KR102378536B1

KR102378536B1 - 공기 살균 방법

Info

Publication number: KR102378536B1
Application number: KR1020210036546A
Authority: KR
Inventors: 박상주
Original assignee: 주식회사 더미디어랩
Priority date: 2021-03-22
Filing date: 2021-03-22
Publication date: 2022-03-24

Abstract

본 발명은 공기 살균기 사용 방법에 관한 것으로, 상기 공기 살균 방법은 서로 마주보며 형성되는 한 쌍의 전극에 고전압을 발생시킴으로써 상기 한 쌍의 전극을 통과하는 공기를 살균하는 공기 살균 방법에 있어서, (a) 상기 고전압 발생기를 통해 출력되는 출력전압을 얻는 단계; (b) 상기 출력전압이 기설정된 정상범위 내의 전압인지 판단하는 단계; (c) 상기 출력전압이 기설정된 범위를 벗어나는 경우 상기 출력전압의 주파수를 기설정된 범위 내에서 가변시키는 단계; (d) 상기 주파수 가변 후의 상기 출력전압이 기설정된 범위 이내라면 정상으로 판정하고, 출력전압의 주파수를 고정시키는 단계; 및 (e) 상기 고정된 주파수를 갖는 출력전압으로 공기를 살균하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

공기 살균 방법{METHOD FOR AIR STERILIZATION}

본 발명은 공기 살균 방법에 관한 것으로, 공기 살균기가 최대의 효율을 갖는 상태에서 공기를 살균할 수 있는 방법에 관한 것이다.

공기를 살균하는 방식 중 하나로 플라즈마를 이용한 살균방식이 있다. 이는 플라즈마 발생기를 이용하여 플라즈마를 발생시키고, 플라즈마에 의해 발생되는 수산기(OH-)를 통해 오염된 공기 또는 바이러스 등을 제거하게 된다. 그러나, 이러한 경우에는 오존의 발생을 피하기가 어려워 플라즈마 발생기를 이용한 살균 방식에는 적용상 한계가 있었다. 오존은 인체 유해물질로 분류되어 WHO(세계보건기구)에서는 오존 발생량을 0.05ppm이하로 권고하고 있다.

즉, 오존의 피해를 입지 않으면서 공기를 살균할 수 있는 방식이 강구되어야 하며, 만약 오존이 발생하더라도 오존의 발생량을 제어할 수 있어야 하는 문제가 있었다.

이때, 공기 살균기는 사용하는 도중 이상 유무를 판단하여 공기 살균기의 사용기한을 예측할 필요가 있다.

본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또 다른 목적은 공기 살균 방법을 제공하는 것이다.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 서로 마주보며 형성되는 한 쌍의 전극에 고전압을 발생시킴으로써 상기 한 쌍의 전극을 통과하는 공기를 살균하는 공기 살균 방법에 있어서, (a) 상기 고전압 발생기를 통해 출력되는 출력전압을 얻는 단계; (b) 상기 출력전압이 기설정된 정상범위 내의 전압인지 판단하는 단계; (c) 상기 출력전압이 기설정된 범위를 벗어나는 경우 상기 출력전압의 주파수를 기설정된 범위 내에서 가변시키는 단계; (d) 상기 주파수 가변 후의 상기 출력전압이 기설정된 범위 이내라면 정상으로 판정하고, 출력전압의 주파수를 고정시키는 단계; 및 (e) 상기 고정된 주파수를 갖는 출력전압으로 공기를 살균하는 단계를 포함하는 공기 살균 방법이 제공될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 고전압 발생기는 변압기이고, 상기 출력전압은 상기 변압기의 2차 코일로부터 출력되는 값으로, 상기 2차 코일로부터 발생하는 자속(magnetic flux)을 상기 제2 코일에 인접하여 구비되는 모니터링 코일 또는 간접적으로 전압을 측정 가능한 장치에 의해 측정되는 모니터링 전압과의 관계에서 산출되고, 상기 모니터링 전압과 2차 코일의 출력전압과의 관계는 이미 산출될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 출력전압의 주파수는 10kHz~100kHz의 범위를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 한 쌍의 전극은 다수의 홀(hole)이 형성되는 메시(mesh) 타입이고, 상기 홀을 통해 공기가 이동하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 출력전압을 측정하는 단계 이전에, 상기 변압기의 1차 코일의 전압 및 전류를 측정하는 단계; 상기 전압 및 전류에 의해 기설정된 범위를 벗어나는지 여부에 따라 과전압, 과전류 또는 과온 여부를 판단하는 단계; 및 과전압, 과전류 또는 과온으로 판단되는 경우 공기 살균기를 정지시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 공기 살균 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 2차 코일에서의 출력주파수를 가변시킴으로써 공기 살균기가 최적의 출력전압을 내도록 할 수 있다.

