KR20070117763A - 차량용 공기 청정 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 공기 청정 시스템에 관한 것으로, 차량 내부의 공기 상태에 따라 음이온, 양이온 및 오존을 적절하게 공급하여 공기를 정화시킬 수 있는 기술을 개시한다. 이러한 본 발명은 음이온을 발생하는 청정 모드와 음이온, 양이온 및 오존을 발생하는 살균 모드를 하나의 반응기를 이용하여 구현하여 차량 내부의 공기 상태에 따라 청정 모드와 살균 모드를 자동으로 전환시킴으로써 효율적이고 안정적인 차량용 공기 청정 시스템을 구현할 수 있다.
공기 청정기, 음이온, 오존

Description

차량용 공기 청정 시스템{AIR CLEANING SYSTEM FOR VEHICLE}
도 1은 본 발명에 따른 차량용 공기 청정 시스템을 도시한 회로도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 차량용 공기 청정 시스템의 동작 모드에 따른 출력 파형을 도시한 파형도이다.
본 발명은 차량용 공기 청정 시스템에 관한 것으로, 특히 차량 내부의 공기 상태에 따라 음이온, 양이온 및 오존을 적절하게 공급하여 공기를 정화시키는 차량용 공기 청정 시스템에 관한 기술이다.
일반적으로 차량용 또는 가정용에서 사용되는 공기 청정기는 여러가지 필터 및 음이온, 양이온, 오존을 이용하여 공기를 정화시킨다. 이러한 음이온, 양이온, 오존을 발생하기 위하여 대부분 고전압 및 고주파수의 사인파 또는 펄스파를 반응기에 공급하고 있는데, 사인파의 경우는 상대적으로 작은 출력에서도 음이온, 양이온, 오존의 발생이 용이하고, 펄스파의 경우는 펄스폭, 주파수, 전압 등의 조절을 통해 오존 발생 없이 이온만을 발생시키기가 용이하다.
그런데, 오존은 탁월한 살균력에도 불구하고, 오존에 장시간 노출되면 인체 에 해로운 여러 문제를 발생시키는 것으로 알려져 점차 오존을 사용하지 않는 방식을 채택하는 제품이 늘어나고 있다.
따라서, 오존 발생 없이 음이온만 발생시키거나, 또는 음이온, 양이온 및 오존을 발생시키는 두가지 동작 모드를 하나의 공기 청정기에서 구현하여 공기 정화 및 살균 효과를 동시에 얻을 수 있는 본 발명의 필요성이 대두되었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 음이온을 발생하는 청정 모드와 음이온, 양이온 및 오존을 발생하는 살균 모드를 하나의 반응기를 이용하여 구현하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량용 공기 청정 시스템은, 차량용 배터리로부터 일정전압을 인가받아 음이온만을 발생하는 제 1 동작모드 또는 음이온, 양이온 및 오존을 모두 발생하는 제 2 동작모드에 해당하는 출력전압으로 변환하여 출력하는 파워 컨트롤 모듈; 파워 컨트롤 모듈의 출력을 인가받아 플라즈마 방전에 의해 제 1 동작모드의 선택시 음이온을 발생하고, 제 2 동작모드의 선택시 양이온, 음이온 및 오존을 발생하는 반응기; 및 파워 컨트롤 모듈의 동작을 제어하는 중앙처리장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 차량용 공기 청정 시스템은, 차량 내부의 오존 농도를 감지하는 오존 감지수단; 차량 내부의 공기 오염도를 감지하는 오염도 감지수단; 차량용 배터리로부터 일정전압을 인가받아 음이온만을 발생하는 제 1 동작모드 또는 음이온, 양이온 및 오존을 모두 발생하는 제 2 동작모드에 해당하는 출력전압으로 변환하여 출력하는 파워 컨트롤 모듈; 파워 컨트롤 모듈의 출력을 인가받아 플라즈마 방전에 의해 제 1 동작모드의 선택시 음이온을 발생하고, 제 2 동작모드의 선택시 양이온, 음이온 및 오존을 발생하는 반응기; 및 오존 감지수단과 오염도 감지수단으로부터 출력된 신호에 따라 파워 컨트롤 모듈의 동작을 제어하는 중앙처리장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명에 따른 차량용 공기 청정 시스템을 도시한 회로도이다.
