KR101916202B1 - 무전원 제전 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무전원 제전 장치에 관한 것으로서, 기체에 의해 진동되어 전기에너지를 생성하는 압전부; 상기 압전부에서 생성되는 전기에너지를 기초로 고전압의 전기를 생성하는 생성부; 및 상기 생성부로부터 고전압의 전기를 인가받아 이온을 생성하며, 생성된 이온을 외부로 방출하는 방출부를 포함하되, 상기 압전부는, 상기 기체가 유동되는 공간을 형성하는 케이스부와, 상기 케이스부 내부에 설치되며 복수개의 날개가 형성되는 팬 형상으로 마련되어 상기 기체에 의해 회전되는 회전부와, 상기 케이스부 내부에 설치되며 상기 회전부의 회전에 의해 진동하여 전기에너지를 생성하는 진동부와, AC모터로 마련되어 상기 회전부에 설치되며 상기 회전부의 회전력을 전기에너지로 전환하는 에너지부를 포함하며, 상기 진동부는, 압전소자로 마련되되 평판형으로 마련되며, 길이방향이 상기 기체가 유동하는 방향에 수직하도록 상기 케이스부에 설치되며, 일측은 고정단으로 마련되어 상기 케이스부에 설치되고 타측은 자유단으로 마련되며, 상기 자유단이 기체의 유동경로 상에 배치되도록 상기 케이스부에 설치되어 상기 기체가 유동하는 경우 상기 기체에 의해 상기 자유단이 진동됨으로써 전기에너지를 생성하며, 회전하는 상기 회전부의 날개의 단부와의 접촉에 의해 상기 자유단이 진동됨으로써 전기에너지를 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 별도의 외부전원 없이 압전소자를 이용하여 동작하는 것이 가능한 무전원 제전 장치가 제공된다. 이에 의해, 별도의 전기배선이 불필요해 지고, 전력의 소모가 크게 감소되며, 협소한 공간에서도 제전 장치를 용이하게 사용할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 중소기업청에서 지원하는 2016년도 산학연협력 기술개발사업(No. C0453146)의 연구수행으로 인한 결과물임을 밝힙니다.
This work (Grants No. C0453146) was supported by Business for Cooperative R&D between Industry, Academy, and Research Institute funded Korea Small and Medium Business Administration in 2016.

Description

무전원 제전 장치{POWER-SOURCE-LESS IONIZER}

본 발명은 무전원 제전 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 압전소자를 이용하여 별도의 외부전원 없이 동작하는 것이 가능한 무전원 제전 장치에 관한 것이다.

일반적으로 제전 장치는 AC 고압 인가방식 및 DC 고압 인가방식으로 구분된다. AC 고압 인가방식의 제전 장치는 일반 상용 전원 주파수인 60Hz의 전압을 6 내지 7kV로 승압시킨 다음, 방전 전극에 승압 전압을 인가 함으로써 이온을 생성하는 장치이고, DC 고압 인가방식의 제전 장치는 복수개의 전극에 7 내지 10kV의 직류고전압을 각각 동시에 인가 함으로써, 이온을 생성하는 장치이다.

상술한 제전 장치는 작업 현장의 상황에 따라 여러가지 형태로 마련될 수 있다. 근래에는 현장에서 작업자의 이동 편의성을 증대시키기 위해 건(Gun) 형태의 제전 장치가 개발되어 널리 사용되고 있다.

건(Gun) 타입의 제전 장치는 일반적으로 별도의 전원이 필요하다. 따라서, 건(Gun) 타입의 제전 장치를 사용하기 위해서는 전기배선이 기본적으로 구비되어야 하며, 고압발생기와 건(Gun) 타입의 제전장치를 케이블로 연결하는 등의 설치의 번잡성이 있고, 설치를 위한 공간이 필요하므로, 작업공간이 협소한 경우, 설치가 불가능한 문제점이 있다.

한편, 이러한 종래의 건(Gun) 타입의 제전장치의 경우, 일반적으로 교류발생 스위칭 회로와 변압장치가 내부에 포함되도록 설계되어 있으므로, 부피가 크고 무거우며, 소비전력이 매우 크다는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 압전소자를 이용하여 별도의 외부전원 없이 동작하는 것이 가능한 무전원 제전 장치를 제공함에 있다.

