KR20060031421A

KR20060031421A - 공기 정화 제어 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20060031421A
Application number: KR1020040080448A
Authority: KR
Inventors: 염관호; 최호선; 최인호; 김호중; 조무현
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2004-10-08
Filing date: 2004-10-08
Publication date: 2006-04-12
Also published as: US20060075893A1; CN1945143A; EP1647776A2; US7300493B2; KR100680202B1; EP1647776A3

Abstract

본 발명에 따른 공기 정화 제어 장치 및 방법은, 플라즈마 방전 현상을 이용하여 오존 및 음이온을 발생시켜 공기를 정화시키는 공기정화소자와; 상기 공기정화소자의 플라즈마 방전시에 소자 표면의 발열 상태를 감지하는 수광센서와; 상기 공기정화소자에 AC 고전압을 인가하는 AC 고전압 발생기와; 상기 수광센서의 신호에 따라 상기 AC 고전압 발생기에서 상기 공기정화소자에 인가하는 AC 전압의 크기를 가변시키는 마이크로 컴퓨터를 포함하여 구성됨으로써, 공기정화소자의 플라즈마 방전시에 발생되는 발열량에 따라 규제치 이하로 오존량을 적절하게 발생시켜 보다 효과적으로 오염 물질을 살균시키고 정화하여, 공기 정화 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이온발생소자, 공기조화소자, 플라즈마, 오존, 오염도 센서, AC 전압, 수광센서

Description

공기 정화 제어 장치 및 방법{Control device for cleaning air and control method therefor}

도 1은 종래 공기 정화 제어 장치가 도시된 블럭도,

도 2는 종래 공기 정화 제어 장치의 운전 제어 상태가 도시된 그래프,

도 3은 본 발명에 따른 공기 정화 제어 장치가 도시된 블록도,

도 4는 본 발명에 사용되는 공기조화소자가 예시된 사시도,

도 5는 본 발명에 사용되는 공기조화소자의 방전 상태도,

도 6은 본 발명에 따른 공기 정화 제어 장치에서 AC 전압 제어 신호가 도시된 그래프,

도 7은 본 발명에 따른 공기 정화 제어 장치의 광센서 작동 상태를 나타낸 비교 그래프,

도 8은 본 발명에 따른 공기 정화 제어 장치를 이용한 제어 방법이 도시된 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11 : 전원 13 : 정류기

15 : AC 고전압 발생기 17 : 오염도 센서

18 : 광센서 19 : 마이크로 컴퓨터

20 : 공기정화소자 22 : 유전체

24 : 방전 전극 25 : 인가 단자

27 : 접지 전극 28 : 접지 단자

본 발명은 에어컨이나 공기 청정기 등에 구비될 수 있는 공기 정화 장치에 관한 것으로서, 특히 공기정화소자의 플라즈마 방전시에 광센서를 이용하여 오존량 발생량을 적절하게 제어하면서 공기를 정화할 수 있도록 하는 공기 정화 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

공기 정화 장치는 최근 개발된 연면 방전형 음이온 발생소자라 불리는 공기정화소자 등을 이용하여 다량의 음이온을 생성하고, 이렇게 발생된 음이온을 이용하여 실내 공기를 정화하는 장치이다.

도 1은 종래 공기 정화 제어 장치가 도시된 블록도이고, 도 2는 종래 공기 정화 제어 장치의 운전 제어 상태가 도시된 그래프로서, 상기와 같은 공기정화소자를 이용한 종래 기술의 공기 정화 제어 장치를 설명하면 다음과 같다.

종래 공기 정화 제어 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 상용 전원(예 AC 220V)(1)을, AC 전원에서 DC 전류를 얻어내는 정류기(3)에서 12V DC전원으로 정류 한 후 다음, 음이온을 발생시키는 공기정화소자(7)에 고전압을 인가하는 DC 고전압 발생기(5)의 전원을 인가한다.

이때, 마이크로 컴퓨터(9)에서는 사용자의 운전 및 정지 신호에 따라 상기 DC 고전압 발생기(5)에 도 2에 도시된 바와 같이 상기 공기정화소자(7)에 인가되는 고전압 ON/OFF 신호를 제어하게 된다.