본 발명의 차량용 공기 청정 시스템은, 오존 감지수단(100), 오염도 감지수단(200), 중앙처리장치(300), 파워 컨트롤 모듈(400) 및 반응기(500)를 포함한다. 여기서, 파워 컨트롤 모듈(400)는 공기 청정기용 스위치 SW1, 청정모드용 스위치 SW2, 레귤레이터부(410), 안정화부(420), 청정모드 제어부(430), 살균모드 제어부(440), 릴레이부(450), 스위칭 제어부(460), 변압부(470), 스위치 TR1, TR2, 인덕터 L1, 다이오드 D 및 실리콘 제어 정류기 SCR를 포함한다.
여기서, 오존 감지수단(100)은 차량 내부의 오존 농도를 감지하고, 오염도 감지수단(200)은 차량 내부의 공기 오염도를 감지한다.
그리고, 중앙처리장치(Central Processing Unit)(300)는 오존 감지수단(100) 및 오염도 감지수단(200)으로부터 출력된 신호에 따라 파워 컨트롤 모듈(400)의 동작모드를 제어하기 위한 모드 제어신호를 출력한다.
그리고, 공기 청정기용 스위치 SW1는 사용자에 의해 제어되어 공기 청정기를 턴 온/오프 시키고, 청정모드용 스위치 SW2는 동작 모드를 청정모드로 전환시킨다. 여기서, 공기 청정기용 스위치 SW1는 공기 청정기 외부에 장착되어 사용자에 의해 턴 온/오프될 수도 있고, 파워 컨트롤 모듈(400) 내부에 장착되어 중앙처리장치(300)에 의해 턴 온/오프될 수도 있으며, 또는 외부의 제어장치(예를 들어, 공조 컨트롤 유닛)에 의해 턴 온/오프될 수도 있다.
그리고, 청정모드용 스위치 SW2는 공기 청정기 외부에 장착되어 사용자에 의해 턴 온/오프될 수도 있고, 파워 컨트롤 모듈(400) 내부에 장착되어 중앙처리장치(300)에 의해 턴 온/오프될 수도 있다.
그리고, 레귤레이터부(410)는 공기 청정기용 스위치 SW1에 의해 인에이블되어 차량용 배터리 B+로부터 일정 직류전압 Vin을 인가받아 내부전압 Vout을 발생한다.
그리고, 안정화부(420)는 레귤레이터부(410)로부터 출력된 내부전압 Vout 레벨을 안정화시켜 노드 N1로 출력한다. 여기서, 안정화부(420)는 저항 R, 캐패시터 C를 포함하며, 저항 R의 일측은 레귤레이터부(410)의 출력단과 연결되어 있고, 타측은 노드 N1와 연결되어 있다. 그리고, 캐패시터 C는 저항 R의 타측과 접지전압단 사이에 연결되어 있다.
그리고, 청정모드 제어부(430)는 중앙처리장치(300)에 의해 제어되어 청정모드 동작을 제어하는 청정모드 제어신호를 출력한다.
그리고, 살균모드 제어부(440)는 중앙처리장치(300)에 의해 제어되어 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation) 신호의 듀티비를 보정하여 출력한다.
그리고, 릴레이부(450)는 스위치 TR1를 통해 공급되는 내부 전압에 의해 턴 온되어 변압부(470)의 2차측 코일 T3과 접지전압단을 연결한다. 여기서, 릴레이부(450)는 인덕터 L2와 스위치 SW3를 포함하며, 인덕터 L2는 노드 N2와 접지전압단 사이에 연결되어 스위치 TR1를 통해 공급되는 내부 전압에 따라 기전력을 발생시킨다. 그리고, 스위치 SW3는 다이오드 D의 음극(캐소드) 단자와 접지전압단 사이에 연결되어 인덕터 L2에서 기전력이 발생되는 경우 스위칭되어 변압부(470)의 2차측 코일 T3과 접지전압단을 연결한다.
