KR20090067402A - 이온 발생장치 및 그 제어방법 - Google Patents

이온 발생장치 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이온 발생장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히 본 발명은 침상전극 및 접지전극에 인가되는 음의 고전압을 가변시킬 수 있는 구성을 구비한다. 본 발명은 작동모드가 제균 모드인 경우에는 침상전극 및 접지전극에 정상적인 음의 고전압을 인가하여 양이온과 음이온을 정상적으로 발생시킴으로써 공기 중의 세균을 제거하고 작동모드가 피부보호모드인 경우에는 상대적으로 낮은 음의 고전압을 인가하여 음이온의 발생을 최대한 억제함으로써 피부의 활성산소를 중화시킨다.

Description

이온 발생장치 및 그 제어방법{Ion generating device and method of controlling the same}
본 발명은 이온 발생장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양이온과 음이온을 발생시키는 이온 발생장치 및 그 제어방법을 관한 것이다.
일반적으로, 양이온과 음이온을 모두 발생시켜 살균할 수 있는 이온 발생장치가 개발되었다. 양이온과 음이온을 모두 발생시킬 수 있는 이온 발생장치에 대해서는 대한민국 공개특허공보 제2006-10234호에 상세히 개시되어 있다.
이러한 이온 발생장치는 방전전극 및 유도전극에 양의 고전압을 인가하여 양이온을 발생시키고 침상전극 및 접지전극에 음의 고전압을 인가하여 음이온과 전자를 발생시킨다. 이때, 발생된 양이온은 수소이온(H+)이온이고, 음이온은 활성산소의 일종인 슈퍼옥사이드 아니온(O2 -)이다. 수소이온(H+)과 전자는 결합하여 활성수소(H)를 생성한다. 이 활성수소(H)와 활성산소(O2 -)는 공기의 세균에 부착되어 산화반응을 일으킴으로써 세균을 제거한다.
최근에는 이온 발생장치에서 공기 중의 세균을 제거하는 제균 모드 외에도 피부표면에서 발생하여 피부노화에 영향을 주는 활성산호를 중화시켜 피부를 보호하는 피부보호모드를 필요로 하고 있다.
피부표면에서 발생하는 피부노화의 원인물질인 활성산소를 중화시키기 위해서는 활성수소의 발생량은 높이고 활성산소의 발생량은 최대한 줄여야 한다. 하지만, 종래에는 활성수소의 발생량을 높이려면 활성산소의 발생량도 함께 높아져 피부표면에서 그 성능이 감소될 우려가 있다. 따라서, 이온 발생장치가 제균 동작보다 피부보호 동작을 중점을 두는 작동을 하는 동안에는 활성산소의 발생량을 최대한 줄일 수 있는 방법이 필요하다.
그러나, 종래에는 침상전극 및 접지전극에 인가되는 음의 고전압을 가변시킬 수 없기 때문에 활성산소의 발생량을 조절할 수 없다.
따라서, 본 발명의 목적은 작동모드에 따라 침상전극 및 접지전극에 인가되는 음의 고전압을 가변시켜 음이온의 발생을 제어할 수 있는 이온 발생장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이온 발생장치는 전원을 제공받아 양이온을 발생시키는 양이온발생부와, 전원을 제공받아 음이온과 전자를 발생시키는 음이온발생부와, 상기 음이온발생부에 제공되는 전압을 가변시키는 전압가변부 와, 작동모드에 따라 상기 전압가변부를 제어하여 상기 음이온의 발생량을 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 작동모드를 사용자로부터 입력받는 입력부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 작동모드는 상기 양이온, 음이온 및 전자를 발생시키기 위한 제1 모드와, 상기 양이온 및 전자만을 발생시키기 위한 제2 모드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제어부는 상기 제2 모드시 상기 음이온발생부에 제공되는 전압이, 상기 제1 모드시 상기 음이온발생부에 제공되는 전압보다 낮도록 상기 전압가변부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 이온 발생장치의 제어방법은 전원을 제공받아 양이온을 발생시키는 양이온발생부와, 음이온 및 전자를 발생시키는 음이온발생부를 포함하고, 작동모드별로 상기 음이온발생부에 제공되는 전압이 서로 다르게 설정된 이온 발생장치의 제어방법에 있어서, 이온발생시 작동모드를 판단하는 단계와, 상기 판단된 작동모드에 기초하여 상기 양이온발생부 및 음이온발생부에 공급되는 전압을 각각 결정하는 단계와, 상기 결정된 전압을 상기 양이온발생부와 상기 음이온발생부에 각각 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 모드 판단단계는, 상기 작동모드가 상기 양이온, 음이온 및 전자를 발생시키기 위한 제1 