본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 최적의 전압 출력이 가능한지를 지속적으로 판단함으로써 공기 살균기의 수명을 실시간으로 예측할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 고전압 발생기로부터 출력되는 출력값들의 최적범위를 제어하여 오존 발생량을 0.02ppm 이하로 관리할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 오존농도 측정을 위한 오존센서를 별도로 적용하지 않고도 인체에 무해한 오존량 수준인 0.02ppm 이하로 관리할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시예와 같은 특정 실시예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명과 관련된 공기 살균기의 사시도이다.
도 2는 본 발명과 관련된 공기 살균기의 분해사시도이다.
도 3은 본 발명과 관련된 공기 살균기의 개략적인 배치도이다.
도 4는 본 발명과 관련된 공기 살균 방법에 대한 플로차트(flowchart)이다.
도 5는 본 발명과 관련된 제어부의 블록도이다.
도 6은 본 발명과 관련된 공기 살균기의 개략적인 회로 구성도이다.
도 7은 본 발명과 관련된 1차 코일에서의 출력값을 이용한 공기 살균 방법에 따른 플로차트이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 일 실시예에서는 공기 살균기(100)를 사용하여 공기 또는 바이러스를 살균하는 방법 나아가 살균시에 공기 살균기(100)가 최적의 효율로 작동하는지를 판단하고, 그렇지 않은 경우 최적의 효율을 갖는 고전압으로 살균하기 위한 방법을 제공한다.

먼저, 도 1은 본 발명과 관련된 공기 살균기(100)의 사시도이고, 도 2는 본 발명과 관련된 공기 살균기의 분해사시도인데, 이하에서는 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명과 관련된 공기 살균기(100)에 대하여 설명하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에서의 공기 살균기(100)는 전극(110,120)에 고전압이 인가되어 전자의 온도는 높지만 이온 및 중성분자의 온도는 낮은 비평형 플라즈마 상태가 되도록 하며, 열용량의 측면에서 볼 때 상기 전자의 에너지가 주변 공기에 미치는 영향은 극히 작다. 즉, 본 발명의 일 실시예에서의 전자 에너지의 세기는 이온 및 중성입자 등의 에너지 보다 높게 유지되어 플라즈마가 비평형 상태가 된다. 본 발명의 일 실시예에서의 공기 살균기(100)는 한 쌍의 전극(110,120) 사이에 고전압을 인가함으로써 전극(110,120)을 통과하는 공기를 살균하는 방법에 관한 것이다.

보다 구체적으로, 상기 공기 살균기(100)에 10,000~100,000K의 높은 온도를 갖는 전자를 발생시킬 정도의 고전압을 인가하고, 상기 한 쌍의 전극(110,120)을 통해 발생한 플라즈마를 활용하여 상기 한 쌍의 전극(110,120)을 통과하는 바이러스 및 유해균을 소멸시키게 된다.

상기 공기 살균기(100)는 공기가 유입되도록 다수의 홀(hole)이 형성되는 메시(mesh) 타입의 제1 전극(110)과, 공기가 유입되도록 다수의 홀(hole)이 형성되고 상기 제1 전극(110)과 마주보며 일정 간격으로 이격 형성되는 메시 타입의 제2 전극(120)과, 일정한 폭 또는 높이를 가지며 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)의 사이에 구비되고, 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)이 각각 양 단부에 결합되며 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)과 절연되는 고정부(130)와, 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)에 전원을 공급하고 전원 공급을 제어하는 제어부(140)를 포함하여 이루어진다.

