KR101744903B1 - 피에조트랜스포머를 이용한 이온발생기의 고전압발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피에조트랜스포머를 이용한 이온발생기의 고전압발생장치에 관한 것으로 이온발생기에 고전압을 공급하기 위하여 마이크로컨트롤러를 통해 발진주파수를 발생하고, 인덕터를 통해 순간 고전압을 발생시킨 후 피에조트랜스포머로 승압하여 전극으로 출력하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 공기 중에 노출된 전극에 공급된 고전압에 의해 공기 중의 양이온을 중화시켜 이온을 발생하는 이온발생기의 고전압발생장치에 있어서, 공급된 직류전원을 이용하여 일정 주기를 갖는 발진주파수를 발생하는 마이크로컨트롤러; 마이크로컨트롤러로부터 출력된 발진주파수를 이용하여 고전압의 펄스를 발생시키는 펄스발생부; 펄스발생부로부터 출력된 펄스를 설정된 전압으로 승압하는 피에조트랜스포머; 피에조트랜스포머로부터 승압된 전압을 이용하여 전극을 통해 이온을 발생하는 이온발생부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

피에조트랜스포머를 이용한 이온발생기의 고전압발생장치 {HIGH VOLTAGE GENERATION APPARATUS FOR GENERATING AN ION USING PIEZO TRANSFORMER}

본 발명은 이온발생기의 고전압발생장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이온발생기에 고전압을 공급하기 위하여 마이크로컨트롤러로부터 발생된 발진주파수를 인덕터를 이용하여 순간 고전압을 발생시킨 후 피에조트랜스포머(PIEZO Transformer)로 승압하는 피에조트랜스포머를 이용한 이온발생기의 고전압발생장치에 관한 것이다.

일반적으로 이온발생기는 음이온을 발생하는 음이온 발생침을 통해 고압을 공급시켜 코로나 방전 또는 플라즈마 방전에 의해 단순히 음이온을 국부적으로 발생시켜주는 구성으로 되어있다.

그러나, 이러한 음이온발생기는 장시간 사용시 국부적으로 음이온이 발생되면서 오존과 질소산화물 등과 같은 유해물질이 발생되어 비릿한 냄새와 함께 머리가 아프고 메스꺼워지며 가슴이 답답해지면서 인체의 건강을 많이 손상시킬 수 있는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해소하기 위하여 종래에는 음이온과 함께 나노 은이온을 발생시켜 각종 전자제품에 악영향을 끼치지 않는 가운데 오염된 실내공기를 보다 맑고 신선하며 상쾌한 공기로 바꿔줄 수 있음과 동시에 공기중에 포함된 각종 세균의 항균 및 살균 작용시켜 항상 쾌적한 신선한 실내환경을 유지시킬 수 있음은 물론 실내 공기의 청정도를 대폭 증진시킬 수 있도록 하여 인체의 신진대사를 촉진시킬 수 있는 교류용 음이온 및 은이온 발생기를 제공하고 있다.

도 1은 종래기술에 따른 교류용 음이온 발생기의 블록 구성도로서,

전원 플러그(J1)를 구비하고 기기의 작동에 필요한 교류전압을 공급시켜 주는 교류전원 공급부(1)와, 저항(R1,R2)과 다이오드(D1, D2) 및 콘덴서(C1)로 구성되어 상기 교류전원 공급부(1)에서 전압이 공급되면 발진 작동하여 일정 주파수의 출력펄스를 발생하는 발진부(2)와, 저항(R3, R4)과 실리콘 제어 정류기(SCR)로 구성되어 상기 발진부(2)의 출력 주파수에 부응하여 스위칭 작동되는 스위칭부(3)와, 상기 스위칭부(3)를 통해 출력되는 일정 주파수의 교류전압을 음이온 발생에 필요한 고전압의 교류전압으로 승압시켜 주는 고압 트랜스(T1)로써의 승압부(4)와, 저항(R5)과 다이오드(D3) 및 콘덴서(C2)로 구성되어 상기 승압부(4)로부터 공급되는 고전압을 음이온 발생구(6)에 설치된 방전극(61)에 전달하여 은이온이 도포된 형태에서 상기 방전극(61)의 단부에 설치된 메탈섬유(62)에서 음이온 및 은이온이 방출되도록 하는 출력부(5)로 구성하고 있다.