모드인지 상기 양이온 및 전자만을 발생시키기 위한 제2 모드인지를 판단하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 결정단계는, 상기 작동모드가 제1 모드인 경우, 상기 양이온발생부에 제공되는 전압을 제1 값으로, 상기 음이온발생부에 제공되는 전압값을 제2 값으로 결정하고, 상기 작동모드가 제2 모드인 경우, 상기 양이온발생부에 제공되는 전압을 상기 제1 값으로, 상기 음이온발생부에 제공되는 전압값을 상기 제2 값보다 낮게 설정된 제3 값으로 결정하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제3 값은 상기 음이온발생부에서 전자만을 발생시키도록 미리 설정된 값인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 침상전극 및 접지전극에 인가되는 음의 고전압을 가변시킬 수 있는 구성을 구비하고, 작동모드가 제균 모드인 경우에는 침상전극 및 접지전극에 정상적인 음의 고전압을 인가하고, 작동모드가 피부보호 모드인 경우에는 상대적으로 낮은 음의 고전압을 인가함으로써 제균 모드에서는 양이온과 음이온이 정상적으로 발생하여 공기 중의 세균을 제거할 수 있고 피부보호모드에서는 음이온의 발생을 최대한 억제하여 양이온을 이용하여 피부의 활성산소를 중화시킬 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이온 발생장치를 도시한 것이고, 도 1은 이온 발생장치의 구성을 도시한 것이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 이온 발생장치는 받침대(10)의 상면에 설치된 세라믹 플레이트(11)와, 세라믹 플레이트(11)로부터 소정거리 이격되어 설치되는 침상전극(12)과, 세라믹 플레이트(11) 및 침상전극(12)에서 발생되는 이온의 확산범위를 일정한 공간내로 한정하기 위한 커버(13)를 포함하여 이루어진다.
받침대(10)의 상면에는 세라믹 플레이트(11)를 설치하기 위해 함몰된 공간이 마련되며, 이 공간에 세라믹 플레이트(11)를 삽입 설치한다. 세라믹 플레이트(11)는 양이온을 발생시키기 위한 부분으로, 세라믹 플레이트(11)의 내부 상부에는 방전전극(14)이 마련되고, 내부 중앙에는 유도전극(15)이 마련된다. 또한, 방전전극(14)과 유도전극(15)을 제외한 부분은 세라믹으로 보호층을 형성한다.
방전전극(14)과 유도전극(15) 사이에는 양의 고전압(+V)이 인가된다. 방전전극(14)과 유도전극(15)의 사이에 양의 고전압이 인가되면, 세라믹 플레이트(11)에서는 플라즈마 방전에 의해 양이온이 발생한다.
침상전극(12)과 접지전극(17) 사이에는 음의 고전압(-V)이 인가된다. 침상전극(12)에 음의 고전압이 인가되면 플라즈마 방전에 의해 전자 및 음이온을 발생시킨다.
커버(13)는 터널형상이며, 받침대(10) 상면 양측에 길이방향으로 형성된 커버레일(16)에 커버(18)의 양측하부가 슬라이딩되면서 착탈된다. 이온 발생장치에 커버(13)가 끼워진 상태에서 양이온을 발생시키고 커버(13)의 일측에서 송풍을 하 면 양이온은 커버(13)내부에서 침상전극(12) 방향으로 이동하게 되고, 침상전극(12)에서 방출된 전자와 결합하여 활성수소가 된 후 커버(13)의 타측으로 배출된다. 또한, 침상전극(12)에서 발생된 음이온도 송풍에 의해 활성수소와 함께 커버(13)의 타측으로 배출된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이온 발생장치의 제어블록도를 도시한 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 이온 발생장치는 교류전원을 제공하는 전원공급부(20)와, 양이온발생부(30)와, 음이온발생부(40)와, 전압가변부(50)와, 입력부(60)와, 제어부(70)를 포함하여 이루어진다.
양이온발생부(30)는 전원공급부(20)로부터 제공된 전원에 의하여 양이온을 발생시키며, 전원공급부(20)로부터 제공된 교류전원을 승압하는 고압트랜스(31), 이 고압트랜스(31)에서 승압된 교류전원을 직류전원으로 정류하는 정류회로(32), 이 정류회로(32)로부터 양의 고전압을 제공받는 방전전극(14) 및 유도전극(15)으로 이루어진다.
음이온발생부(40)는 전원공급부(20)로부터 제공된 전원에 의하여 음이온 및 전자를 발생시키며, 전원공급부(20)로부터 제공된 전원을 승압하는 고압트랜스(41), 이 고압트랜스(31)에서 승압된 교류전원을 직류전원으로 정류하는 정류회로(42), 이 정류회로(42)로부터 음의 고전압을 제공받는 침상전극(12) 및 접지전극(17)으로 이루어진다.
전압가변부(50)는 제어부(70)의 제어신호에 따라 전원공급부(20)로부터 음이온발생부(40)에 공급되는 전압을 가변시킨다.
