KR20080093401A - 음이온 발생장치와 이를 위한 고전압 발생모듈 및 ｐｃｂ 실장구조 - Google Patents

음이온 발생장치와 이를 위한 고전압 발생모듈 및 ｐｃｂ 실장구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 본체 케이스와, 상기 본체 케이스에 내장된 고전압 발생모듈과, 상기 고전압 발생모듈의 출력단에 연결된 음이온 발생부와, 상기 본체 케이스를 지지하는 지지부를 포함하는 음이온 발생장치에 관한 것으로서, 상기 고전압 발생모듈이, 직류전원을 입력받기 위한 전원입력단자부; 상기 전원입력단자부를 통해 입력되는 직류전원을 설정된 주파수로 발진시키는 발진부; 상기 발진부에 의해 발진된 전압을 승압하는 트랜스를 구비한 고전압 승압부; 상기 고전압 승압부에 의해 승압된 전압을 배가시키는 배전압부; 상기 전원입력단자부와 발진부 사이에 개재되어 역전압을 차단하는 다이오드를 구비한 역전압 방지부; 및 상기 전원입력단자부와 발진부 사이에 개재되어 고조파 역류를 억제하는 고조파 방지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 음이온 발생장치를 개시한다.
음이온 발생장치, 역전압, 고조파, LC 발진회로, 트랜스, 다이오드 배전압회로

Description

음이온 발생장치와 이를 위한 고전압 발생모듈 및 ＰＣＢ 실장구조{Negative ion generator, high voltage power supply module and PCB-mounting structure thereof}
본 발명은 음이온 발생장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고압방전을 통해 음이온을 발생시켜 실내를 쾌적한 환경으로 유지시켜 주는 음이온 발생장치와 이에 구비된 고전압 발생모듈 및 PCB((Printed Circuit Board) 실장구조에 관한 것이다.
일반적으로 음이온은 담배연기, 자동차 매연 등 각종 유해물질에 형성된 양이온을 중화시켜 공기를 정화하고, 호흡이나 피부를 통해 인체에 흡수될 경우에는 세포의 신진대사를 촉진하고 활력을 증진시키며, 혈액을 정화하고 면역체계를 활성화시키는 작용을 하는 것으로 알려져 있다.
공기 중에서 생성되는 음이온은 대부분 산소 음이온이므로 가정이나 사무실의 실내, 또는 차량 내부와 같이 공기순환이 원활히 이루어지지 않는 실내에 음이온 발생장치를 구비할 경우 저렴한 비용으로 숲속과 같이 청정한 환경을 조성할 수 있다.
특히, 차량의 실내는 주행 시간이 길어짐에 따라 이산화탄소의 농도가 점차 높아져서 공기가 혼탁해지고, 담배연기나 매연, 각종 이물질 등이 호흡기를 통해 인체에 흡수될 가능성이 매우 높으므로 음이온 발생장치가 유용하게 사용될 수 있다.
음이온 발생장치와 관련된 종래의 공개문헌으로는 예컨대, 대한민국 특허등록 제572248호(차량용 음이온 발생기), 대한민국 공개실용신안공보 제1999-23442호(차량의 먼지제거 및 음이온 발생장치) 등을 들 수 있다.
또한, 현재 상용화되어 있는 대부분의 음이온 발생장치들은 12V 정도의 직류전원을 공급받아 이를 소정 주파수로 발진시키고, 3㎸ 정도의 고전압으로 승압 및 배가한 후 방전핀과 대전관을 구비한 음이온 발생부에 출력하여 음이온을 발생시키는 구조를 채택하고 있다.
그런데, 실내환경에서는 전술한 바와 같이 공기의 순환이 원활히 이루어지지 않을 뿐만 아니라 이산화탄소나 담배연기 등의 유해물질이 쉽게 인체에 흡수될 수 있으므로 다량의 음이온이 요구되고 있는 바, 종래의 3㎸ 정도의 고전압으로는 실제 충분한 양의 음이온을 발생시킬 수 없는 취약점이 있다. 그럼에도 불구하고, 종래의 음이온 발생장치는 음이온 발생 전압을 높임에 따라 발생하는 다양한 부작용으로 인해 자유롭게 고전압 발생모듈의 출력전압을 승압할 수 없는 한계가 있었다.
즉, 고전압 발생모듈의 출력전압을 예컨대, 6㎸ 이상으로 충분히 승압할 경우에는 통상적으로 승압용 트랜스의 후단에서 스파크(Spark)가 발생하게 되는데, 이때 질소 산화물과 오존(O3)과 같은 인체 유해 물질이 배출되어 이른바, '비린내'와 같은 불쾌한 냄새를 초래하게 된다.
또한, 상기와 같이 고전압 발생모듈의 출력전압을 충분히 승압시킬 경우에는 승압용 트랜스와 발진용 트랜지스터가 과열되어 소실되는 현상이 발생하게 되고, 고조파 성분을 갖는 고전압이 고전압 발생모듈의 입력단으로 역류하여 감전이나 전원 불안정을 초래하게 되는 문제가 있다.