그리고, 스위칭 제어부(460)는 노드 N2와 실리콘 제어 정류기 SCR의 게이트 단자 사이에 연결되어 청정모드 제어부(430)로부터 출력된 신호에 따라 노드 N1의 전압을 변압부(470)의 1차측 코일 T2로 공급할지의 여부를 제어한다. 여기서, 스위칭 제어부(460)는 캐패시터(미도시)를 포함하여, 캐패시터에 노드 N1의 전압이 충전되면 실리콘 제어 정류기 SCR를 턴 온시키고, 충전된 노드 N1의 전압이 방전되면 실리콘 제어 정류기 SCR를 턴 오프시킨다.
그리고, 변압부(470)는 살균모드 제어부(440)로부터 출력된 펄스폭 변조신호의 활성화 구간동안 1차측 코일 T1에 인가된 노드 N1의 전압을 승압하여 2차측 코일 T3로 전달하고, 스위칭 제어부(460)를 통해 1차측 코일 T2에 인가된 노드 N2의 전압을 승압하여 2차측 코일 T3로 전달한다.
그리고, 스위치 TR1, TR2는 전계효과 트랜지스터(FET)로 구현하며, 스위치 TR1는 게이트로 청정모드 제어부(430)의 출력을 인가받고, 소스는 노드 N1과 연결 되어 있고, 드레인은 노드 N2와 연결되어 있다. 그리고, 스위치 TR2는 게이트로 살균모드 제어부(440)의 출력을 인가받고, 소스는 변압부(470)의 1차측 코일 T1과 연결되어 있고, 드레인은 접지전압단과 연결되어 있다.
그리고, 인덕터 L1는 노드 N1과 변압부(470)의 1차측 코일 T1 사이에 연결되어 반응기(500)에서 출력되는 파형의 공진점을 조절한다.
그리고, 다이오드 D는 변압부(470)의 2차측 코일 T3와 릴레이부(450) 사이에 연결되어 변압부(470)의 2차측 코일 T3에 전달된 전압을 정류하여 접지전압단으로 출력한다.
그리고, 실리콘 제어 정류기 SCR는 게이트로 스위칭 제어부(460)의 출력을 인가받고, 양극(애노드) 단자는 변압부(470)의 1차측 코일 T2에 연결되어 있고, 음극(캐소드) 단자는 접지전압단과 연결되어 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 차량용 공기 청정 시스템의 동작과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 사용자에 의해 공기 청정기용 스위치 SW1가 턴 온되면, 레귤레이터부(410)는 차량용 배터리 B+로부터 일정 직류전압 Vin을 인가받아 내부전압 Vout을 발생한다. 그리고, 안정화부(420)는 내부전압 Vout을 인가받아 안정화시켜 노드 N1로 출력한다.
그 다음, 공기 청정기가 살균모드로 동작시 중앙처리장치(300)에 의해 살균모드 제어부(440)가 인에이블되어 원하는 발생량에 따라 계산된 듀티비를 갖는 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation) 신호가 출력된다.
이때, 차량 내부의 오존 농도를 오존 감지수단(100)을 통해 감지하고, 감지된 오존 농도가 기설정된 기준값 이상인 경우 중앙처리장치(300)는 펄스폭 변조 신호의 듀티비를 제어하여 변압부(470)의 1차측 코일 T1에 공급되는 전압을 낮춘다.
여기서, 오존 농도의 기준값은 0.03~0.05ppm으로 설정하는 것이 바람직하다.
그 다음, 변압부(470)의 1차측 코일 T1에 펄스폭 변조 신호의 활성화 구간 동안 노드 N1의 전압이 공급되고, 노드 N1의 전압이 수 kV로 승압되어 2차측 코일 T3에 전달된다.
그러면, 반응기(500)에서 도 2a에 도시된 바와 같이, 주파수가 수십 kHz이고 스윙폭이 수 kV인 사인파에 의해 플라즈마 반응(연면 방전)이 일어나 음이온, 양이온 및 오존이 발생한다.