상기 목적은 본 발명에 따라, 기체에 의해 진동되어 전기에너지를 생성하는 압전부; 상기 압전부에서 생성되는 전기에너지를 기초로 고전압의 전기를 생성하는 생성부; 및 상기 생성부로부터 고전압의 전기를 인가받아 이온을 생성하며, 생성된 이온을 외부로 방출하는 방출부를 포함하되, 상기 압전부는, 상기 기체가 유동되는 공간을 형성하는 케이스부와, 상기 케이스부 내부에 설치되며 복수개의 날개가 형성되는 팬 형상으로 마련되어 상기 기체에 의해 회전되는 회전부와, 상기 케이스부 내부에 설치되며 상기 회전부의 회전에 의해 진동하여 전기에너지를 생성하는 진동부와, AC모터로 마련되어 상기 회전부에 설치되며 상기 회전부의 회전력을 전기에너지로 전환하는 에너지부를 포함하며, 상기 진동부는, 압전소자로 마련되되 평판형으로 마련되며, 길이방향이 상기 기체가 유동하는 방향에 수직하도록 상기 케이스부에 설치되며, 일측은 고정단으로 마련되어 상기 케이스부에 설치되고 타측은 자유단으로 마련되며, 상기 자유단이 기체의 유동경로 상에 배치되도록 상기 케이스부에 설치되어 상기 기체가 유동하는 경우 상기 기체에 의해 상기 자유단이 진동됨으로써 전기에너지를 생성하며, 회전하는 상기 회전부의 날개의 단부와의 접촉에 의해 상기 자유단이 진동됨으로써 전기에너지를 생성하는 것을 특징으로 하는 무전원 제전 장치에 의해 달성된다.
또한, 상기 진동부는, 복수개로 마련되어 나란하게 배치될 수 있다.

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또한, 상기 생성부는, 상기 압전부에서 생성되는 교류전원을 직류전원으로 변환하는 컨버터부와, 상기 컨버터부로부터 전달되는 직류전원을 증폭시켜 교류전원으로 변환하는 발진부와, 상기 발진부로부터 전달되는 교류전원이 고전압을 가지도록 변환시키는 변압부를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 별도의 외부전원 없이 압전소자를 이용하여 동작하는 것이 가능한 무전원 제전 장치가 제공된다. 이에 의해, 별도의 전기배선이 불필요해 지고, 전력의 소모가 크게 감소되며, 협소한 공간에서도 제전 장치를 용이하게 사용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 교류발생 스위칭 회로와 변압장치 등의 종래의 무겁고, 부피가 큰 구성이 생략될 수 있으므로, 제전 장치를 보다 포터블(Portable) 하게 설계, 제조할 수 있고, 제전 장치 사용의 편의성도 크게 증대되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무전원 제전 장치를 전체적으로 도시한 것이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무전원 제전 장치의 구성간의 전기적 연결을 도시한 것이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무전원 제전 장치의 압전부의 세부구성을 전체적으로 도시한 것이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무전원 제전 장치의 압전부의 세부구성을 측단면에서 도시한 것이고,
도 5는 본 발명의 변형례에 따른 무전원 제전 장치의 진동부를 측단면에서 도시한 것이고,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 무전원 제전 장치의 동작을 도시한 것이다.

이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.

그리고 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다.

지금부터, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 무전원 제전 장치에 대해서 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무전원 제전 장치를 전체적으로 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무전원 제전 장치의 구성간의 전기적 연결을 도시한 것이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무전원 제전 장치의 압전부의 세부구성을 전체적으로 도시한 것이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무전원 제전 장치의 압전부의 세부구성을 측단면에서 도시한 것이고, 도 5는 본 발명의 변형례에 따른 무전원 제전 장치의 진동부를 측단면에서 도시한 것이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 무전원 제전 장치의 동작을 도시한 것이다.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 무전원 제전 장치(100)는 압전부(110)와, 생성부(120)와, 방출부(130)와 공급부(140)를 포함한다.

압전부(110)는 후술하는 공급부(140)에서 공급되는 기체에 의해 진동되어 전기에너지를 생성하는 것으로써, 회전부(111)와 진동부(112)를 포함한다.

회전부(111)는 기체에 의해서 회전되게 마련되는 것으로써, 복수개의 날개가 형성되는 팬(FAN) 형상으로 마련될 수 있다. 이러한 회전부(111)는 후술하는 진동부(112)에 물리적으로 접촉되게 마련된다. 상술한 물리적인 접촉에 의해서 진동부(112)는 진동하게 된다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 회전부(111)의 회전축에는 회전부(111)의 회전에 의해서 전기에너지를 생성할 수 있는 에너지부(E)가 추가적으로 설치될 수 있다. 에너지부(E)에 의해서 생성된 추가적인 전기에너지는 후술하는 생성부(120)로 전달된다. 상술한 에너지부(E)는 AC모터, DC모터, PIEZOELECTRIC 등으로 마련될 수 있는데, 내부에 브러시의 마모로 인해 수명이 짧은 DC모터 보다는 수명이 긴 AC모터로 마련되는 것이 바람직 하다.