따라서, 상기 마이크로 컴퓨터(9)에서 상기 DC 고전압 발생기(7)에 ON 신호를 주게되면, 상기 DC 고전압 발생기(5)에서 발생된 고전압이 공기정화소자(7)에 인가되면서 공기정화소자에서 발생되는 플라즈마 방전 현상에 의해 음이온이 발생하게 된다.

이와 같이 상기 공기정화소자(7)에서 음이온이 발생하게 되면, 공기정화소자(7) 주변을 통과하는 공기에 음이온을 제공하면서 실내 공기를 정화하게 된다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 공기 정화 제어 장치는 실내 공기의 상태와는 상관없이 주로 음이온만 발생시켜 공기를 정화시키는 구조로 이루어져 있기 때문에 실내 공기가 담배 연기나 먼지 등의 오염 물질에 의해 상대적으로 심하게 오염된 경우에도 공기정화소자(7)는 일정하게 작동하게 된다. 따라서, 실내 공기의 오염 정도에 따라 공기정화소자(7)가 적절하게 동작되지 못하여 실내 공기를 보다 효율적으로 정화하는데는 한계가 있는 문제점이 있다.

특히, 상기 종래 공기 정화 제어 장치는 DC 고전압 발생기(5)가 구비되어 있으나, DC 고전압 발생기(5)의 특성상, 이를 이용해서는 공기정화소자(7)를 통해 규제치 이하로 오존을 적절하게 발생시키는 것이 어렵기 때문에 오염 물질의 살균 효 과가 높은 오존을 규제치 이하로 발생시켜 공기를 살균 정화하기가 쉽지 않은 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 공기정화소자에 인가되는 전압을 조절함과 아울러, 공기정화소자의 플라즈마 방전시에 발생되는 발열량을 측정하는 광센서를 이용하여 오존량 발생을 제어하도록 구성함으로써 실내 공기의 상태에 따라 규제치 이하로 오존량을 적절하게 발생시켜 보다 효율적으로 오염 물질을 살균 및 정화하여 공기 정화 성능을 향상시킬 수 있는 공기 정화 제어 장치 및 방법을 제공하는 데 목적이 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 공기 정화 제어 장치는, 플라즈마 방전 현상을 이용하여 오존 및 음이온을 발생시켜 공기를 정화시키는 공기정화소자와; 상기 공기정화소자의 플라즈마 방전시에 소자 표면의 발열 상태를 감지하는 발열상태 감지수단과; 상기 공기정화소자에 AC 고전압을 인가하는 AC 고전압 발생기와; 상기 발열상태 감지수단의 신호에 따라 상기 AC 고전압 발생기에서 상기 공기정화소자에 인가하는 AC 전압의 크기를 가변시키는 제어수단을 포함한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 공기 정화 제어 방법은, 공기정화소자의 플라즈마 방전시에 소자 표면의 발열 상태를 감지하는 단계와; 상기 단계에서 감지한 발열 상태가 일정 레벨 이상이면, AC 고전압 발생기에서 공기정화소자에 인가하는 AC 전압의 크기를 낮추거나 전원을 OFF 시키는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 공기 정화 제어 장치가 도시된 블록도이고, 도 4는 본 발명에 사용되는 공기조화소자가 예시된 사시도이며, 도 5는 본 발명에 사용되는 공기조화소자의 방전 상태도이다.

본 발명에 따른 공기 정화 제어 장치는, 도 3에 도시된 바와 같이, 플라즈마 방전 현상을 이용하여 음이온과 함께 오존을 발생시켜 공기를 살균 및 정화시키는 공기정화소자(20)와, 상기 공기정화소자(20)의 플라즈마 방전시에 소자 표면의 발열 상태를 감지하는 발열상태 감지수단인 수광센서(18)와, 상기 공기정화소자(20)에 AC 고전압을 인가하는 AC 고전압 발생기(15)와, 상기 공기정화소자(20)를 통해 정화할 실내 공기의 오염 상태나 상기 수광센서(18)의 신호에 따라 상기 AC 고전압 발생기(15)에서 상기 공기정화소자(20)에 인가하는 AC 전압을 가변시키는 제어수단인 마이크로 컴퓨터(19)로 구성된다.

상기 공기정화소자(20)는 도 4에 도시된 바와 같이, 대략 사각판체형의 절연성 유전체(22)의 상면에 방전 전극(24)이 형성되고, 반대쪽 면인 저면에 접지 전극(27)이 형성된다. 상기 방전 전극(24)과 접지 전극(27)은 상기 절연성 유전체(22) 의 양쪽 표면에 코팅된 보호막(23)에 의해 보호되게 구성된다.

