로 보호층이 형성되어 있다.
방전전극(14)과 유도전극(15) 사이에는 (+) 성분의 고전압(바람직하게는 3.9kV~4.3Kv; 그 이외의 범위에서 작동 가능함)이 인가되는데, 이처럼 방전전극(14)과 유도전극(5)의 사이에 (+) 성분의 고전압이 인가되면 세라믹 플레이트(11)에서는 플라즈마 방전에 의해 공기 중의 수분이 전리되어 수소이온(H+)의 양이온(및 오존)(O3)이 발생한다.
한편, 음이온발생소자(12)는 침상전극으로 이루어지며, 이 침상전극은 세라믹 플레이트(11)로부터 소정거리 이격된 위치의 하우징(10)의 상면에 돌출된 채로 설치된다. 침상전극(12)과 세라믹 플레이트(11)의 이격거리에 따라 세라믹 플레이트(11)에서 발생된 수소이온이 수소원자로 변환되는 수가 달라지므로 세라믹 플레이트(11)의 크기, 침상전극(12)의 높이 등에 따라 양자의 이격거리를 조절하는 것이 바람직하다.
침상전극(12)과 접지전극(17) 사이에는 (-) 성분의 고전압(바람직하게는 약 3.2kV~3.6kV; 그 이외의 범위에서도 작동 가능함)이 인가된다. 침상전극(12)에 (-) 성분의 고전압이 인가되면 플라즈마 방전에 의해 침상전극(12)에서 다량의 전자가 공기 중으로 방출된다. 공기 중에 방출된 다량의 전자는 매우 불안정하므로 공기중의 산소분자(O2)와 결합하여 슈퍼옥사이드 아니온(O2 -)의 음이온을 발생한다.
이전까지는 제1실시예로서, 양이온 및/또는 음이온을 발생할 수 있도록 한 구성을 설명하였다.
이하는 제2실시예로서, 전압의 출력을 증가시켜 이온의 발생량을 조절할 수 잇도록 한 구성을 설명한다.
도 5에 도시한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 이온 발생장치는 직류전원을 제공하는 전원공급부(20')와, 양이온발생부(30)와, 음이온발생부(40)와, 스위칭부(50, 60)와, 키입력부(71)와, 이온발생제어부(70')로 이루어진다.
상기한 양이온발생부(30)와 음이온발생부는 전원공급부(20')로부터 제공된 전원에 의하여 양이온을 발생시키며, 전원공급부(20')로부터 제공된 전원을 승압하는 고압트랜스(31), 이 고압트랜스(31)에서 승압된 교류전원을 직류전원으로 정류하는 정류회로(32), 이 상기 정류회로(32)로부터 (+) 직류전원을 제공받는 양이온발생소자(11)를 구비한다. 이때 고압트랜스(31)의 2차측 권선은 1차측에 인가된 전압을 동일한 극성으로 승압시키도록 감겨있다. 따라서 고압트랜스(31)의 1차측 권선에 (+) 전압이 입력되면, 고압트랜스(31)의 2차측 권선에도 (+) 전압이 발생된다.
음이온발생부(40)는 전원공급부(20')로부터 제공된 전원에 의하여 음이온을 발생시키며, 전원공급부(20')로부터 제공된 전원을 승압하는 고압트랜스(41), 이 고압트랜스(31)에서 승압된 교류전원을 직류전원으로 정류하는 정류회로(42), 이 정류회로(42)로부터 (-) 직류전원을 제공받는 음이온발생소자(12)를 구비한다. 이때 고압트랜스(41)의 2차측 권선은 1차측에 인가된 전압을 반대 극성으로 승압시키도록 감겨있다. 따라서 고압트랜스(41)의 1차측 권선에 (+) 전압이 입력되면, 고압트랜스(41)의 2차측 권선에도 (-) 전압이 발생된다.
직류전원을 공급하는 전원공급부(20')과 양이온발생부(30)사이 또는 전원공급부(20')와 음이온발생부사이에는 각각의 이온발생부로의 전압을 공급 또는 차단시키는 제1, 2스위치(51',61')와 공급되는 전압의 크기를 조절하기 위한 제3, 4스위치(52',62')를 포함하는 스위칭부(50',60')가 연결된다. 이때, 제3, 4스위치는 바람직하게는 모스 전계효과트랜지스터(metal-oxide semiconductor field-effect transistor; MOSFET)이다.
키입력부(71)에는 양이온 발생부 구동을 위한 양이온 발생버튼(71a)와 음이온 발생부 구동을 위한 음이온 발생버튼(72a)가 마련되어 있다.