한편, 음이온 발생장치는 고압방전을 이용하는 점과 가공성, 경제성 등을 감안할 때 플라스틱 사출성형에 의해 제작된 본체 케이스를 구비하는 것이 가장 바람직하나, 실제 고전압 발생모듈을 플라스틱 사출성형물로 케이싱하여 제품을 제작해보면 담배연기 등 유해물질에 대한 분해성능이 급격히 저하되는 현상을 보이는 것이 일반적이다. 이러한 이유로 인해 종래의 음이온 발생장치는 실제 음이온 발생효율이 매우 낮을 수 밖에 없는 취약점이 있었으며, 플라스틱 사출성형물을 이용한 케이싱이 용이하지 않으므로 제품화가 곤란한 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 고조파 성분을 갖는 고전압이 전원 입력단으로 역류하는 현상을 방지하여 고압방전을 안정적으로 수행하고, 음이온 발생용 전압을 가정, 사무실, 차량 등 다양한 환경의 실내에 적합한 수준으로 충분히 높일 수 있는 구조를 가진 음이온 발생장치 및 이를 위 한 고전압 발생모듈을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 고전압 발생모듈의 트랜스 후단의 배전압부에서 스파크가 발생하는 것을 방지할 수 있는 PCB 실장구조를 구비한 음이온 발생장치와 이를 위한 고전압 발생모듈 및 그 PCB 실장구조를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 고전압 발생모듈의 외부를 몰딩하여 발열이나 스파크 발생을 더욱 억제하는 구조를 가진 음이온 발생장치 및 이를 위한 고전압 발생모듈을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 플라스틱 재질의 본체 케이스로 인해 발생하는 음이온 방출저하 문제를 해결할 수 있는 수단을 구비한 음이온 발생장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 음이온 발생장치는 본체 케이스와, 상기 본체 케이스에 내장된 고전압 발생모듈과, 상기 고전압 발생모듈의 출력단에 연결된 음이온 발생부와, 상기 본체 케이스를 지지하는 지지부를 포함하고, 상기 고전압 발생모듈이, 직류전원을 입력받기 위한 전원입력단자부; 상기 전원입력단자부를 통해 입력되는 직류전원을 설정된 주파수로 발진시키는 발진부; 상기 발진부에 의해 발진된 전압을 승압하는 트랜스를 구비한 고전압 승압부; 상기 고전압 승압부에 의해 승압된 전압을 배가시키는 배전압부; 상기 전원입력단자부와 발진부 사이에 개재되어 역전압을 차단하는 다이오드를 구비한 역전압 방지부; 및 상기 전원입력단자부와 발진부 사이에 개재되어 고조파 역류를 억제하는 커패시터 를 구비한 고조파 방지부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 배전압부는 다이오드 배전압회로를 포함하고, 상기 발진부, 고전압 승압부, 배전압부, 역전압 방지부 및 고조파 방지부는 인쇄회로기판(PCB) 위에 실장되며, 상기 PCB는 몸체 일부가 절개되어 절연용 공극부가 형성되고, 상기 다이오드 배전압회로를 이루는 다이오드들은 그 양쪽 리드 사이에 상기 절연용 공극부가 위치하도록 상기 절연용 공극부를 가로질러 걸쳐지도록 실장되는 것이 바람직하다.
상기 고전압 발생모듈의 외부는 내열성 수지가 첨가된 에폭시 수지나 우레탄 수지를 포함하는 몰딩재에 의해 몰딩 처리되되, 상기 몰딩재에 의해 상기 PCB의 솔더링(Soldering)면이 덮힘과 아울러 상기 절연용 공극부가 충진되는 것이 바람직하다.
바람직하게, 상기 전원입력단자부에는 12V의 직류전원이 입력되고, 상기 트랜스와 배전압부에 의해 상기 고전압 발생모듈의 출력단에서 6~8㎸의 고전압이 출력되고, 상기 고조파 방지부는, 각각 470㎌의 용량을 갖는 한 쌍의 커패시터가 상호 병렬연결되어 상기 고조파 역류를 억제하도록 구성될 수 있다.
상기 본체 케이스와 지지부는 플라스틱 사출성형물로 구성되고, 상기 본체 케이스 또는 지지부의 일측에는 도체부재;가 부착되는 것이 바람직하다.
상기 음이온 발생부는 상기 고전압 발생모듈의 출력단에 연결된 방전핀 및 상기 방전핀에 대향하도록 배치된 대전관과, 상기 대전관에 연결되어 상기 고전압 발생모듈의 외부로 인출되고, 테프론(Teflon)에 의해 피복되어 있는 접속 케이블과, 상기 접속 케이블의 끝단에 연결되어 상기 본체 케이스의 외부로 노출되는 스 틸 화이버(Steel fiber)를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본체 케이스와, 상기 본체 케이스에 내장된 고전압 발생모듈과, 상기 고전압 발생모듈의 출력단에 연결된 음이온 발생부와, 상기 본체 케이스를 지지하는 지지부를 포함하는 음이온 발생장치에 있어서, 상기 본체 케이스와 지지부는 플라스틱 사출성형물이며, 접지를 위해 상기 본체 케이스 또는 지지부의 일측에 부착된 도체부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 음이온 발생장치가 제공된다.