상기 방전 전극(24)에는 상기 AC 고전압 발생기(15)의 입력 전압이 인가되는 인가 단자(25)가 노출되고, 상기 접지 전극(27)에는 접지 회로에 연결되는 접지 단자(28)가 노출되도록 구성된다.

상기 수광 센서(18)는 상기 공기정화소자(20)에 플라즈마 방전이 일어나면, 소자 표면이 도 5와 같이 발열하게 되는데, 이때 발열하면서 발생하는 빛의 광량을 측정하는 센서로서, 상기 공기정화소자(20)에 근접한 위치에 설치되는 것이 바람직하다.

상기 AC 고전압 발생기(15)는 도 3에 도시된 바와 같이 상용 전원 등의 AC 전원을 일정 전압, 예를 들어 12V의 DC 전원으로 정류하는 정류기(13)를 통해 전원을 인가 받도록 구성된다.

이와 같은 상기 AC 고전압 발생기(15)는 상기 공기정화소자(20)에 AC 전압을 인가하게 되는데, AC 전압의 특성상 전압 조절이 가능하므로 일정 전압 이상의 고전압을 공기정화소자(20)에 인가하게 되면 음이온과 함께 살균 능력이 우수한 오존의 발생이 가능하게 된다. 또한, 상기 공기정화소자(20)에 인가되는 AC 전압을 변화시키게 되면, 오존 발생량도 적절하게 조절할 수 있게 된다.

상기 마이크로 컴퓨터(19)는 실내 공기의 오염 상태를 측정하는 오염도 센서(17)로부터 오염 측정 신호를 입력받도록 구성된다.

여기서, 상기 마이크로 컴퓨터(19)는 상기 오염도 센서(17)의 실내 공기의 측정 결과, 실내 공기의 오염도가 높으면, 상기 공기정화소자(20)에 인가하는 AC 전압을 상대적으로 크게 제어하고, 실내 공기의 오염도가 낮으면, 상기 공기정화소자(20)에 인가하는 AC 전압을 상대적으로 낮게 제어하도록 구성된다.

이와 같은 상기 마이크로 컴퓨터(19)가 상기와 같이 AC 고전압 발생기(15)를 제어하여 공기정화소자(20)에서 오존 및 음이온 발생시키는 과정을 설명하면 다음과 같다.

도 6은 본 발명에 따른 공기 정화 제어 장치에서 AC 전압 제어 신호가 도시된 그래프이고, 도 7은 본 발명에 따른 공기 정화 제어 장치의 광센서 작동 상태를 나타낸 비교 그래프이며, 도 8은 본 발명에 따른 공기 정화 제어 장치를 이용한 제어 방법이 도시된 순서도이다.

먼저, 도 3을 참고하면, 공기 정화 제어 장치가 작동하면, 상용 전원인(11) 220V의 전원이 정류기(13)에서 12V DC전원으로 정류한 후, AC 고전압 발생기(15)에 전원을 공급하게 된다.

여기서, 상기 오염도 센서(17)를 통해 실내 공기의 오염 정도를 측정하여 상기 마이크로 컴퓨터(19)에 입력하게 되고, 이때 마이크로 컴퓨터(19)에서는 실내 공기의 오염 정도를 판단한다.

상기 마이크로 컴퓨터(19)에서 판단한 실내 공기의 오염 정도가 일정 레벨 이상이면, 도 6에서와 같이 상기 마이크로 컴퓨터(19)에서, AC 고전압 발생기(15)에서 공기정화소자(20)에 인가되는 AC 전압이 상대적으로 커지도록 결정하여, 상기 AC 고전압 발생기(15)를 제어하게 된다.

반면, 상기 마이크로 컴퓨터(19)에서 판단한 실내 공기의 오염 정도가 일정 레벨 이하이면, 상기 마이크로 컴퓨터(19)에서, AC 고전압 발생기(15)에서 공기정화소자(20)에 인가되는 AC 전압이 상대적으로 작아지도록 결정하여, 상기 AC 고전압 발생기(15)를 제어하게 된다.