이온발생 제어부(70')는 키입력부(71)을 통해 입력된 양이온 발생버튼(71a)또는 음이온 발생버튼(72a)에 따라 제1스위치(51') 또는 제2스위치(61')를 구동시켜 양이온발생부(30) 또는 음이온발생부(40)를 선택적으로 작동시킨다. 양이온(및 오존) 또는 음이온을 선택적으로 발생시켜 사용자가 자신의 사용 환경에 맞게 이온 발생장치를 작동시킨다.
또한, 이온 발생제어부(70')는 양이온 발생소자 또는 음이온 발생소자에 인가되는 전압을 측정하고, 측정결과에 따라 제3스위치(52') 또는 제4스위치(62')의 온 시간 또는 오프시간을 가변시키는 제어를 통하여 각각의 고압트랜스(31, 41)에 공급되는 전압을 가변시킴으로서 각각의 고압트랜스(31, 41)에서 승압되는 전압레벨을 조절하여 각각의 이온발생소자에서 발생되는 이온량을 조절한다.
이하에서는 상기한 이온 발생장치를 구비한 공기청정기를 설명하기로 한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이온 발생장치를 구비한 공기청정기는 본체(110) 내부에 이온 발생장치를 구비하며, 본체(110) 전면측에 형성된 흡입구(112)를 통해 실내공기를 흡입하여 실내공기를 청정시킨 후 이온 발생장치로부터 발생된 양이온과 음이온을 함께 본체(110) 상면측에 형성된 토출구(111)를 통해 실내로 토출시킨다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이온 발생장치를 구비한 공기청정기는 전원공급부(20)와, 양이온발생부(30)와, 음이온발생부(40)와, 스위칭부(50, 60)와, 키입력부(90), 제어부(80), 팬구동부(100)로 이루어진다.
상술한 바와 같이, 양이온발생부(30)는 전원공급부(20)로부터 제공된 전원에 의하여 양이온(및 오존)을 발생시키며, 전원공급부(20)로부터 제공된 교류전원을 승압하는 고압트랜스(31), 이 고압트랜스(31)에서 승압된 교류전원을 직류전원으로 정류하는 정류회로(32), 이 정류회로(32)로부터 (+) 직류전원을 제공받는 양이온발생소자(11)를 구비하고, 음이온발생부(40)는 전원공급부(20)로부터 제공된 전원에 의하여 음이온을 발생시키며, 전원공급부(20)로부터 제공된 전원을 승압하는 고압트랜스(41), 이 고압트랜스(31)에서 승압된 교류전원을 직류전원으로 정류하는 정류회로(42), 이 정류회로(42)로부터 (-) 직류전원을 제공받는 음이온발생소자(12)를 구비한다.
또한, 스위칭부(50, 60)는 전원공급부(20)로부터 양이온발생부(30) 또는 음이온발생부(40)에 공급되는 전원을 스위칭한다.
팬구동부(100)는 본체(110)에 형성된 흡입구(112)를 통해 실내공기를 흡입하고, 청정된 공기를 토출구(111)를 통해 실내로 토출하는 송풍팬(101)을 작동시킨다.
키입력부(90)는 음이온발생부(40)만을 작동시키거나, 양이온발생부(30)만을 작동시키거나 음이온발생부(40) 및 양이온발생부(30)를 모두 작동시키거나, 음이온발생부(40) 및 양이온발생부(30)를 모두를 정지시키기 위한 각종 기능버튼이 마련되어 있다.