상기 도체부재는 구리판으로 이루어지고, 상기 지지부에는 일면이 상기 구리판을 덮도록 부착된 양면 테이프;가 마련되는 것이 바람직하다.
상기 도체부재는 상기 고전압 발생모듈의 전원입력단자부 중 어느 한 쪽 단자로부터 상기 고전압 발생모듈 내부로 연장된 배선에 그 일부가 개재되어 연결되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 음이온 발생장치에 장착되어 음이온 발생부에 고전압을 공급하는 고전압 발생모듈로서, 직류전원을 입력받기 위한 전원입력단자부; 상기 전원입력단자부를 통해 입력되는 직류전원을 설정된 주파수로 발진시키는 발진부; 상기 발진부에 의해 발진된 전압을 승압하는 트랜스를 구비한 고전압 승압부; 상기 고전압 승압부에 의해 승압된 전압을 배가시키는 배전압부; 상기 전원입력단자부와 발진부 사이에 개재되어 역전압을 차단하는 다이오드를 구비한 역전압 방지부; 및 상기 전원입력단자부와 발진부 사이에 개재되어 고조파 역류를 억제하는 커패시터를 구비한 고조파 방지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 음이온 발생장치의 고전압 발생모듈이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 음이온 발생장치의 음이온 발생부에 고전압을 공급하는 고전압 발생모듈에 내장되는 PCB 실장구조로서, 직류전원을 입력받기 위한 전원입력단자부; 상기 전원입력단자부를 통해 입력되는 직류전원을 설정된 주파수로 발진시키는 발진부; 상기 발진부에 의해 발진된 전압을 승압하는 트랜스를 구비한 고전압 승압부; 및 상기 고전압 승압부에 의해 승압된 전압을 배가시키는 다이오드 배전압회로를 구비한 배전압부;가 PCB 상에 실장되고, 상기 PCB의 몸체 일부가 절개되어 절연용 공극부가 형성되고, 상기 다이오드 배전압회로를 이루는 다이오드들은 그 양쪽 리드 사이에 상기 절연용 공극부가 위치하도록 상기 절연용 공극부를 가로질러 걸쳐지도록 실장된 것을 특징으로 하는 고전압 발생모듈의 PCB 실장구조가 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본체 케이스와, 상기 본체 케이스에 내장된 고전압 발생모듈과, 상기 고전압 발생모듈의 출력단에 연결된 음이온 발생부와, 상기 본체 케이스를 지지하는 지지부를 포함하는 음이온 발생장치에 있어서, 상기 본체 케이스 또는 지지부의 일측에 부착된 도체부재;를 포함하고, 상기 도체부재가, 상기 고전압 발생모듈의 전원입력단자부 중 어느 한 쪽 단자로부터 상기 고전압 발생모듈 내부로 연장된 배선에 전기적으로 접속된 것을 특징으로 하는 음이온 발생장치가 제공된다.
상기 도체부재의 일면은 상기 전원입력단자부의 단자 쪽에 접속되고, 상기 도체부재의 타면은 상기 고전압 발생모듈 내부로 인입된 배선에 접속되는 것이 바 람직하다.
본 발명에 따른 음이온 발생장치는 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 고압방전용 고전압이 전원입력단으로 역류하는 현상을 방지하고 고조파에 의한 발진전압 불안정 문제를 해소함으로써 종래에 비해 높은 고전압을 음이온 발생부에 안정적으로 공급할 수 있으므로 가정, 사무실 또는 차량의 실내에 적합한 충분한 양의 음이온을 방출시킬 수 있다.
둘째, 고전압 발생모듈의 PCB 실장구조를 개선하여 트랜스 후단에서 스파크가 발생하는 현상을 억제함으로써 오존 등과 같은 유해물질의 발생을 방지할 수 있으므로 친환경적인 음이온 발생장치를 제공할 수 있다.
셋째, 스파크의 억제를 통해 발진용 트랜지스터나 승압용 트랜스가 발열되는 현상을 방지할 수 있으므로 고전압 발생모듈의 내구성을 높일 수 있다.
넷째, 고전압 발생모듈과 스틸 화이버 사이에 테프론 재질로 피복된 접속 케이블을 사용함으로써 본체 케이스를 통한 고압전기의 누전을 효과적으로 방지할 수 있다.
다섯째, 플라스틱 사출성형물로 이루어진 본체 케이스에 대한 불요 전하 대전을 억제하여 유해물질 분해성능이 저하되는 문제를 해소할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거 나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 음이온 발생장치의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 음이온 발생장치는 소정 형상의 본체 케이스(10)와, 본체 케이스(10)에 내장된 고전압 발생모듈(11)과, 접속 케이블(12)을 통해 고전압 발생모듈(11)에 연결되고 끝단이 본체 케이스(10)의 외부로 노출되어 음이온을 방출하는 스틸 화이버(Steel fiber)(13)와, 본체 케이스(10)를 지지하는 지지부(14)를 포함한다.