진동부(112)는 상술한 회전부(111)의 회전에 의해 진동되는 것으로써, 진동에 의해 전기에너지를 생성하도록 압전소자로 마련되며, 후술하는 생성부(120)에 전기적으로 연결된다.

압전소자(Piezoelectric Effect Element)란, 기계적 응력을 걸면 전기적인 에너지가 발생하고, 반대로, 전기적인 에너지를 가하면, 일그러짐 또는 팽창, 수축 등의 물리적인 힘이 발생되는 소자를 의미한다.

진동부(112)는 평판형으로 마련되어 일측은 고정단으로 마련되고 타측은 자유단으로 마련된다. 자유단은 상술한 회전부(111)에 접촉되도록 배치되기 때문에, 회전부(111)가 기체에 의해 회전되는 경우, 자유단이 진동되어 전기에너지가 생성된다.

상술한 바와 같은 과정으로 생성된 전기에너지는 후술하는 생성부(120)로 전달된다.

상술한 회전부(111)와 진동부(112)를 포함하는 압전부(110)에 따르면, 별도의 외부 전원 없이도 전기에너지를 생성할 수 있으므로, 종래의 전원이 필요한 건(Gun) 타입의 제전 장치를 사용할 때에 비해, 기본적인 전기배선 등의 구성이 불필요해지며, 제전장치의 설치의 번잡성 등이 대폭적으로 감소되는 효과가 있다.

한편, 진동부(112)는 자유단이 기체의 유동 지점에 위치될 수 있게 배치될 수 있다. 이러한 경우, 회전부(111) 없이도 전기에너지를 생성할 수 있게 되므로 전체 제작 단가를 크게 감소시킬 수 있다. 그러나, 이러한 경우, 회전부(111)가 있을때 보다 자유단의 진동의 폭이 크기 못하므로, 생성되는 전기에너지의 양이 감소될 수 있다. 따라서, 회전부(111)가 없는 경우에는 도 5에 도시된 바와 같이, 진동부(112')를 복수개로 마련되어 나란하게 배치하는 것이 바람직 하다.

생성부(120)는 상술한 압전부(110)에서 생성되는 전기에너지를 기초로 고전압의 전기를 생성하는 것으로써, 컨버터부(121)와 발진부(122)와 변압부(123)를 포함한다.

컨버터부(121)는 진동부(112)에서 생성되는 교류전원을 직류전원으로 변환시키는 것으로써, 상술한 진동부(112)와 후술하는 발진부(122)에 전기적으로 연결된다. 컨버터부(121)에 의해 변환된 직류전원은 후술하는 발진부(122)로 전달된다.

발진부(122)는 컨버터부(121)에서 변환된 직류전원을 증폭시켜 교류전원으로 변환하는 것으로써, 상술한 컨버터부(121)와 후술하는 변압부(123)에 전기적으로 연결된다. 발진부(122)에 의해서 증폭 변환된 교류전원은 후술하는 변압부(123)로 전달된다.

변압부(123)는 컨버터부(121)에 의해서 변환된 교류전원의 고전압을 가지도록 변환시키는 것으로써, 상술한 발진부(122)와 후술하는 방출부(130)에 전기적으로 연결된다. 변압부(123)에 의해서, 이온이 발생될 수 있을 수준으로 전원이 고전압을 가지게되며, 이러한 고전압의 전원은 후술하는 방출부(130)로 전달된다.

상술한 컨버터부(121)와 발진부(122)와 변압부(123)를 포함하는 생성부(120)에 따르면, 종래의 건(Gun) 타입의 제전장치에 내장되던 교류발생 스위칭 회로와 변압장치 등의 무겁고 부피가 큰 구성에 의하지 않고, 가볍고 간단한 구성으로 고전압의 전원을 생성할 수 있으므로, 제전 장치를 보다 포터블(Portable) 하게 설계, 제조할 수 있고, 제전 장치의 사용의 편의성도 크게 증대되는 효과가 있다.

방출부(130)는 상술한 생성부(120)로부터 고전압의 전기를 인가받아 이온을 생성하여 외부로 방출하는 것으로써, 상술한 변압부(123)에 전기적으로 연결된다.

