KR102445885B1 - 셀프 클리닝 기능을 갖는 플라즈마 이온 발생 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 첨단부에서 공기 중에 고전압을 인가하도록 구성되며 제1 방향을 따라 배열되는 전극 단자를 구비하는 이온생성 모듈; 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 배열되는 출력축을 갖는 모터와, 상기 출력축에 결합되는 클리닝 부재를 구비하는 클리닝 모듈; 및 상기 이온생성 모듈 및 상기 클리닝 모듈에 대한 전력 공급을 제어하는 제어 모듈을 포함하고, 상기 클리닝 부재는, 상기 모터의 작동에 따라 상기 전극 단자의 일 측방에 위치한 채로 회전하여, 상기 전극 단자와 접촉하도록 배치되는, 셀프 클리닝 기능을 갖는 플라즈마 이온 발생 장치를 제공한다.

Description

셀프 클리닝 기능을 갖는 플라즈마 이온 발생 장치{PLASMA ION GENERATING APPARATUS HAVING SELF-CLEANING FUNCTION}
본 발명은 자체적인 클리닝 기능을 갖는 이온 발생 장치에 관한 것이다.
플라즈마 이온 발생기는 공기 중의 분자를 플라즈마(plasma) 상태로 변환시켜서 양이온과 음이온을 생성한다. 공기 중의 물 분자에 대한 이온화로 인해서는, OH라디칼이 생성된다. OH라디칼은 공기 중의 세균과 먼지 등의 유해물질을 살균 처리하거나 제거한다. 이온 발생기는 공기 청정 기능을 갖고 있기에, 공기 청정기나 에어콘의 일 구성을 이룰 수 있다.
이온 발생기를 장시간 사용하면 이온을 방사하는 전극 단자에 이물질이 부착되어 이온 발생량이 저하된다. 이물질은 전극 단자에 고전압이 가해져서 주위의 먼지 등이 대전되어 달라 붙은 것이다.
이를 해결하기 위하여, 자체적으로 전극 단자를 청소하는 메커니즘이 요구된다. 또한, 그러한 메커니즘에서 청소 수단이 전극 단자를 청소하고 멈추는 경우에, 전극 단자를 덮은 채로 멈추지 않아야 한다. 청소 수단이 전극 단자를 덮은 채로 멈추게 되면, 청소 수단에 의해 이온 발생이 저해되는 새로운 문제가 발생하게 된다.
본 발명의 일 목적은, 이온이 방사되는 전극을 스스로 청소할 수 있는, 셀프 클리닝 기능을 갖는 플라즈마 이온 발생 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은, 전극 단자에 대한 청소가 끝난 경우에 청소 수단이 전극 단자를 덮은 채로 멈추는 것을 구조적으로 방지할 수 있는, 셀프 클리닝 기능을 갖는 플라즈마 이온 발생 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 일 목적은, 청소 수단이 전극 단자를 덮은 채로 멈추지 않게 하는 것을 정밀한 제어나 복잡한 구성 없이도 간단한 방식으로 달성할 수 있게 하는, 셀프 클리닝 기능을 갖는 플라즈마 이온 발생 장치를 제공하는 것이다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 셀프 클리닝 기능을 갖는 플라즈마 이온 발생 장치는, 첨단부에서 공기 중에 고전압을 인가하도록 구성되며 제1 방향을 따라 배열되는 전극 단자를 구비하는 이온생성 모듈; 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 배열되는 출력축을 갖는 모터와, 상기 출력축에 결합되는 클리닝 부재를 구비하는 클리닝 모듈; 및 상기 이온생성 모듈 및 상기 클리닝 모듈에 대한 전력 공급을 제어하는 제어 모듈을 포함하고, 상기 클리닝 부재는, 상기 모터의 작동에 따라 상기 전극 단자의 일 측방에 위치한 채로 회전하여, 상기 전극 단자와 접촉하도록 배치될 수 있다.