본체 케이스(10)는 가정이나 사무실의 실내, 또는 차량의 대쉬보드 위나 천정에 간편히 설치될 수 있도록 경박단소형으로 플라스틱 사출성형된 구조를 갖는 것이 바람직하다.
설치 대상물에 대하여 본체 케이스(10)를 지지하는 지지부(14)는 플라스틱 사출성형물로 구성되고, 본체 케이스(10)를 상하 혹은 좌우로 각도 조절할 수 있도록 본체 케이스(10)에 힌지결합되는 것이 바람직하다. 또한, 음이온 발생장치의 장착 편의를 도모하기 위해 상기 지지부(14)의 최하단에는 양면 테이프(미도시)가 마 련되는 것이 바람직하다.
본체 케이스(10)를 플라스틱 사출성형물과 같은 절연체로 구성하는 경우, 본체 케이스(10)는 그에 내장된 고전압 발생모듈(11)의 강한 전기장(Electric field) 내에 놓여져서 유전체(Dielectric substance)의 특성을 나타내게 되고, 그로 인해 본체 케이스(10) 및 지지부(14)의 표면에는 음이온의 방출성능을 억제시킬 수 있는 다량의 불요 전하가 유도된다.
상기와 같은 정전유도 현상을 고려하여, 본체 케이스(10)나 지지부(14)의 일측에는 예컨대, 구리판에 해당하는 도체부재(15)가 부착된다. 바람직하게, 도체부재(15)는 접지(Earth)를 통해 본체 케이스(10)의 전위를 0으로 유지하기 위한 용도로 사용될 수 있다. 비록 도면에는 도체부재(15)가 지지부(14)의 바닥면에 부착된 예가 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고 도체부재(15)는 본체 케이스(10)의 내부면에 긴밀히 접촉되도록 부착되는 것도 가능하다.
음이온 발생장치의 장착을 위해 지지부(14)의 최하단에 양면 테이프가 사용되는 경우, 도체부재(15)는 지지부(14)와 양면 테이프 사이에 개재되도록 부착된다. 고전압이 사용되는 특성상 이 경우에도 문제없이 도체부재(15) 및 양면 테이프를 통한 접지가 이루어지게 된다. 이때 양면 테이프의 바깥층은 예컨대, 차량의 대쉬보드와 같이 접지가 되어 있는 부분에 부착되어야 함은 물론이다.
직류전원을 사용하는 직류형 고전압 발생모듈(11)의 경우, 도체부재(15)는 도 3에 도시된 바와 같이 고전압 발생모듈(11)의 전원입력단자부(90) 중 어느 한 쪽 단자로부터 상기 고전압 발생모듈(11) 내부로 연장된 배선에 개재되어 전기적으 로 연결되는 것이 바람직하다. 즉, 구리판 형태의 도체부재(15)가 제공되는 경우, 구리판의 일면은 배선에 의해 전원입력단자부(90)의 한 쪽 단자 쪽에 연결되고, 구리판의 타면은 배선에 의해 고전압 발생모듈(11) 내부로 연장되어, 바람직하게 그라운드 단자에 연결된다. 이와 같은 접속 구조에 따르면 도체부재(15)의 접지성능을 높여 본체 케이스(10) 표면에 불요 전하가 축적되는 것을 효과적으로 억제할 수 있으므로 음이온 방출성능을 더욱 향상시킬 수 있다. 음이온 발생장치가 가정이나 사무실 등에 사용되는 경우, 도체부재(15)에는 소정의 접지선이 추가로 연결되어 전원 콘센트의 접지단자나 기타 접지수단에 연결되는 것도 가능하다.