나아가, 본 발명의 일 실시예에서는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)에 전원을 공급하여 전압을 발생시키는 고전압 발생기(144)와, 상기 고전압 발생기(144)를 제어하는 전압 제어기(145)를 포함하여 이루어진다. 상기 고전압 발생기(144)는 상기 제1 전극(110) 또는 제2 전극(120)을 통과하는 공기 중의 이물질을 살균하여 정화시키며, 상기 고전압 발생기(144) 및 상기 전압 제어기(145)는 제어부(140)에 구비된다.

상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)은 평판(plate) 또는 곡률(curved) 형상의 메시(mesh)일 수 있다. 상기 제1 전극(110)은 대전판 또는 접지판 중 하나이고, 상기 제2 전극(120)은 대전판 또는 접지판 중 나머지 하나이다. 즉, 상기 제1 전극(110)이 대전판의 기능을 수행한다면 제2 전극(120)은 접지판의 기능을 수행하고, 상기 제1 전극(110)이 접지판의 기능을 수행한다면 제2 전극(120)은 대전판의 기능을 수행한다. 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)에 사인파(sine wave) 전압을 인가함으로써 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)은 서로 대전판 및 접지판의 기능을 서로 번갈아가면서 수행하게 된다. 이때, 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)이 대전판 또는 접지판의 기능을 교대하는 회수는 상기 공기 살균기(100)에 인가되는 전압의 주파수에 해당된다. 상기 주파수는 후술하는 2차 코일(142)로부터 출력되는 전압의 출력주파수이다. 상기 고정부(130)는 원통형 또는 다각형상일 수 있으며, 측면에 다수의 통로(135)가 형성되어 공기가 유입되도록 한다. 즉, 본 발명의 일 실시예에서의 대부분의 공기는 제1 커버(150) 및 제2 커버(160)를 통해 유입되나, 일부의 공기는 상기 통로(135)를 통해 유입될 수 있다.

그리고, 도 3은 본 발명과 관련된 공기 살균기(100)의 개략적인 배치도로 상기 공기 살균기(100)가 일예로 자동차에 장착된 상태를 설명하기 위한 도면이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 공기 살균기(100)는 상기 제1 전극(110)의 외측에 구비되어 제1 전극(110)을 감싸며 다수의 홀이 형성되며 상기 공기 필터(170)를 지지하는 제1 커버(150)와, 상기 제2 전극(120)의 외측에 구비되어 제2 전극(160)을 감싸며 다수의 홀이 형성되는 제2 커버(160)를 더 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서는 상기 공기 살균기(100)의 상류에는 공기 필터(170)가 구비될 수 있고, 공기 살균기(100)의 상류측 또는 하류측에는 공기를 이동시키는 블로우 모터(180)가 구비될 수 있다.

상기 공기 살균기(100)로 유입되는 공기 유동은 공기 필터(170)를 거치고 제1 커버(150)의 정면, 제1 전극(110)의 정면을 통해 유입되는 유동(L1)이 있고, 공기 필터(170)를 거치고 고정부(130)의 측면을 통해 유입되는 유동(L2)이 있으며, 공기 필터(170)를 거친 다음 제2 커버(160)의 측면을 통해 유입되는 유동(L3)이 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 주된 공기의 흐름인 공기 살균기(100)를 통해 수직으로 유입되는 유동(L1)에 의해 살균이 이루어지고 공기 살균기(100)의 측면을 통한 유동(L2)에 의해서도 많은 공기가 살균될 수 있으나 제2 커버(160)를 통해 유입되는 유동(L3)에 의한 살균 효과는 적다. 상기 두 가지의 유동(L1, L2)은 상기 제1 전극(110) 및/또는 제2 전극(120)을 통과하므로 이에 의해 공기 살균기(100)로 유입되는 공기, 바이러스 등은 살균되게 되고, L3를 통해 유입되는 공기는 상기 제1 전극(110) 또는 제2 전극(120)을 통과하지 않기 때문에 살균 효과는 미미하지만 이로 인해 유량을 확보할 수 있으며, 정화된 공기가 배관(190)을 통해 외부로 배출되게 된다.