여기서, 상기 클리닝 부재는, 상기 모터의 회전에 따라 상기 전극 단자 중 상기 첨단부 보다 낮은 곳에서 상기 첨단부를 향해 회전해 가면서 상기 첨단부를 닦아내도록 배치될 수 있다.
여기서, 상기 전극 단자는, 상기 첨단부의 하측에 위치하고, 상기 첨단부에서 멀어질수록 폭이 커지는 테이퍼부를 더 포함하고, 상기 클리닝 부재는, 상기 테이퍼부 중에서 상기 전극 단자의 상기 제1 방향을 따르는 중심선을 기준으로 나눈 좌측부와 우측부 중 어느 하나만 접촉하도록 배치될 수 있다.
여기서, 상기 클리닝 부재는, 실리콘 재질로 형성되는 와이핑 패드를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 이온생성 모듈, 상기 클리닝 모듈, 및 상기 제어 모듈을 내장하는 하우징이 더 구비되고, 상기 하우징은, 상기 제어 모듈이 장착되는 하부 하우징; 및 상기 하부 하우징에 결합되며, 상기 모터가 매달리도록 장착되는 상부 하우징을 포함하고, 상기 전극 단자의 적어도 일부는, 상기 모터의 하측에 배치될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 셀프 클리닝 기능을 갖는 플라즈마 이온 발생 장치에 의하면, 클리닝 모듈의 모터는 전극 단자의 연장 방향과 교차하는 방향을 따라 배열되고, 모터에 결합된 클리닝 부재는 전극 단자의 일 측방에 위치한 채로 회전하면서 전극 단자를 닦아내도록 배치되기에, 전극 단자에 대한 청소가 이루어지면서도 클리닝 부재는 언제 멈추더라도 전극 단자의 첨단부를 적어도 완전히 덮지는 않게 된다.
이는 클리닝 부재가 첨단부에서의 이온 방사를 어떠한 경우에도 방해하지 않는다는 것을 의미한다. 또한, 이는 모터와 클리닝 부재를 전극 단자에 대해 일정한 관계로 배치함에 의해 달성되기에, 모터에 대한 정밀한 제어나 그 제어를 위한 복잡한 구성은 추가로 요구되지는 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀프 클리닝 기능을 갖는 플라즈마 이온 발생 장치(100)에 대한 결합 상태의 부분 파단 사시도이다.
도 2는 도 1의 플라즈마 이온 발생 장치(100)에 대한 부분 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 클리닝 부재(155)에 대한 확대 사시도이다.
도 4는 도 1에서 전극 단자에 클리닝 부재(155)가 접촉하는 순간을 보인 개념도이다.
도 5는 도 1에서 클리닝 부재(155)가 전극 단자에서 이탈하려는 순간을 보인 개념도이다.
도 6은 도 1의 플라즈마 이온 발생 장치(100)에 대한 제어 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
도 7은 도 3의 클리닝 부재(155)의 일 변형예에 따른 클리닝 부재(155')를 보인 사시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 셀프 클리닝 기능을 갖는 플라즈마 이온 발생 장치에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀프 클리닝 기능을 갖는 플라즈마 이온 발생 장치(100)에 대한 결합 상태의 부분 파단 사시도이다.
본 도면을 참조하면, 플라즈마 이온 발생 장치(100)는, 하우징(110), 이온생성 모듈(130), 클리닝 모듈(150), 그리고 제어 모듈(170)을 포함할 수 있다.
하우징(110)은 대체로 직육면체 형상을 가질 수 있다. 하우징(110)의 내부 공간에는 이온생성 모듈(130) 등이 수용될 수 있다. 하우징(110)에는 개구부가 형성되고, 그를 통해 이온생성 모듈(130)에 생성된 이온이 외부로 방출될 수 있다. 플라즈마 이온 발생 장치(100)가 다른 장치에 내장되는 경우에, 하우징(110)이 없이 상기 다른 장치의 몸체에 이온생성 모듈(130) 등이 설치될 수도 있다.