제어부(80)는 공기청정시, 팬구동부(100)를 통해 송풍팬(101)을 작동시켜 실내공기를 청정시킴과 함께 키입력부(90)를 통해 입력된 기능버튼에 따라 스위칭부(50, 60)를 구동하여 음이온발생부(40)만을 작동시키거나, 양이온발생부(30)만을 작동시키거나 음이온발생부(40) 및 양이온발생부(30)를 모두 작동시키거나, 음이온발생부(40) 및 양이온발생부(30)를 모두를 정지시킨다. 이로 인해, 실내공기를 청정시킴과 함께 사용자가 부유 세균들을 살균하고자 하는 경우에는 양이온(및 오존)만을 발생시킬 수 있고, 편안함만을 느끼고자 하는 경우에는 음이온만을 발생시킬 수 있으며, 노화나 인체에 해로운 것을 방지하고자 하는 경우에는 양이온과 음이온을 함께 발생시켜 양이온과 음이온이 결합된 활성수소를 발생시킴으로서 사용자가 자신의 사용환경에 맞게 이온 발생장치를 작동시킬 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 이온 발생장치를 토출유로(114) 상에 설치한 후 공기청정시, 공기청정기 본체(110)의 내부의 송풍팬(101)을 작동시켜 실내공기를 흡입구(112)를 통해 흡입시킨다. 흡입된 실내공기는 필터(113)를 통과하면서 실내공기 중의 불순물이 걸러져 공기가 청정되며, 청정된 공기는 토출구(111)를 통해 실내로 토출된다. 이때, 송풍팬(101)과 함께 이온 발생장치를 작동하고, 사용자의 선택에 따라 양이온만을 발생시키거나, 음이온발생을 시키거나, 양이온 및 음이온을 함께 발생시키게 되면, 이온 발생장치에서 발생된 양이온 또는 음이온, 그리고, 양이온과 음이온이 결합된 활성수소는 송풍팬(101)에 의해 본체(110) 내부에 유입된 실내공기에 의해 송풍되어 토출구(111)를 통해 청정된 공기와 함께 실내로 토출되게 된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 사용자의 사용환경에 맞게 양이온과 음이온의 발생을 선택적으로 제어하면서도 그 이온발생량을 극대화하여 부유 세균들을 능동적으로 살균할 수 있을 뿐만 아니라, 인간의 생활에 편안함을 주고, 더불어 노화나 인체에 해로운 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (13)

  1. 전원공급부와; 상기 전원공급부로부터 제공된 전원에 의하여 양이온을 발생시키는 양이온발생부와; 상기 양이온발생부와 별도로 구성되며, 상기 전원공급부로부터 제공된 전원에 의하여 음이온을 발생시키는 음이온발생부와; 상기 양이온발생부 및/또는 음이온발생부의 작동을 제어하는 이온발생제어부와; 상기 전원공급부와 상기 양이온발생부 및 상기 음이온발생부의 사이에 각각 연결되고 독립적으로 제어되는 스위치를 포함하며, 상기 스위치는 상기 이온발생제어부에 의해 제어되는 스위칭부를 포함하는 이온 발생장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 스위칭부는 상기 양이온발생부 및/또는 음이온 발생부에 공급되어지는 전압의 크기를 조절하는 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 발생장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 양이온발생부는 상기 전원공급부로부터 제공된 전원을 승압하는 고압트랜스, 상기 고압트랜스에서 승압된 교류전원을 직류전원으로 정류하는 정류회로, 상기 정류회로로부터 (+) 직류전원을 제공받는 양이온발생소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 발생장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 양이온발생소자는 세라믹 플레이트로 이루어지며, 상기 세라믹 플레이트는 내부에 방전전극과 유도전극을 구비하고, 상기 방전전극과 유도전극은 상기 정류회로의 (+) 직류전원측에 각각 접속된 것을 특징으로 하는 이온 발생장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 음이온발생부는 상기 전원공급부로부터 제공된 전원을 승압하는 고압트랜스, 상기 고압트랜스에서 승압된 교류전원을 직류전원으로 정류하는 정류회로, 상기 정류회로로부터 (-) 직류전원을 제공받는 음이온발생소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 발생장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 음이온발생소자는 침상전극을 구비하고, 상기 침상전극은 상기 정류회로의 (-) 직류전원측에 접속된 것을 특징으로 하는 이온 발생장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 이온발생장치는 양이온 발생버튼과 음이온 발생버튼을 갖는 키입력부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이온 발생장치.
  9. 전원공급부를 가지는 본체와, 상기 본체에 마련된 흡입구와 토출구와, 상기 본체 내부에 마련되는 송풍팬 및 작동을 제어하는 제어부를 구비하는 공기청정기에 있어서,
    상기 흡입구/토출구와, 상기 송풍팬에 의해 형성된 공기유로상에 마련되고, 양이온 및/또는 음이온을 발생시키는 이온 발생장치를 포함하며,
    상기 이온 발생장치는,
    양이온을 발생시키는 양이온발생부와;
    상기 양이온발생부와 별도로 구성되며 음이온을 발생시키는 음이온발생부와;
    상기 이온 발생장치의 상기 양이온발생부 및 상기 음이온발생부 사이에 각각 연결되고 독립적으로 제어되는 스위칭부를 포함하며,
    상기 제어부에 의해 상기 이온발생장치의 양이온발생부와 음이온발생부의 작동이 제어되는 것을 특징으로 하는 공기청정기
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서, 상기 스위칭부는 상기 양이온발생부 및/또는 음이온 발생부에 공급되어지는 전압의 크기를 조절하는 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기청정기.
  12. 제1항에 있어서, 상기 양이온발생부에서는 오존을 더욱 발생시키는 것을 특징으로 하는 이온 발생장치.
  13. 제9항에 있어서, 상기 양이온발생부에서는 오존을 더욱 발생시키는 것을 특징으로 하는 공기청정기.
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