상기 공기 필터(170)는 프리필터 또는 미디엄필터 또는 헤파필터일 수 있고, 공기 필터(170)에 의해 대략 10㎛ 보다 작은 물질만 통과하게 되고 10㎛ 보다 큰 이물질은 걸러지게 된다. 본 발명의 일 실시예에서 살균되는 이물질은 대략 10㎛ 이하의 오염된 공기, 바이러스, 유해균, 미세먼지, 초미세먼지 등이 포함된다. 본 발명의 일 실시예에서는 후술하듯이 고온을 갖는 전자의 열에너지로 오염된 공기를 살균하므로 크기가 큰 이물질을 살균하는데는 바람직하지 않다.

또한, 도 4는 본 발명과 관련된 공기 살균 방법에 대한 플로차트(flowchart)인데, 이하에서는 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에서 공기를 살균하는 방법에 대하여 설명하기로 한다. 본 발명의 일 실시예에서는 고전압 발생기(144)를 통해 출력되는 출력전압을 측정(S110)하고 상기 측정한 출력전압이 기설정된 정상범위 내의 전압인지 판단(S120)하고, 상기 출력전압이 기설정된 범위를 벗어나는 경우에는 상기 출력전압의 주파수를 기설정된 범위 내에서 가변(S130)시킨다. 이와 같이, 출력주파수를 가변시킴으로써 출력전압의 최대치 즉, 고전압 발생기(144)가 최대 효율을 구현하는 출력전압을 가변시키게 된다. 일예로, 상기 공기 살균기(100), 보다 구체적으로 고전압 발생기(144)는 28kHz의 출력주파수에서 고전압 발생기(144)에서 최대전압을 출력하도록 설계되어 있다고 할 때, 상기 출력주파수를 26kHz로 변경하거나 30kHz로 변경하게 되면 2차 코일(142)에서의 출력전압이 낮아질 수 있다. 이는 최초 공기 살균기(100) 제조시에는 특정 출력주파수에서 최대의 최대전압을 출력하도록 설계되었더라도 공기 살균기(100)의 계속적인 사용에 의해 노후되거나 주변 환경의 습도, 이물질 등에 의한 영향으로 당초 설계된 출력주파수에서 최대전압을 출력하지 못할 수 있게 되기 때문이다. 본 발명의 일 실시예에서 2차 코일(142)에서의 출력전압에 영향을 미치는 요소는 전극간의 거리(d), 전극 사이의 유전률(ε), 전극의 면적(A) 및 출력주파수 등일 수 있는데, 이들 중 전극간의 거리(d), 전극의 면적(A)는 구조적인 요소이므로 가변 제어하는 것이 곤란하고, 전극 사이의 유전률(ε)은 사용 환경과 관련된 요소이므로 가변 제어가 곤란하나, 출력주파수는 제어기를 통해 용이하게 제어할 수가 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에서는 출력주파수를 가변시킴으로써 출력전압을 제어함으로써 최대의 효율을 갖는 출력전압을 찾는 것이다

이때, 고전압 발생기(144)인 변압기의 2차 코일(142)에서는 특정 주파수에서 피크(peak)인 전압이 출력되는데, 상기 피크값을 갖는 출력전압을 상기 공기 살균기(100)에 적용하게 되면 상기 고전압 발생기(144)를 최대로 활용할 수 있게 된다. 본 발명의 일 실시예에서의 출력전압은 2차 코일(142)에서의 출력되는 전압을 의미한다.