이온생성 모듈(130)은 공기로부터 이온을 생성하는 구성이다. 이를 위해, 이온생성 모듈(130)은 공기 중에 고전압을 인가하여 공기 중의 분자가 이온화되게 한다.
클리닝 모듈(150)은 이온생성 모듈(130) 중 이온이 생성되는 부분을 클리닝하기 위한 구성이다. 이를 위해, 클리닝 모듈(150)의 적어도 일 부분은 이온생성 모듈(130)의 상측에 배치될 수 있다.
제어 모듈(170)은 이온생성 모듈(130)과 클리닝 모듈(150)의 작동을 제어하며, 그들에 대한 전력 공급을 제어하는 구성이다.
이러한 구성에 따르면, 제어 모듈(170)의 제어하에 이온생성 모듈(130)이 이온을 생성하는 중에, 클리닝 모듈(150) 역시 제어 모듈(170) 제어하에 이온생성 모듈(130)을 클리닝하게 된다. 이온생성 모듈(130)은 연속적으로 작동하더라도, 클리닝 모듈(150)은 간헐적으로 작동하는 것만으로 충분한다. 클리닝 모듈(150)의 작동으로 이온생성 모듈(130)은 자동으로 클리닝되기에, 이용자는 이온생성 모듈(130)에 대한 청소 문제를 신경쓰지 않아도 된다.
하우징(110) 등의 구체적 구성은 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 도 1의 플라즈마 이온 발생 장치(100)에 대한 부분 분해 사시도이다.
본 도면을 참조하면, 하우징(110)은 하부 하우징(111)과 상부 하우징(115)으로 나뉘어질 수 있다. 하부 하우징(111)에 제어 모듈(170)이 장착되는 것이라면, 상부 하우징(115)에는 클리닝 모듈(150)이 장착될 수 있다.
구체적으로, 상부 하우징(115)의 내면은 홀더(117)가 형성될 수 있다. 홀더(117)는 두 개의 돌기를 가지는 것일 수 있다. 두 개의 돌기 사이로는 클리닝 모듈(150)의 모터(151)가 억지끼움으로 장착될 수 있다.
이온생성 모듈(130)은 고전압을 방사하는 전극 단자를 포함할 수 있다. 전극 단자는 제1 방향(D1)을 따라 배열될 수 있다. 여기서, 제1 방향(D1, 도 1 참조)은 하부 하우징(111)에서 상부 하우징(115)을 향하는 방향이 될 수 있다.
상기 전극 단자는, 양극 단자(131)와 음극 단자(135)로 구비될 수 있다. 양극 단자(131)과 음극 단자(135)는 제어 모듈(170)의 회로기판(171)에 각각 설치될 수 있다. 양극 단자(131)와 음극 단자(135) 사이에는 클리닝 모듈(150)이 설치될 수 있다.
양극 단자(131)와 음극 단자(135) 각각은 전체적으로 제1 방향(D1)을 따라 폭이 좁아지는 형상을 가질 수 있다. 또한, 이들 각각은 중앙이 컷아웃된 중공 형태를 가지는 금속 판재일 수 있다. 나아가, 이들 각각은 제1 방향(D1)을 따르는 전극 라인(E)을 기준으로 대칭적인 형성을 가질 수 있다.
양극 단자(131)와 음극 단자(135)에서 각각 생성되는 양이온과 음이온은 공기 중의 물 분자(H₂O)와 빠르게 결합해 과산화수소(H₂O₂)와 OH라디칼이 만들어지게 한다. 이들은 이온클러스터화되어 공기 중의 오염물질을 살균 정화하게 된다.