이러한, 종래기술에 따른 교류용 음이온 발생기는 음이온 발생구의 메탈섬유를 통해 음이온 및 나노 은이온을 동시에 발생시켜 주고 유출되는 전압이 각종 전자제품에 악영향을 끼치는 것을 차단할 수 있음과 동시에 오염된 실내공기를 보다 맑고 신선하며 상쾌한 공기로 바꿔줄 수 있는 효과가 있다.

그러나, 이러한 종래기술에 따른 교류용 음이온 발생기는 승압전에 교류전원을 발진하기 위한 발진부가 있어야만 고전압으로 발진할 수 있게 되는데, 이와 같은 교류전원을 공급받아 구동하는 발진부로 인하여 소비전류가 크며, 입력전압이 높아야 하며, 전압을 승압하는데도 한계가 있는 문제점이 있었다.

국내특허등록 제10-0518387호(공고일: 2005년09월30일)

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 개선하고자, 이온발생기에 고전압을 공급하기 위하여 마이크로컨트롤러를 통해 발진주파수를 발생하고, 인덕터를 통해 순간 고전압을 발생시킨 후 피에조트랜스포머로 승압하는 이온발생기의 고전압발생장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 피에조트랜스포머를 이용한 이온발생기의 고전압발생장치는 공기 중에 노출된 전극에 공급된 고전압에 의해 공기 중의 양이온을 중화시켜 이온을 발생하는 이온발생기의 고전압발생장치에 있어서, 공급된 직류전원을 이용하여 일정 주기를 갖는 발진주파수를 발생하는 마이크로컨트롤러; 상기 마이크로컨트롤러로부터 출력된 발진주파수를 이용하여 고전압의 펄스를 발생시키는 펄스발생부;상기 펄스발생부로부터 출력된 펄스를 설정된 전압으로 승압하는 피에조트랜스포머; 상기 피에조트랜스포머로부터 승압된 전압을 이용하여 전극을 통해 이온을 발생하는 이온발생부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 마이크로컨트롤러와 상기 펄스발생부 사이에 부가하여 상기 마이크로컨트롤러로부터 출력된 발진주파수를 상기 펄스발생부로 전달하는 펄스발생제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 펄스발생부는 공급된 직류전압(VCC)을 펄스발생제어부의 제어신호에 의해 고전압의 피크신호를 발생하는 인덕터; 상기 인덕터를 통해 발생된 고전압 피크신호를 충방전하여 상기 피에조트랜스포머로 출력하는 커패시터;를 포함하되, 상기 인덕터는 양단에 직류전압(VCC) 및 펄스발생제어부의 제어신호가 인가되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 이온발생기의 고전압발생장치는 이미 구비된 마이크로컨트롤러에서 발진주파수를 출력하므로 별도의 발진기 회로를 추가하지 않아도 되므로, 부품수 절감, 조립공정 및 시간을 줄일 수 있으며, 발진기 구동을 위한 전력소모를 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 인덕터를 이용한 고전압 펄스를 발생하므로, 낮은 직류전압만으로 전력소모를 고전압의 펄스를 발생시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 교류용 음이온 발생기의 회로 구성도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 피에조트랜스포머를 이용한 이온발생기의 고전압발생장치의 회로구성도이다.

본 발명의 실시예에 따른 피에조트랜스포머를 이용한 이온발생기의 고전압발생장치를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이온발생기의 고전압발생장치의 회로구성도로서, 이에 도시된 바와 같이 공급된 직류전원을 이용하여 일정 주기를 갖는 발진주파수를 발생하는 마이크로컨트롤러(MCU)(100)와, 상기 마이크로컨트롤러(100)로부터 출력된 발진주파수를 전달하는 펄스발생제어부(110)와, 상기 펄스발생제어부(110)를 통해 전달된 발진주파수를 이용하여 고전압의 펄스를 발생시키는 펄스발생부(120)와, 상기 펄스발생부(120)로부터 출력된 펄스를 설정된 전압으로 승압하는 피에조트랜스포머(130)와, 상기 피에조트랜스포머(130)로부터 승압된 펄스를 음전압과 양전압으로 분리출력하는 이온발생기(140)로 구성된다.