즉, 상기 마이크로 컴퓨터(19)에서 판단한 오염 정도의 레벨을 실내 공기의 오염 정도에 따라 상기 AC 고전압 발생기(15)에서 상기 공기정화소자(20)에 인가되는 상기 AC 전압의 크기를 도 6에서와 같이 '대', '중', '소'로 결정하여 PWM(Pulse Width modulation)으로 AC 전압을 조정한다.

따라서, 상기 AC 고전압 발생기(15)에서 상기와 같은 레벨에 따라 AC 고전압이 공기정화소자(20)에 인가되고, 공기정화소자(20)에서는 제어 레벨에 따라 플라즈마 방전이 일어나면서 오존 및 음이온을 발생시키게 되고, 이렇게 발생된 오존 및 음이온이 실내 공기 중에 포함된 유해 가스를 살균하고 정화하게 된다.

이와 같이 공기정화소자(20)가 작동하게 되면, 플라즈마 방전이 일어나면서 소자 표면이 발열하게 되고, 이와 같은 발열량의 크기는 오존 발생량의 크기와 비례하게 되므로, 도 7에 도시된 바와 같이 수광 센서(18)를 통해 감지된 소자 표면의 발열량이 일정 이상이면, 소자(20) 표면에 발생되는 오존 농도도 일정 이상인 규제치 이상으로 판단하여, 오존 발생이 억제되도록 일정 시간(t) 동안 공기정화소자(20)에 인가되는 전압을 오프시킨다.

물론, 이때 공기 오염 상태에 따라 공기정화소자(20)에 인가되는 전압이 '대'로 설정되어 있으면, '중'이나 '소'로 다운시키고, '중'으로 설정되어 있으면, '소'로 다운시켜 오존량 발생을 줄이는 것도 가능하다.

상기와 같이 상기 공기정화소자(20)에 공기 오염 정도와 공기정화소자(20)의 표면의 발열 상태에 따라 상기 공기정화소자(20)에 AC 고전압 인가를 ON/OFF시키거나, 인가 전압의 크기가 달라지도록 제어하게 되면, 공기정화소자(20)에서 발생되는 플라즈마 방전량 및 오존 발생량도 달라지게 되므로, 음이온과 함께 규제치 이하로 오존량을 적절하게 조절하여 실내 공기를 효과적으로 살균 및 정화하는 것이 가능하게 된다.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 공기 정화 제어 장치 및 방법은, 실내 공기의 오염 정도에 따라 공기조화소자에 인가되는 AC 전압을 조절하고, 공기정화소자의 플라즈마 방전시에 발생되는 발열량을 측정하여 오존량 발생을 제어할 수 있도록 구성되어 있기 때문에 실내 공기의 상태에 따라 규제치 이하로 오존량을 적절하게 발생시켜 보다 효과적으로 오염 물질을 살균시키고 정화하여, 공기 정화 성능을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims

플라즈마 방전 현상을 이용하여 오존 및 음이온을 발생시켜 공기를 정화시키는 공기정화소자와;

상기 공기정화소자의 플라즈마 방전시에 소자 표면의 발열 상태를 감지하는 발열상태 감지수단과;

상기 공기정화소자에 AC 고전압을 인가하는 AC 고전압 발생기와;

상기 발열상태 감지수단의 신호에 따라 상기 AC 고전압 발생기에서 상기 공기정화소자에 인가하는 AC 전압의 크기를 가변시키는 제어수단을 포함한 것을 특징으로 하는 공기 정화 제어 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 AC 고전압 발생기는 AC 전원을 일정 전압의 DC 전원으로 정류하는 정류기를 통해 전원을 인가 받도록 구성된 것을 특징으로 하는 공기 정화 제어 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 발열상태 감지수단은 수광센서인 것을 특징으로 하는 공기 정화 제어 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제어수단은 실내 공기의 오염 상태를 측정하는 오염도 측정기로부터 신호를 입력받아 상기 AC 고전압 발생기에서 상기 공기정화소자에 인가하는 AC 전압의 크기를 가변시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 공기 정화 제어 장치.
공기정화소자의 플라즈마 방전시에 소자 표면의 발열 상태를 감지하는 단계와;

상기 단계에서 감지한 발열 상태가 일정 레벨 이상이면, AC 고전압 발생기에서 공기정화소자에 인가하는 AC 전압의 크기를 낮추거나 전원을 OFF 시키는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 공기 정화 제어 방법.