이러한 동작 중에 청정모드용 스위치 SW2가 턴 온되어 청정모드 동작으로 전환되면, 중앙처리장치(300)는 살균모드 제어부(440)를 디스에이블시키고, 청정모드 제어부(430)를 인에이블시킨다.
그러면, 스위치 TR1가 턴 온되고, 노드 N1의 전압이 릴레이부(450)와 스위칭 제어부(160)로 전달된다.
그 다음, 스위칭 제어부(460)에 의해 실리콘 제어 정류기 SCR가 턴 온되고, 노드 N2의 전압이 변압부(470)의 1차측 코일 T2에 공급되고, 노드 N2의 전압이 수 kV로 승압되어 2차측 코일 T3에 전달된다.
이때, 변압부(470)의 2차측 코일 T3에 전달된 전압 중 양의 전압이 다이오드 D를 통해 접지전압단으로 흐르게 되어 반응기(500)로 음의 전압만 인가된다.
그러면, 반응기(500)에서 도 2b에 도시된 바와 같이, 주파수가 수백 Hz이고 스윙폭이 수 kV인 음펄스파에 의해 플라즈마 반응(연면 방전)이 일어나 음이온이 발생된다.
그리고, 오염도 감지수단(200)을 통해 차량 내부의 오염도를 감지하여, 감지된 오염도가 기설정된 기준값 이상인 경우 다시 살균모드 동작을 수행하기 위해 중앙처리장치(300)는 청정모드 제어부(430)를 디스에이블시키고, 살균모드 제어부(440)를 인에이블시킨다.
이에 따라, 살균모드 동작을 수행하여 음이온, 양이온 및 오존이 발생된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 차량용 공기 청정 시스템은 음이온을 발생하는 청정 모드와 음이온, 양이온 및 오존을 발생하는 살균 모드를 하나의 반응기를 이용하여 구현하고, 차량 내부의 공기 상태에 따라 청정 모드와 살균 모드가 자동으로 전환됨으로써 효율적이고 안정적인 차량용 공기 청정기를 구현할 수 있는 효과를 제공한다.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (14)

  1. 차량용 배터리로부터 일정전압을 인가받아 음이온만을 발생하는 제 1 동작모드 또는 음이온, 양이온 및 오존을 모두 발생하는 제 2 동작모드에 해당하는 출력전압으로 변환하여 출력하는 파워 컨트롤 모듈;
    상기 파워 컨트롤 모듈의 출력을 인가받아 플라즈마 방전에 의해 상기 제 1 동작모드의 선택시 음이온을 발생하고, 상기 제 2 동작모드의 선택시 양이온, 음이온 및 오존을 발생하는 반응기; 및
    상기 파워 컨트롤 모듈의 동작을 제어하는 중앙처리장치
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공기 청정 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 파워 컨트롤 모듈은 상기 제 1 동작모드에서는 사인파를 발생하고, 상기 제 2 동작모드에서는 음펄스파를 발생하는 것을 특징으로 하는 차량용 공기 청정 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 파워 컨트롤 모듈은
    상기 차량용 배터리로부터 직류전압을 인가받아 내부전압을 발생하는 레귤레이터부;
    상기 중앙처리장치에 의해 제어되어 청정모드 제어신호를 출력하는 청정모드 제어부;
    상기 중앙처리장치에 의해 제어되어 듀티비가 보정된 펄스폭 변조 신호를 출력하는 살균모드 제어부;
    상기 내부전압에 의해 턴 온되어 변압부의 2차측 코일과 접지전압단을 연결하는 릴레이부;
    상기 청정모드 제어신호에 따라 상기 내부전압의 공급여부를 제어하는 스위칭 제어부;
    상기 펄스폭 변조신호의 활성화 구간동안 제1의 1차측 코일에 인가된 상기 내부전압을 승압하여 상기 2차측 코일로 전달하고, 상기 스위칭 제어부를 통해 제2의 1차측 코일에 인가된 상기 내부전압을 승압하여 상기 2차측 코일로 전달하는 상기 변압부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공기 청정 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 레귤레이터부의 출력을 안정화시켜 출력하는 안정화부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공기 청정 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 안정화부의 출력단과 제 2 노드 사이에 연결되어 게이트단으로 상기 청정모드 제어신호를 인가받는 제 1 스위치; 및
    상기 제 1 노드와 상기 변압부의 제1의 1차측 코일 사이에 연결되어 게이트단으로 상기 펄스폭 변조신호를 인가받는 제 2 스위치
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공기 청정 시스템.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 변압부의 제2의 1차측 코일과 상기 접지전압단 사이에 연결되어 게이트단으로 상기 스위칭 제어부의 출력을 인가받는 제 3 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공기 청정 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 3 스위치는 실리콘 제어 정류기(SCR)인 것을 특징으로 하는 차량용 공기 청정 시스템.