고전압 발생모듈(11)은 소정의 전원 아답터나 차량의 시거잭(Cigar jack) 등을 통해 공급되는 직류 전압(Vin)을 그 전원입력단자부(90)에 입력받은 후 발진, 승압 및 배압 처리를 순차적으로 수행하여 바람직하게, 6~8㎸의 고전압(Vout)을 안정적으로 출력한다. 이를 위해, 고전압 발생모듈(11)은 도 2에 도시된 바와 같이 고조파 방지부(100), 역전압 방지부(101), 발진부(102), 고전압 승압부(103) 및 배전압부(104)를 포함한다. 고전압 발생모듈(11)의 보다 상세한 구성이 도 3에 도시되어 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 먼저 발진부(102)는 전원입력단자부(90)를 통해 입력되는, 예컨대 12V의 직류전원을 미리 설정된 주파수로 발진시켜 고전압 승압부(103)의 트랜스(T1)로 제공한다. 이와 같이 직류전원을 일정 주파수로 발진시키면 전력소모 절감과 파형 안정화 측면에서 유리한 이점이 있다. 발진부(102)는 트 랜지스터(Q1)와, 트랜지스터(Q1)의 컬렉터 단자(2)에 병렬연결된 인덕턴스(L) 성분과 커패시터(C1)를 포함하는 LC 발진회로에 의해 구성된다. 트랜지스터(Q1)의 베이스 단자(3)에 연결된 저항(R1,R2)과 커패시터(C1)에 의해 결정되는 시정수(Time constant)를 최적화하면 발진특성을 향상시킬 수 있다. 여기서, LC 발진회로 자체의 동작과정은 널리 공지되어 있으므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
고전압 승압부(103)는 발진부(102)에 의해 발진된 전압을 고전압으로 승압하기 위한 승압용 트랜스(T1)를 포함하여 구성된다. 트랜스(T1)에 의해 승압된 전압은 고전압 승압부(103)의 후단에 연결된 배전압부(104)의 다이오드 배전압회로에 의해 배가되어 가정, 사무실 또는 차량의 실내에 충분한 음이온을 공급할 수 있는 고전압으로 변환된다. 여기서, 배전압부(104)를 이루는 다이오드 배전압회로 자체의 동작과정은 널리 공지되어 있으므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
트랜스(T1)의 1, 2차 코일 권선비와 다이오드 배전압회로의 다이오드(D2~D5) 및 커패시터(C2~C5)는 일반적인 가정, 사무실 또는 차량 등의 실내 체적을 감안하여 충분한 음이온을 발생시킬 수 있는 최적치인 6~8㎸의 고전압을 출력할 수 있는 구성을 갖는 것이 바람직하다.
배전압부(104)를 이루는 다이오드 배전압회로에 있어서, 다이오드(D2~D5)는 PCB(200) 실장시 도 4에 도시된 바와 같은 실장구조를 갖는 것이 바람직하다. 즉, 6~8㎸의 고전압 발생시에는 다이오드(D2~D5)와 커패시터(C2~C5)의 연결지점(a,b,c,d,e,f,g)에서 커패시터(C2~C5)의 방전에 의해 스파크가 발생하게 되므로 인접하는 커패시터들을 상호 공간적으로 이격시켜 두는 것이 바람직하다. 이를 위 해, PCB(200)는 몸체의 가장자리 일부로부터 안쪽으로 길게 소정 패턴으로 요입되게 절개되어 절연용 공극부(201)와 상기 절연용 공극부(201)를 사이에 두고 공간적으로 분리되는 두 개의 몸체영역(200a,200b)을 포함하도록 구성된다. 또한, 다이오드 배전압회로를 이루는 다이오드(D2~D5)는 양쪽 리드 사이에 절연용 공극부(201)가 위치하도록 절연용 공극부(201)를 가로질러 양쪽 몸체영역(200a,200b)에 걸쳐지도록 실장된다.
상기 절연용 공극부(201)는 트랜스(T1)가 실장되는 부분까지 요입되어 트랜스(T1)의 절연 및 방열 특성을 향상시키는 것이 바람직하다.
배전압부(104)의 출력단에는 공지된 바와 마찬가지로 방전핀과 대전관을 구비한 음이온 발생부(105)가 연결된다. 음이온 발생부(105)의 방전핀은 배전압부(104)의 출력단과 연결되고, 대전관은 접속 케이블(12)을 통해 스틸 화이버(13)와 연결된다. 따라서, 배전압부(104)의 출력단을 통해 고전압이 인가되면 방전핀과 대전관 사이의 고압방전에 의해 스틸 화이버(13)의 끝단에서 다량의 음이온이 방출된다. 여기서, 접속 케이블(12)은 본체 케이스(10)와의 충분한 절연을 위해 외경 3mm 정도의 테프론(Teflon)으로 피복된 구조를 갖는 것이 바람직하다.
한편, 전원입력단자부(90)와 발진부(102) 사이에는 역전압 방지부(101) 및 고조파 방지부(100)가 개재되어 역전압을 차단하고 고조파의 역류를 방지하는 기능을 제공한다. 여기서, 역전압 방지부(101)와 고조파 방지부(100)의 선,후 배치관계가 도면에 도시된 것에 한정되지 않고 상호 바뀔 수도 있음은 물론이다.
역전압 방지부(101)는 전원입력단자부(90)의 (+) 단자에 대하여 순방향으로 연결되는 다이오드(D1)로 구성되어 전원입력단자부(90) 쪽으로 역류하는 고전압을 차단한다. 여기서, 다이오드(D1)가 실장되는 부분의 PCB(200) 몸체는 전술한 바와 마찬가지로 절연용 공극부(202)를 형성하여 절연 및 방열 효과를 제공하는 것이 바람직하다. 아울러, 상기 발진부(102)에 마련된 트랜지스터(Q1)의 이미터 단자(1)와 베이스 단자(3) 사이에 연결되는 정전압용 제너다이오드(ZD1)이 실장되는 부분의 PCB(200) 몸체 또한 절연용 공극부(203)를 형성하여 절연 및 방열 효과를 제공하는 것이 바람직하다.