만약, 가변 제어되는 출력주파수에 의해 2차 코일(142)에서의 출력전압이 기설정된 전압의 범위 내라면 정상으로 판정하고 출력전압의 주파수를 고정(S140)시키고, 상기 고정된 주파수를 갖는 출력전압으로 공기를 살균(S150)하게 된다. 이때, 상기 출력전압의 정상범위는 공기 살균기(100)의 제조 과정에서 최대의 효율을 낼 수 있는 전압의 범위이고, 보다 고효율의 공기 살균 동작을 위해서는 상기 출력전압의 정상범위를 좁게 할수록 유리하다. 그러나, 상기 출력전압의 정상범위가 특정 수치가 된다면 공기 살균 효율이 극대화될 수는 있으나, 특정 수치를 벗어나게 되면 공기 살균기(100)의 동작을 멈추게 하거나 재설정해야 하는 단점이 있으므로 기설정된 출력전압의 정상범위는 일정한 범위를 갖는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 실시예에서 출력전압의 주파수는 10kHz~100kHz의 범위로 한정한다. 만약, 출력전압의 주파수가 10kHz보다 작은 경우에는 소음이 발생할 수 있고, 100kHz를 초과하는 경우에는 전자파 차폐가 어려워져 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)의 홀이 매우 작아져야 한다. 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)의 홀이 작아질수록 공기의 흐름에 제한을 받기 때문에 공기 조화 시스템에서 사용하기가 불편해진다. 따라서 본 발명의 일 실시예에서의 출력전압의 주파수는 10kHz~100kHz로 한정한다. 나아가, 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)을 사용하는 경우, 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120) 사이에서 2~10kV의 사인파 전압이 형성될 수 있고, 상기 사인파 전압의 주파수는 사람의 가청주파수 대역 및 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 살균기(100)의 음압 레벨(Sound Pressure Level)을 고려하여 10kHz~100kHz의 범위를 가질 수 있다. 이러한 조건을 만족하면 제1 전극(110) 및 제2 전극(120) 사이의 미세한 바이러스를 살균시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 출력주파수를 가변(S130)시키더라도 곧 바로 출력전압이 정상범위에 포함되는 것은 아니고 수회에 걸쳐 출력주파수를 가변시켜야만 출력전압의 정상범위에 들게 할 수 있으므로 고전압 발생기(144)의 출력전압을 측정 또는 산출하여 출력전압이 정상범위에 포함되는지 확인(S160)해야 한다.

나아가, 공기를 살균(S150)하는 과정 중에도 주변 환경의 변화로 인해 출력전압의 정상범위를 벗어날 수도 있으므로 계속하여 2차 코일(142)에서의 출력전압이 정상범위 내에 있는지 확인(S170)해야 한다. 만약, 어느 순간 출력전압이 정상범위를 벗어나게 되면 출력주파수를 가변시킴으로써 출력전압이 기설정된 범위에 포함되도록 하고, 출력주파수를 10kHz~100kHz의 범위 내에서 가변시키더라도 기설정된 출력전압의 정상범위 내로 들어오지 않게 되면 공기 살균기(100)를 수리 또는 폐기해야 한다.

도 5는 본 발명과 관련된 제어부(140)의 블록도이고, 도 6은 본 발명과 관련된 공기 살균기의 개략적인 회로 구성도인데, 이하에서는 도 5 및 도 6을 참조하여 설명하기로 한다. 상기 고전압 발생기(144)는 변압기(transformer)이고, 1차 코일(141) 및 2차 코일(142)을 포함한다. 상기 전압 제어기(145)로부터 출력되는 출력치는 상기 변압기의 2차 코일(142)로부터 출력되는 전압을 의미한다. 본 발명의 일 실시예에서는 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120) 사이에 인가되는 전압에 의해 공기 살균기(100)의 정상 동작 여부를 판단한다.

보다 구체적으로, 상기 고전압 발생기(144)에서 플라즈마를 출력시키도록 입력전압을 공급하면 플라즈마가 발생되며, 이때 발생하는 자속(magnetic flux)이 상기 제2 코일(142)에 인접하여 구비되는 모니터링 코일(143)에 의해 감지되게 된다. 상기 모니터링 코일(143)에 의해 사인파 스위칭 신호가 출력되는데, 상기 출력되는 모니터링 사인파 전압, 일예로 교류 전압을 정류기(148)에서 반파정류한 다음 컨버터(149)를 통해 교류 (AC) 전압을 직류(DC) 전압으로 변환시킨다. 생성된 직류 전압을 제어부(140)의 ADC 포트에서 감지함으로써 현재의 출력전압이 정상인지 여부를 판단하게 된다. 다만, 상기에서 설명한 2차 코일(142)에서의 전압을 측정하는 방식은 모니터링 코일(143)에 의한 모니터링 전압 측정에 한정되는 것은 아니고, 상기 제2 코일(142)에 인접하여 구비되는 간접적으로 전압을 측정 가능한 센서(일예로 전압측정센서) 또는 장치를 배치하여 모니터링 전압을 측정할 수 있다. 이때, 상기 출력전압은 상기 모니터링 전압과의 관계에서 산출되고, 상기 모니터링 전압과 2차 코일의 출력전압과의 관계는 이미 산출되어 있는 것을 활용한다. 일예로, 상기 모니터링 전압과 2차 코일에서의 출력전압은 비례 관계에 있을 수 있으며, 다수의 실험을 통해 모니터링 전압과 2차 코일에서의 출력전압과의 관계를 미리 파악할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는 상기 2차 코일(142)로부터 출력되는 출력전압을 2차 코일의 주변에 구비되는 모니터링 코일(143)을 이용하여 모니터링 코일 출력치 측정부(147b)를 통해 측정하고, 출력전압 진단부(147a)를 통해 상기 출력전압의 정상 여부를 판단(S120)한다. 상기 출력전압이 기설정된 범위를 벗어나면 비정상으로 판정하고 상기 출력주파수를 가변(S130)시켜 공기를 살균(S150)한다.