클리닝 모듈(150)은 양극 단자(131)와 음극 단자(135)에 대응하여 한 쌍으로 구비될 수 있다. 하나의 클리닝 모듈(150)은 모터(151)와 클리닝 부재(155)를 구비할 수 있다. 모터(151)는 앞서 언급한 바와 같이 홀더(117)에 장착되어 회로기판(171) 상측에 매달려 있게 된다. 클리닝 부재(155)는 모터(151)의 출력축에 결합되어, 모터(151)의 작동에 따라 회전하면서 양극 단자(131) 또는 음극 단자(135)와 접촉하도록 배치된다.
클리닝 부재(155)의 회전의 중심축은 제2 방향(D2, 도 1 참조)을 따라 배치된 채로 고정되기에, 클리닝 부재(155)는 양극 단자(131) 또는 음극 단자(135)의 일 측방에서 벗어나지 않는다. 여기서, 제1 방향(D1)과 제2 방향(D2)은 서로 교차하는 것으로서, 대체로 서로 수직할 수 있다.
이상의 클리닝 부재(155)에 대해 도 3을 참조하여 추가 설명한다. 도 3은 도 2의 클리닝 부재(155)에 대한 확대 사시도이다.
본 도면을 참조하면, 클리닝 부재(155)는 결합부(156)와 와이핑 패드(158)을 구비할 수 있다.
결합부(156)는 모터(151)의 출력축에 결합되는 구성이다. 이를 위해, 결합부(156)는 제2 방향(D2)을 따르는 출력축의 중심선인 모터 라인(M)을 따라 연장할 수 있다. 모터(151)의 출력축은 결합부(156) 내로 삽입되어 고정될 수 있다.
와이핑 패드(158, wiping pad)는 결합부(156)의 측방으로 연장되는 부분이다. 구체적으로, 와이핑 패드(158)는 모터 라인(M)에서 교차하는 방향, 예를 들어 수직한 측방으로 연장될 수 있다. 와이핑 패드(158)는 대체로 직사각형 형태를 가질 수 있다.
와이핑 패드(158)는 양극 단자(131) 또는 음극 단자(135)와 접촉하여 그들을 닦는 구성이다. 양극 단자(131) 또는 음극 단자(135)를 변형시키지 않기 위하여, 와이핑 패드(158)는 탄력적인 소재로 제작되는 것이 바람직하다. 본 발명자는 와이핑 패드(158){나아가 클리닝 부재(155)}가 실리콘 재질로 형성되는 것이 바람직함을 확인하였다.
이제, 도 4 및 도 5를 참조하여, 클리닝 모듈(150)이 상기 전극 단자 중에 하나로서 양극 단자(131)를 클리닝하는 동작에 대해 설명한다. 이는 음극 단자(135)에 대해서도 동일하게 적용되는 바, 그에 대한 설명은 생략한다.
도 4는 도 1에서 전극 단자에 클리닝 부재(155)가 접촉하는 순간을 보인 개념도이다.
본 도면을 참조하면, 양극 단자(131)는 첨단부(132), 테이퍼부(133), 그리고 베이스부(134)로 구분할 수 있다.
첨단부(132)는 양극 단자(131)의 자유단으로서, 폭이 가장 좁은 부분이다. 첨단부(132)는 뾰족한 형태로서, 그는 공기 중에 고전압을 인가하는 구성이다. 그에 따라, 공기 중의 분자는 첨단부(132)에서 이온화된다.
테이퍼부(133)는 첨단부(132)의 하측에 위치하는 영역이다. 테이퍼부(133)는 첨단부(132)로 갈수록 폭이 좁아지는 형태를 가질 수 있다. 베이스부(134)는 회로기판(171)에 장착되는 부분일 수 있다. 베이스부(134)는 폭이 일정하거나 테이퍼부(133)와 같이 폭이 감소하는 것일 수 있다. 후자의 경우에 베이스부(134)와 테이퍼부(133)는 형태상으로 서로 구별되지 않을 수 있다.