여기서, 상기 펄스발생부(120)는 공급된 직류전압(VCC)을 펄스발생제어부(110)의 제어신호에 의해 고전압의 피크신호를 발생하는 인덕터(L2)와, 상기 인덕터(L2)를 통해 발생된 고전압 피크신호를 충방전하는 커패시터(C5)를 포함하되, 상기 인덕터(L2)는 양단에 직류전압(VCC) 및 펄스발생제어부(110)의 제어신호가 인가되도록 연결한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 구체적인 작용에 대하여 첨부된 도 2를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 이온발생기의 각 부를 제어하기 위한 마이크로컨트롤러(100)를 이용하여 발진주파수를 발생하고, 발생된 발진주파수를 인덕터에 인가하여 인덕터(L2)를 통해 고전압의 펄스 주파수를 발생하고, 고전압의 펄스 주파수는 피에조트랜스포머를 이용하여 고전압으로 출력한 후 이온발생 전극(PIN)을 통해 방전하도록 구성된다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이온발생기의 고전압발생장치의 회로구성도로서, 상기 마이크로컨트롤러(100)는 3.3V 또는 5V(Vcc)로 구동되며, 일정주기를 갖는 발진주파수를 발생하면 상기 펄스제어부(110)는 발진주파수를 상기 펄스발생부(120)로 전달한다.

즉, 상기 마이크로컨트롤러(100)의 발진주파수는 상기 펄스제어부(110)의 트랜지스터(Q4)를 구동하고, 상기 트랜지스터(Q4)의 구동에 의해 상기 펄스발생부(120)의 상기 인덕터(L2)가 구동한다.

즉, 상기 트랜지스터(Q4)는 컬렉터단이 상기 인덕터(L2)에 연결되어, 베이스단으로 인가된 상기 마이크로컨트롤러(100)의 발진주파수에 의해 온/오프될 때, 상기 인덕터(L2)는 인가된 직류전압(VCC)에 의해 고전압의 펄스를 발생시키고, 상기 인덕터(L2)에서 발생된 고전압의 피크전압을 갖는 펄스파는 상기 커패시터(C5)에서 충방전되어 상기 피에조트랜스포머(130)로 입력시킨다.

이와 같이, 상기 피에조트랜스포머(130)는 입력단에 상기 인덕터(L2)의 피크전압이 인가됨에 따라 상기 인덕터(L2) 및 피에조트랜스포머의 커패시터 성분에 의해 LC공진이 일어나, 입력 전압(Vcc)의 수배에 달하는 출력전압을 얻을 수 있게 된다.

상기 이온발생기(140)는 상기 피에조트랜스포머(130)의 출력전압을 입력받아 내장된 전극(TP3, TP4)에 양전압과 음전압으로 분리하여 출력하게 된다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 피에조트랜스포머를 이용한 이온발생기의 고전압발생장치는 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

100 : 마이크로컨트롤러 110 : 펄스발생제어부
120 : 펄스발생부 130 : 피에조트랜스포머
140 : 이온발생기

Claims (4)

1. 공기 중에 노출된 전극에 공급된 고전압에 의해 공기 중의 양이온을 중화시켜 이온을 발생하는 이온발생기의 고전압발생장치에 있어서,
   공급된 구동전원 직류전원 5V 또는 3.3V를 이용하여 일정 주기를 갖는 발진주파수를 발생하는 마이크로컨트롤러;
   상기 마이크로컨트롤러로부터 출력된 발진주파수를 이용하여 고전압의 펄스를 발생시키는 펄스발생부;
   상기 펄스발생부로부터 출력된 펄스를 설정된 전압으로 승압하는 피에조트랜스포머; 및
   상기 피에조트랜스포머로부터 승압된 전압을 이용하여 전극을 통해 이온을 발생하는 이온발생부;
   마이크로컨트롤러와 상기 펄스발생부 사이에 부가하여 상기 마이크로컨트롤러로부터 출력된 발진주파수를 상기 펄스발생부로 전달하는 펄스발생제어부;를 포함하되,
   상기 펄스발생부는 공급된 전압(VCC)을 펄스발생제어부의 제어신호에 의해 고전압의 피크신호를 발생하는 인덕터와, 상기 인덕터를 통해 발생된 고전압 피크신호를 충방전하여 상기 피에조트랜스포머로 출력하는 커패시터;를 포함하고,
   상기 인덕터는 양단에 공급전압(VCC) 및 펄스발생제어부의 제어신호가 인가되는 것을 특징으로 하는 피에조트랜스포머를 이용한 이온발생기의 고전압발생장치.
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