고조파 방지부(100)는 전원입력단자부(90)에 대하여 병렬연결된 커패시터로 구성되어 전원입력단자부(90) 쪽으로 역류하는 고조파 성분을 제거한다. 고전압 발생모듈(11)의 최종단에서 6~8㎸의 고전압이 발생하는 것을 감안할 때, 고조파 방지부(100)는 각각 470㎌의 용량을 갖는 한 쌍의 커패시터를 상호 병렬연결하여 구성하는 것이 바람직하다.
고전압 발생모듈(11)을 이루는 상기 발진부(102), 고전압 승압부(103), 배전압부(104), 역전압 방지부(101) 및 고조파 방지부(100)는 PCB(200) 상에 실장되어 컴팩트한 형태로 구성된다. 부가적으로, PCB(200)에는 상기 음이온 발생부(105)도 함께 실장되는 것이 바람직하다.
최종적으로 상기 PCB(200)는 내열성 수지가 첨가된 에폭시 수지나 내열성 우레탄 수지를 포함하는 몰딩재에 의해 몰딩(Molding) 처리됨으로써 고전압에 의한 스파크 방지성능이 더욱 향상될 수 있다. 이때, PCB(200)의 솔더링(Soldering)면과 절연용 공극부(201,202,203)는 몰딩재에 의해 덮히거나 충진되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 음이온 발생장치(I)는 예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이 차량 내에 장착되어 사용될 수 있다. 이때 전원은 차량용 시거잭(C)을 통해 차량으로부터 12V의 직류전원을 공급받게 된다. 전원의 공급시 고전압 발생모듈(11)에서는 발진, 승압 및 배압 처리를 순차적으로 수행하여 12V 직류전원을 소정 설정 주파수를 갖는 6~8㎸의 고전압으로 변환한다. 고전압 발생모듈(11)에는 고전압 발생시 배전압부에서 발생되는 스파크를 방지하기 위한 상술한 PCB 실장구조와 몰딩구조가 마련되므로 6~8㎸의 고전압이 발생되더라도 스파크에 의한 고전압 발생모듈의 파괴나 부품 소실이 방지된다. 또한 고전압 발생모듈(11)에는 고조파 방지부(100)와 역전압 방지부(101)가 구비되므로 고압의 역전압이나 고조파 역류를 방지할 수 있다.
고전압 발생모듈(11)에서 발생된 고전압 전원은 바람직하게 고전압 발생모듈(11)과 함께 몰딩처리되어 있는 음이온 발생부(105)로 공급되어 고전압 방전을 유발하게 되고, 이때 발생되는 다수의 음이온은 스틸 화이버(13)를 통해 본체 케이스(10) 외부로 방출된 후 차량의 실내공간 내에 확산되어 공기정화작용을 하게 된다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면 교류전원을 사용하는 고전압 발생모듈을 구비한 음이온 발생장치가 제공된다.
직류전원을 사용하는 고전압 발생모듈을 구비한 경우와 마찬가지로, 교류형 고전압 발생모듈을 구비한 음이온 발생장치에 있어서 본체 케이스(10)에는 예컨대, 구리판에 해당하는 도체부재(15)가 부착되어 본체 케이스(10) 표면에서의 정전유도 에 의한 유해물질 분해성능 저하 현상을 억제하게 된다.
도체부재(15)는 도 6에 도시된 바와 같이 고전압 발생모듈(11)의 전원입력단자부(90') 중 어느 한 쪽 단자로부터 상기 고전압 발생모듈(11)의 내부 회로로 연장된 배선에 개재되어 전기적으로 연결된다. 여기서, 도체부재(15)는 본체 케이스(10)의 표면에 존재하는 불요 전하를 제거하거나 그 전하 분포를 효과적으로 변화시키기 위해 본체 케이스(10)의 내부면에 긴밀히 접촉되게 설치되는 것이 바람직하다.
음이온 발생장치의 교류형 고전압 발생모듈(11)은 예컨대, 가정용 220V에 해당하는 교류전압을 그 전원입력단자부(90')에 입력받은 후 발진, 승압 및 배압 처리를 순차적으로 수행하여 바람직하게, 6~8㎸의 고전압을 안정적으로 출력한다. 이를 위해, 고전압 발생모듈(11)은 도 6에 도시된 바와 같이 전원입력단자부(90')로부터 입력되는 교류전압을 안정적으로 발진시키는 발진부(102')와, 발진 전압을 트랜스의 전압변환비에 따라 승압하는 고전압 승압부(103')와, 트랜스 2차측 출력전압을 배가시켜 충분한 음이온을 공급할 수 있는 고전압으로 변환하는 배전압부(104')를 포함한다. 이와 같은 고전압 발생모듈(11)의 기본적 구성은 이미 공지되어 있으므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. 부가적으로, 고전압 발생모듈(11)에는 고전압 발생시 배전압부(104')에서 발생되는 스파크를 방지하기 위한 전술한 실시예의 PCB 실장구조와 몰딩구조가 구비될 수 있다.