본 발명의 일 실시예에서는 상기 전압(고전압)에 의해 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)에서 전자의 고에너지를 활용하여 오염된 공기 또는 바이러스를 제거하고, 미세하게는 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)의 사이에서 생성되는 플라즈마 이온 클러스터(Plasma ion cluster)를 활용하여 오염된 공기 또는 바이러스 등을 제거하게 된다. 이때, 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)에는 최대 100,000K의 고온의 전자가 발생된다. 고온 전자의 열용량은 매우 작아서 인체에는 거의 느껴지지 않을 정도이나, 아주 미세한 공기, 바이러스, 초미세먼지 등을 태우기에는 충분한 에너지를 갖는다. 따라서 이러한 고온의 미세한 이온의 열에 의해 오염된 공기, 비말 등의 오염물질이 타서 없어지게 된다. 본 발명의 일 실시예에서는 전자의 온도를 100,000K 이하로 한정하였는데, 이는 만약 100,000K를 초과하게 되면 오존을 발생시킬 수 있기 때문이다.

한편, 도 7은 본 발명과 관련된 1차 코일에서의 출력값을 이용한 공기 살균 방법에 따른 플로차트인데, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 1차 코일(141)에 인가되는 값을 측정하여 정상적으로 1차 코일(141)을 통해 전압, 전류가 공급되고 있는지 확인할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 출력전압을 측정(S110)하는 단계 이전에 상기 1차 코일(141)에 인가되는 전류 및 전압을 1차 코일 출력치 측정부(146)에 의해 측정(S110)하고, 1차 코일 출력치 진단부(146a)를 통해 상기 전압 및 전류에 의해 기설정된 범위를 벗어나는지 여부에 따라 과전류, 과전압 또는 과온인지 여부를 판단(S220)한 다음, 만약 과전압, 과전류 또는 과온으로 판단된다면 상기 공기 살균기(100)를 비정상으로 판단하여 정지(S230)시키도록 한다. 본 발명의 일 실시예에서는 저전원 공급부(101)에 의해 1차 코일(141)에 전원이 공급되는데 자동차에서 공급되는 전원은 12V를 주로 사용한다. 1차 코일(141)에 12V의 전압과 0.1A의 전류가 인가되어야 정상이라고 할 때, 회로(circuit) 등에 오류가 있어 1차 코일(141)에 인가되는 전압 또는 전류에 이상이 있는 경우에는 2차 코일(142)에 인가되는 전압에 큰 변화를 일으켜 사고로 이어질 수 있다. 이를 감지하기 위해 상기 저전원 공급부(101)에 증폭기(105) 및 션트 저항(103,shunt resistance)을 연결함으로써 제어부(140)에서 ADC 입력 스위칭 상태전류를 모니터링 한다. 이때, 상기 저전원 공급부(101)는 펄스폭 변조 방식(pulse width modulation, PWM)에 의해 제어될 수 있다.