이러한 방출부(130)는 첨단부를 형성하는데, 첨단부에 고전압의 전원이 인가되는 경우, 이온이 생성된다. 생성된 이온은 공급부(140)에서 공급된 기체와 함께 외부로 방출된다.

공급부(140)는 기체를 압전부(110)로 공급하는 것으로써, 압전부(110)에 연통되도록 마련된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 사용자가 버튼(h)을 누르게 되면, 공급부(140)와 압전부(110)의 연통을 가로막고 있던 밸브가 열리게 되면서, 공급부(140)에서 압전부(110)로 기체가 공급된다. 이에 의해 전기에너지가 생성되며, 생성된 전기에너지를 기초로 이온이 생성된다. 한편, 압전부(110)로 공급된 기체는 이후, 방출부(130)로 유동되어 방출부(130)에서 생성되는 이온과 함께 외부로 방출된다.

상술한 바와 같은 압전부(110)와, 생성부(120)와, 방출부(130)와 공급부(140)를 포함하는 본 발명의 일실시예에 따른 무전원 제전 장치(100)에 따르면, 별도의 외부전원 없이 압전소자를 이용하여 동작하는 것이 가능한 무전원 제전 장치가 제공된다. 이에 의해, 별도의 전기배선이 불필요해 지고, 전력의 소모가 크게 감소되며, 협소한 공간에서도 제전 장치를 용이하게 사용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 무전원 제전 장치(100)에 따르면, 교류발생 스위칭 회로와 변압장치 등의 종래의 무겁고, 부피가 큰 구성이 생략될 수 있으므로, 제전 장치를 보다 포터블(Portable) 하게 설계, 제조할 수 있고, 제전 장치의 사용 편의성도 크게 증대되는 효과가 있다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 무전원 제전 장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 건(GUN) 타입으로 마련될 수 있지만, 이에 반드시 제한되는 것은 아니며, 노즐(NOZZLE) 타입, 또는 복수개의 토출부가 일렬로 배치되는 바(BAR) 타입 등으로도 마련될 수 있다.

이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

그리고 이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 본 발명의 일실시예에 따른 무전원 제전 장치
110 : 압전부
111 : 회전부
112, 112' : 진동부
120 : 생성부
121 : 컨버터부
122 : 발진부
123 : 변압부
130 : 방출부
140 : 공급부
h : 버튼
E : 에너지부

Claims (6)

1. 기체에 의해 진동되어 전기에너지를 생성하는 압전부;
   상기 압전부에서 생성되는 전기에너지를 기초로 고전압의 전기를 생성하는 생성부; 및
   상기 생성부로부터 고전압의 전기를 인가받아 이온을 생성하며, 생성된 이온을 외부로 방출하는 방출부를 포함하되,
   상기 압전부는,
   상기 기체가 유동되는 공간을 형성하는 케이스부와, 상기 케이스부 내부에 설치되며 복수개의 날개가 형성되는 팬 형상으로 마련되어 상기 기체에 의해 회전되는 회전부와, 상기 케이스부 내부에 설치되며 상기 회전부의 회전에 의해 진동하여 전기에너지를 생성하는 진동부와, AC모터로 마련되어 상기 회전부에 설치되며 상기 회전부의 회전력을 전기에너지로 전환하는 에너지부를 포함하며,
   상기 진동부는,
   압전소자로 마련되되 평판형으로 마련되며, 길이방향이 상기 기체가 유동하는 방향에 수직하도록 상기 케이스부에 설치되며, 일측은 고정단으로 마련되어 상기 케이스부에 설치되고 타측은 자유단으로 마련되며, 상기 자유단이 기체의 유동경로 상에 배치되도록 상기 케이스부에 설치되어 상기 기체가 유동하는 경우 상기 기체에 의해 상기 자유단이 진동됨으로써 전기에너지를 생성하며, 회전하는 상기 회전부의 날개의 단부와의 접촉에 의해 상기 자유단이 진동됨으로써 전기에너지를 생성하는 것을 특징으로 하는 무전원 제전 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 진동부는,
   복수개로 마련되어 나란하게 배치되는 것을 특징으로 하는 무전원 제전 장치.
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 생성부는,
   상기 압전부에서 생성되는 교류전원을 직류전원으로 변환하는 컨버터부와, 상기 컨버터부로부터 전달되는 직류전원을 증폭시켜 교류전원으로 변환하는 발진부와, 상기 발진부로부터 전달되는 교류전원이 고전압을 가지도록 변환시키는 변압부를 포함하는 무전원 제전 장치.

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