이러한 구성에 따라, 첨단부(132)에는 대전된 이물질(F)이 달라붙을 수 있다.이물질(F)을 제거하기 위하여 클리닝 모듈(150)이 작동되는 경우에, 모터(151)에 의해 클리닝 부재(155)가 회전하게 된다. 클리닝 부재(155)의 결합부(156)는 회전의 중심축이 되고, 와이핑 패드(158)는 회전 방향(R)을 따라 원형 궤적을 그리면서 회전하게 된다. 결합부(156)의 중심축은 모터 라인(M)을 따라 배열되어, 본 도면을 뚫고 나오는 방향을 따른다.
본 도면에서는 클리닝 부재(155)의 회전 중에 와이핑 패드(158)가 양극 단자(131)의 일 부분, 구체적으로 테이퍼부(133)를 충격하는 상태를 보이고 있다. 이 작은 충격, 또는 그에 의한 진동만으로도 이물질(F)은 첨단부(132)에서 이탈될 수도 있다.
도 5는 도 1에서 클리닝 부재(155)가 전극 단자에서 이탈하려는 순간을 보인 개념도이다.
본 도면을 참조하면, 모터(151)의 작동에 따라 와이핑 패드(158)은 회전 방향(R)을 따라 회전하면서, 테이퍼부(133)와 접촉하면서 첨단부(132)를 향해 이동하게 된다. 와이핑 패드(158)는 첨단부(132)에 이르러서 이물질(F)을 충격하거나 또는 첨단부(132)를 닦아 내어서, 이물질(F)이 첨단부(132)에서 이탈하게 할 수 있다.
와이핑 패드(158)는, 본 실시예에서, 양극 단자(131)의 중심선인 전극 라인(E)을 따라 좌측부만 접촉하게 된다. 와이핑 패드(158)는 양극 단자(131)의 좌측에 위치하기에, 양극 단자(131)의 우측부까지 닦아 내는 것은 아니다.
이에 따라, 와이핑 패드(158)는 도 4의 상태, 심지어 도 6의 상태에서 멈추더라도, 첨단부(132)를 적어도 완전히 덮지는 않는다. 도 6의 상태에서도 첨단부(132)의 좌측 일부와 접촉되어도, 첨단부(132)의 우측 나머지는 외부로 노출시킨다. 따라서, 와이핑 패드(158)가 어느 위치에서 멈추더라도, 전극 단자에서의 이온화 작용에는 구조적 장애가 발생하지 않게 된다. 그렇다면, 와이핑 패드(158)가 첨단부(132)를 노출한 채로 멈추게 하기 위해 모터(151)를 정밀하게 제어할 필요는 없다.
도 6은 도 1의 플라즈마 이온 발생 장치(100)에 대한 제어 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
본 도면을 참조하면, 제어 모듈(170)은 이온생성 모듈(130)과 클리닝 모듈(150)의 작동을 제어하고, 그들에 전력을 공급하게 된다.
해당 전력은 전원공급 모듈(190)로부터 제공된다. 전원공급 모듈(190)은 외부 전원을 수신하는 구성이거나, 자체적인 배터리를 포함할 수 있다.
이온생성 모듈(130)은 전원공급 모듈(190)로부터 교류 전력이 입력된 경우에, 그를 직류 전류로 변환하는 변환부(139)를 더 가질 수 있다. 이온생성 모듈(130)은 또한 유도 코일을 포함하여 저전압의 펄스 신호를 고전압(또는 작동 전압 : 플라즈마 발생, 즉 기체방전이 유도될 수 있는 최소한의 전압)으로 증폭하는 전압 증폭 기능을 포함하거나 별도의 전압 증폭기와 연동될 수 있다. 여기서, 저전압의 펄스 신호는 제어 모듈(170)에서 생성된 것일 수 있다.
클리닝 모듈(150) 중 모터(151)에 대한 전력 공급은 매우 간헐적이어도 충분하다. 본 발명자는 모터(151)는 8시간 마다 1~3초 정도만 작동해도, 상기 전극 단자에 대한 클리닝은 충분함을 확인하였다.