교류형 고전압 발생모듈을 구비한 음이온 발생장치는 교류전원을 사용하는 가정이나 사무실의 실내에 설치되어 동작된다. 전원의 공급시 고전압 발생모듈(11) 은 발진, 승압 및 배압 처리를 순차적으로 수행하여 예컨대, 220V의 교류전원을 소정 설정 주파수를 갖는 6~8㎸의 고전압으로 변환한다.
고전압 발생모듈(11)에서 발생된 고전압 전원은 바람직하게 고전압 발생모듈(11)과 함께 몰딩처리되어 있는 음이온 발생부(105)로 공급된다. 이에 따라, 음이온 발생부(105)에서는 고전압 방전이 발생하게 되고, 이때 발생되는 다수의 음이온은 스틸 화이버(13)를 통해 본체 케이스(10) 외부로 방출된 후 실내공간 내에 확산되어 공기정화작용을 하게 된다.
상기 음이온 방출 과정에서, 음이온 발생장치의 본체 케이스(10) 내부면에는 고전압 발생모듈(11)의 한 쪽 전원 입력선에 접속되는 도체부재(15)가 부착되어 본체 케이스(10) 표면에 존재하는 불요 전하를 제거하거나 전하 분포를 변화시키는 작용을 하게 된다. 따라서, 불요 전하에 의한 유해물질 분해성능의 저하 현상이 억제되어 공기정화작용이 원활하게 지속될 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 상술한 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 음이온 발생장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에서 고전압 발생모듈의 기능적 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제공되는 직류형 고전압 발생모듈의 회로 구성도이다.
도 4는 도 3에 도시된 고전압 발생모듈을 구성하는 소자들의 PCB 실장 구조도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 음이온 발생장치의 설치예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제공되는 교류형 고전압 발생모듈의 회로 구성도이다.
<도면의 주요 참조 부호에 대한 설명>
10: 본체 케이스 11: 고전압 발생모듈
12: 접속 케이블 13: 스틸 화이버
14: 지지부 15: 도체부재
90,90': 전원입력단자부 100: 고조파 방지부
101: 역전압 방지부 102,102': 발진부
103,103': 고전압 승압부 104,104': 배전압부
105: 음이온 발생부 200: PCB
201,202,203: 절연용 공극부 I: 음이온 발생장치
C: 시거잭

Claims (14)

  1. 본체 케이스와, 상기 본체 케이스에 내장된 고전압 발생모듈과, 상기 고전압 발생모듈의 출력단에 연결된 음이온 발생부와, 상기 본체 케이스를 지지하는 지지부를 포함하는 음이온 발생장치에 있어서,
    상기 고전압 발생모듈은,
    직류전원을 입력받기 위한 전원입력단자부;
    상기 전원입력단자부를 통해 입력되는 직류전원을 설정된 주파수로 발진시키는 발진부;
    상기 발진부에 의해 발진된 전압을 승압하는 트랜스를 구비한 고전압 승압부;
    상기 고전압 승압부에 의해 승압된 전압을 배가시키는 배전압부;
    상기 전원입력단자부와 발진부 사이에 개재되어 역전압을 차단하는 다이오드를 구비한 역전압 방지부; 및
    상기 전원입력단자부와 발진부 사이에 개재되어 고조파 역류를 억제하는 커패시터를 구비한 고조파 방지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 음이온 발생장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배전압부는 다이오드 배전압회로를 포함하고,
    상기 발진부, 고전압 승압부, 배전압부, 역전압 방지부 및 고조파 방지부는 인쇄회로기판(PCB) 위에 실장되며,
    상기 PCB는 몸체 일부가 절개되어 절연용 공극부가 형성되고,
    상기 다이오드 배전압회로를 이루는 다이오드들은 그 양쪽 리드 사이에 상기 절연용 공극부가 위치하도록 상기 절연용 공극부를 가로질러 걸쳐지도록 실장된 것을 특징으로 하는 음이온 발생장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 고전압 발생모듈의 외부는 내열성 수지가 첨가된 에폭시 수지나 우레탄 수지를 포함하는 몰딩재에 의해 몰딩 처리되되, 상기 몰딩재에 의해 상기 PCB의 솔더링(Soldering)면이 덮힘과 아울러 상기 절연용 공극부가 충진된 것을 특징으로 하는 음이온 발생장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전원입력단자부에는 12V의 직류전원이 입력되고,
    상기 트랜스와 배전압부에 의해 상기 고전압 발생모듈의 출력단에서 6~8㎸의 고전압이 출력되고,
    상기 고조파 방지부는, 각각 470㎌의 용량을 갖는 한 쌍의 커패시터가 상호 병렬연결되어 상기 고조파 역류를 억제하는 것을 특징으로 하는 음이온 발생장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 본체 케이스와 지지부는 플라스틱 사출성형물이며,
    상기 본체 케이스 또는 지지부의 일측에 부착된 도체부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음이온 발생장치.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 음이온 발생부는,
    상기 고전압 발생모듈의 출력단에 연결된 방전핀 및 상기 방전핀에 대향하도록 배치된 대전관과,
    상기 대전관에 연결되어 상기 고전압 발생모듈의 외부로 인출되고, 테프론(Teflon)에 의해 피복되어 있는 접속 케이블과,
    상기 접속 케이블의 끝단에 연결되어 상기 본체 케이스의 외부로 노출되는 스틸 화이버(Steel fiber)를 포함하는 것을 특징으로 하는 음이온 발생장치.