  8. 제 3 항에 있어서, 상기 레귤레이터부의 출력단과 상기 변압부의 제1의 1차측 코일 사이에 연결되어 상기 반응기로부터 출력된 파형의 공진점을 조절하는 제 1 인덕터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공기 청정 시스템.
  9. 제 3 항에 있어서, 상기 변압부의 2차측 코일과 상기 릴레이부 사이에 연결되어 상기 변압부의 2차측 코일에 전달된 전압을 정류하여 상기 접지전압단으로 출력하는 다이오드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공기 청정 시스템.
  10. 차량 내부의 오존 농도를 감지하는 오존 감지수단;
    상기 차량 내부의 공기 오염도를 감지하는 오염도 감지수단
    차량용 배터리로부터 일정전압을 인가받아 음이온만을 발생하는 제 1 동작모드 또는 음이온, 양이온 및 오존을 모두 발생하는 제 2 동작모드에 해당하는 출력 전압으로 변환하여 출력하는 파워 컨트롤 모듈;
    상기 파워 컨트롤 모듈의 출력을 인가받아 플라즈마 방전에 의해 상기 제 1 동작모드의 선택시 음이온을 발생하고, 상기 제 2 동작모드의 선택시 양이온, 음이온 및 오존을 발생하는 반응기; 및
    상기 오존 감지수단과 상기 오염도 감지수단으로부터 출력된 신호에 따라 상기 파워 컨트롤 모듈의 동작을 제어하는 중앙처리장치
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공기 청정 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 파워 컨트롤 모듈은
    상기 차량용 배터리로부터 직류전압을 인가받아 내부전압을 발생하는 레귤레이터부;
    상기 중앙처리장치에 의해 제어되어 청정모드 제어신호를 출력하는 청정모드 제어부;
    상기 중앙처리장치에 의해 제어되어 듀티비가 보정된 펄스폭 변조 신호를 출력하는 살균모드 제어부;
    상기 내부전압에 의해 턴 온되어 변압부의 2차측 코일과 접지전압단을 연결하는 릴레이부;
    상기 청정모드 제어신호에 따라 상기 내부전압의 공급여부를 제어하는 스위칭 제어부;
    상기 펄스폭 변조신호의 활성화 구간동안 제1의 1차측 코일에 인가된 상기 내부전압을 승압하여 상기 2차측 코일로 전달하고, 상기 스위칭 제어부를 통해 제2의 1차측 코일에 인가된 상기 내부전압을 승압하여 상기 2차측 코일로 전달하는 상기 변압부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공기 청정 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 중앙처리장치는 상기 오존 감지수단에 의해 감지된 차량 내부의 오존 농도가 기설정된 기준값 이상인 경우 상기 펄스폭 변조 신호의 듀티비를 제어하여 상기 변압부의 제1의 1차측 코일에 공급되는 상기 내부전압을 낮추는 것을 특징으로 하는 차량용 공기 청정 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 오존 농도의 기준값은 0.03~0.05ppm인 것을 특징으로 하는 차량용 공기 청정 시스템.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 중앙처리장치는 상기 오염도 감지수단에 의해 감지된 상기 차량 내부의 공기 오염도가 기설정된 기준값 이상인 경우 상기 청정모드 제어부를 디스에이블시키고, 상기 살균모드 제어부를 인에이블시키는 것을 특징으로 하는 차량용 공기 청정 시스템.
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