2차 코일(142)에서의 전압은 1차 코일(141)과 2차 코일(142)에서의 권선(N1,N2)의 비율에 따라 달라지는데, 1차 코일(141)과 2차 코일(142)에서의 권선의 비율이 1000 정도가 되면 1차 코일(141)에서의 전압(V1)이 작더라도 2차 코일(142)에서는 약 1000배 정도의 매우 큰 전압(V2)이 발생할 수 있다. 따라서 1차 코일(141)에 인가되는 전압(V1)이 정상인지를 체크할 필요가 있다. 이와 같이, 2차 코일(142)에서의 오류를 방지하기 위해서 미리 1차 코일(141)에서의 전압 뿐만 아니라 전류의 값도 기설정된 범위를 벗어나는지 여부에 따라 정상 여부를 판단하여 보다 안정적으로 작동하도록 한다. 이때, 과온 여부는 전압과 전류의 관계식에서 산출하거나 1차 코일(141)에서의 온도를 측정하여 알 수 있으며, 과온이 되면 1차 코일(141)을 훼손시킬 수 있으므로 공기 살균기(100)를 정지시켜야 한다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는 2차 코일(142)에서의 출력전압을 측정하는 단계 이전에 상기 변압기의 1차 코일(141)의 전압을 측정하여 과전압, 과전류 또는 과온 여부를 판단하도록 한다.

본 발명의 일 실시예에서는 전원 공급부(101)를 통해 사인파 전압이 1차 코일(141)에 인가되면 1차 코일(141)과 2차 코일(142)의 권선수에 비례하여 2차 코일(142)을 통해 고전압이 발생된다. 상기 고전압이 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)에 인가되면 오존이 발생하지 않으면서 고온을 갖는 전자가 생성된다. 이러한 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)을 사용하는 경우, 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120) 사이에서 2~10kV의 사인파 전압이 형성될 수 있고, 상기 사인파 전압의 주파수는 10kHz~100kHz의 범위를 가질 수 있다. 이러한 조건을 만족하면 제1 전극(110) 및 제2 전극(120) 사이의 미세한 바이러스를 살균시킬 수 있게 된다.

상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

100: 공기 살균기, 110: 제1 전극, 120: 제2 전극, 130: 고정부, 135: 통로, 140: 제어부, 141: 1차 코일, 142: 2차 코일, 143: 모니터링 코일, 144: 고전압 발생기, 145: 전압 제어기

Claims

서로 마주보며 형성되는 한 쌍의 전극에 고전압을 발생시킴으로써 상기 한 쌍의 전극을 통과하는 공기를 살균하는 공기 살균 방법에 있어서,
(a) 고전압 발생기를 통해 출력되는 출력전압을 측정하는 단계;
(b) 상기 출력전압이 기설정된 정상범위 내의 전압인지 판단하는 단계;
(c) 상기 출력전압이 기설정된 범위를 벗어나는 경우 상기 출력전압의 주파수를 기설정된 범위 내에서 가변시키는 단계;
(d) 상기 주파수 가변 후의 상기 출력전압이 기설정된 범위 이내라면 정상으로 판정하고, 출력전압의 주파수를 고정시키는 단계; 및
(e) 상기 고정된 주파수를 갖는 출력전압으로 공기를 살균하는 단계를 포함하고,
상기 고전압 발생기는 변압기이고, 상기 출력전압은 상기 변압기의 2차 코일로부터 출력되는 값으로, 상기 2차 코일로부터 발생하는 자속(magnetic flux)을 상기 2차 코일에 인접하여 구비되는 모니터링 코일 또는 간접적으로 전압을 측정 가능한 장치에 의해 측정되는 모니터링 전압과의 관계에서 산출되고,
상기 모니터링 전압과 2차 코일의 출력전압과의 관계는 이미 산출되어 있으며,
상기 한 쌍의 전극은 다수의 홀(hole)이 형성되는 메시(mesh) 타입이고, 상기 홀을 통해 공기가 이동하는 공기 살균 방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 출력전압의 주파수는 10kHz~100kHz의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 공기 살균 방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 출력전압을 측정하는 단계 이전에,
상기 변압기의 1차 코일의 전압 및 전류를 측정하는 단계;
상기 전압 및 전류에 의해 기설정된 범위를 벗어나는지 여부에 따라 과전압, 과전류 또는 과온 여부를 판단하는 단계; 및
과전압, 과전류 또는 과온으로 판단되는 경우 공기 살균기를 정지시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 살균 방법.