  7. 음이온 발생장치에 장착되어 음이온 발생부에 고전압을 공급하는 고전압 발생모듈에 있어서,
    직류전원을 입력받기 위한 전원입력단자부;
    상기 전원입력단자부를 통해 입력되는 직류전원을 설정된 주파수로 발진시키는 발진부;
    상기 발진부에 의해 발진된 전압을 승압하는 트랜스를 구비한 고전압 승압부;
    상기 고전압 승압부에 의해 승압된 전압을 배가시키는 배전압부;
    상기 전원입력단자부와 발진부 사이에 개재되어 역전압을 차단하는 다이오드를 구비한 역전압 방지부; 및
    상기 전원입력단자부와 발진부 사이에 개재되어 고조파 역류를 억제하는 커패시터를 구비한 고조파 방지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 음이온 발생장치의 고전압 발생모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 배전압부는 다이오드 배전압회로를 포함하고,
    상기 발진부, 고전압 승압부, 배전압부, 역전압 방지부 및 고조파 방지부는 인쇄회로기판(PCB) 위에 실장되며,
    상기 PCB는 몸체 일부가 절개되어 절연용 공극부가 형성되고,
    상기 다이오드 배전압회로를 이루는 다이오드들은 그 양쪽 리드 사이에 상기 절연용 공극부가 위치하도록 상기 절연용 공극부를 가로질러 걸쳐지도록 실장된 것을 특징으로 하는 음이온 발생장치의 고전압 발생모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    모듈 외부가 내열성 수지가 첨가된 에폭시 수지나 우레탄 수지를 포함하는 몰딩재에 의해 몰딩처리 되되, 상기 몰딩재에 의해 상기 PCB의 하면과 상기 절연용 공극부가 충진된 것을 특징으로 하는 음이온 발생장치의 고전압 발생모듈.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 전원입력단자부에는 12V의 직류전원이 입력되고,
    상기 트랜스와 배전압부에 의해 상기 고전압 발생모듈의 출력단에서 6~8㎸의 전압이 출력되고,
    상기 고조파 방지부는, 각각 470㎌의 용량을 갖는 한 쌍의 커패시터가 상호 병렬연결되어 상기 고조파 역류를 억제하는 것을 특징으로 음이온 발생장치의 고전압 발생모듈.
  11. 음이온 발생장치의 음이온 발생부에 고전압을 공급하는 고전압 발생모듈에 내장되는 PCB 실장구조에 있어서,
    직류전원을 입력받기 위한 전원입력단자부;
    상기 전원입력단자부를 통해 입력되는 직류전원을 설정된 주파수로 발진시키는 발진부;
    상기 발진부에 의해 발진된 전압을 승압하는 트랜스를 구비한 고전압 승압부; 및
    상기 고전압 승압부에 의해 승압된 전압을 배가시키는 다이오드 배전압회로를 구비한 배전압부;가 PCB 상에 실장되고,
    상기 PCB의 몸체 일부가 절개되어 절연용 공극부가 형성되고,
    상기 다이오드 배전압회로를 이루는 다이오드들은 그 양쪽 리드 사이에 상기 절연용 공극부가 위치하도록 상기 절연용 공극부를 가로질러 걸쳐지도록 실장된 것 을 특징으로 하는 고전압 발생모듈의 PCB 실장구조.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전원입력단자부와 발진부 사이에 개재되어 역전압을 차단하는 다이오드를 구비한 역전압 방지부; 및
    상기 전원입력단자부와 발진부 사이에 개재되어 고조파 역류를 억제하는 커패시터를 구비한 고조파 방지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 발생모듈의 PCB 실장구조.
  13. 본체 케이스와, 상기 본체 케이스에 내장된 고전압 발생모듈과, 상기 고전압 발생모듈의 출력단에 연결된 음이온 발생부와, 상기 본체 케이스를 지지하는 지지부를 포함하는 음이온 발생장치에 있어서,
    상기 본체 케이스 또는 지지부의 일측에 부착된 도체부재;를 포함하고,
    상기 도체부재가, 상기 고전압 발생모듈의 전원입력단자부 중 어느 한 쪽 단자로부터 상기 고전압 발생모듈 내부로 연장된 배선에 전기적으로 접속된 것을 특징으로 하는 음이온 발생장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 본체 케이스와 지지부는 플라스틱 사출성형물이며,
    상기 도체부재의 일면은 상기 전원입력단자부의 단자 쪽에 연결되고, 상기 도체부재의 타면은 상기 고전압 발생모듈 내부로 인입된 배선에 연결된 것을 특징으로 하는 음이온 발생장치.
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