이상의 클리닝 부재(155)에 대한 다른 형태는 도 7을 참조하여 설명한다.
도 7은 도 3의 클리닝 부재(155)의 일 변형예에 따른 클리닝 부재(155')를 보인 사시도이다.
본 도면을 참조하면, 클리닝 부재(155')도 앞선 실시예와 유사하게 결합부(156')와 와이핑 패드(158')를 가질 수 있다.
다만, 하나의 결합부(156')에 대해 복수의 와이핑 패드(158')가 연결된 점에서 앞선 실시예와 차이가 있다. 복수의 와이핑 패드(158')는 서로 일정 간격으로 이격 배치된다.
이는 전극 단자가 복수 개로서 열을 이루어 배열된 경우에, 하나의 모터(151)를 사용하여 복수의 전극 단자를 한 번에 닦아 내기 위한 구성이다. 그 경우, 결합부(156')의 자유단은 서포트에 의해 지지될 수 있다.
이러한 구성은, 복수의 전극 단자를 이용하여 이온의 생성량을 늘리게 하면서도, 그에 대한 클리닝에 필요한 모터(151)의 개수는 최소화할 수 있게 하는 이점을 제공한다.
상기와 같은 셀프 클리닝 기능을 갖는 플라즈마 이온 발생 장치는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
100: 플라즈마 이온 발생 장치 110: 하우징
130: 이온생성 모듈 131: 양극 단자
135: 음극 단자 139: 변환부
150: 클리닝 모듈 151: 모터
155,155': 클리닝 부재 170: 제어 모듈
190: 전원공급 모듈

Claims (5)

  1. 첨단부에서 공기 중에 고전압을 인가하도록 구성되며 제1 방향을 따라 배열되는 전극 단자를 구비하는 이온생성 모듈;
    상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 배열되는 출력축을 갖는 모터와, 상기 출력축에 결합되는 클리닝 부재를 구비하는 클리닝 모듈; 및
    상기 이온생성 모듈 및 상기 클리닝 모듈에 대한 전력 공급을 제어하는 제어 모듈을 포함하고,
    상기 클리닝 부재는,
    상기 전극 단자의 일 측방에 위치한 채로, 상기 모터의 작동에 따라 상기 전극 단자 중 상기 첨단부 보다 낮은 곳에서 상기 첨단부를 향해 회전하면서 상기 첨단부를 닦아내도록 배치되는, 셀프 클리닝 기능을 갖는 플라즈마 이온 발생 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전극 단자는,
    상기 첨단부의 하측에 위치하고, 상기 첨단부에서 멀어질수록 폭이 커지는 테이퍼부를 더 포함하고,
    상기 클리닝 부재는,
    상기 테이퍼부 중에서 상기 전극 단자의 상기 제1 방향을 따르는 중심선을 기준으로 나눈 좌측부와 우측부 중 어느 하나만 접촉하도록 배치되는, 셀프 클리닝 기능을 갖는 플라즈마 이온 발생 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 클리닝 부재는,
    실리콘 재질로 형성되는 와이핑 패드를 포함하는, 셀프 클리닝 기능을 갖는 플라즈마 이온 발생 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이온생성 모듈, 상기 클리닝 모듈, 및 상기 제어 모듈을 내장하는 하우징을 더 포함하고,
    상기 하우징은,
    상기 제어 모듈이 장착되는 하부 하우징; 및
    상기 하부 하우징에 결합되며, 상기 모터가 매달리도록 장착되는 상부 하우징을 포함하고,
    상기 전극 단자의 적어도 일부는, 상기 모터의 하측에 배치되는, 셀프 클리닝 기능을 갖는 플라즈마 이온 발생 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009129549A (ja) * 2007-11-20 2009-06-11 Sharp Corp イオン発生装置
KR20200133334A (ko) * 2018-02-12 2020-11-27 글로벌 프라즈마 솔루션스, 인코포레이티드 셀프 클리닝 이온 발생기 장치

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