입력부(60)는 사용자로부터 작동모드를 입력받기 위한 것으로, 이 작동모드는 제균 모드와 피부보호 모드를 포함하여 이루어진다. 제균 모드는 양이온과 음이온을 발생시켜 공기 중의 세균을 제거하기 위한 모드이다. 제균 모드시 이온 발생장치는 양이온, 음이온 및 전자를 발생시킨다. 피부보호 모드는 음이온의 발생을 최대한 억제하여 사용자의 피부의 활성산호를 중화시키기 위한 모드이다. 피부보호 모드시, 이온 발생장치는 양이온과 전자를 발생시킨다.
제어부(70)는 제균 모드시 전압가변부(50)를 통해 음이온발생부(40)의 침상전극(12)과 접지전극(17)사이에 정상적인 음의 고전압이 인가되도록 제어하고, 피부보호 모드시 전압가변부(50)를 통해 음이온발생부(40)의 침상전극(14)과 접지전극(17)사이에 제균 모드시의 음의 고전압보다 낮게 설정된 음의 고전압이 인가되도록 제어한다. 따라서, 제어부(70)는 사용자가 제균 모드를 선택한 경우 공기 중의 세균을 제거하기 위한 제균 동작을 수행하고, 사용자가 피부보호 모드를 선택한 경우 피부의 활성산호를 중화시키기 위한 피부보호 동작을 수행한다. 이로 인해, 사용자가 자신의 사용 환경에 맞게 이온 발생장치를 작동시킬 수 있다
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이온 발생장치의 제균 모드시 이온 발생을 도시한 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 이온 발생장치가 제균 모드로 작동하는 경우, 방전전극(14)과 유도전극(15) 사이에는 양의 고전압(일예로, +2.95±0.15kV)이 인가된다. 방전전극(14)과 유도전극(15)의 사이에 양의 고전압이 인가되면, 세라믹 플레이트(11)에서는 플라즈마 방전에 의해 공기 중의 수분(H2O)이 전리되어 수 소이온(H+)이 발생한다.
침상전극(12)과 접지전극(17) 사이에는 음의 고전압(일예로, -4.0kV±0.50kV)이 인가된다. 침상전극(12)에 음의 고전압이 인가되면 플라즈마 방전에 의해 침상전극(12)의 주위에는 양이온이 집적하고, 침상전극(12)에서 다량의 전자(e)가 공기 중으로 방출된다. 공기 중에 방출된 다량의 전자(e)는 매우 불안정하므로 산소분자(O2)에 포착되어 슈퍼옥사이드 아니온(O2 -)을 형성한다. 따라서 침상전극(12)에 음의 고전압이 인가되면 전자(e) 및 슈퍼옥사이드 아니온(O2 -)을 발생시킨다.
침상전극(12)에서 전자(e)들이 방출되면 이 전자(e)들은 세라믹 플레이트(11)에서 발생되어 침상전극(12) 주위를 지나는 수소이온(H+)과 결합하여 활성수소(H)를 만들게 된다. 이 때 세라믹 플레이트(11)에서 발생된 수소이온(H+)이 침상전극(12)에서 발생된 전자(e)와 잘 결합하도록 이온 발생장치의 일측에 송풍장치(18)를 설치하고 구동하여 강제로 수소이온(H+)을 침상전극(12)방향으로 보내줄 수도 있다.
침상전극(12)은 세라믹 플레이트(11)로부터 소정거리 이격되어 설치되는데, 침상전극(12)과 세라믹 플레이트(11)의 이격거리에 따라 세라믹 플레이트(11)에서 발생된 수소이온(H+)이 활성수소((H)로 변환되는 수가 달라지므로 세라믹 플레이 트(11)의 크기, 침상전극의 높이 등에 따라 양자의 이격거리를 조절하는 것이 바람직하다. 이처럼 세라믹 플레이트(11)에서 발생된 수소이온(H+)이 침상전극(12)에서 방출된 전자(e)와 결합하여 활성수소(H)가 됨으로써 이온 발생장치에서 최종적으로 배출되는 물질은 활성수소(H)와 슈퍼옥사이드 아니온(O2 -)이 된다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 활성수소(H)와 슈퍼옥사이드 아니온(O2 -)은 공기 중에 배출되면 공기 중에 부유하는 세균의 정전기에 의해 세균의 정전기와 반대극성을 가진 슈퍼옥사이드 아니온(O2 -)이 세균의 표면에 흡착된다. 슈퍼옥사이드 아니온(O2 -)이 세균에 흡착되면 슈퍼옥사이드 아니온(O2 -)에 의해 활성수소(H)가 슈퍼옥사이드 아니온(O2 -)에 흡착되어 하이드로페록시 라디칼(H02)을 형성한다. 슈퍼옥사이드 아니온(O2 -)의 전자(e)는 세균의 정전기와 서로 상쇄된다. 또한, 하이드로페록시 라디칼(H02)은 세균의 세포막 구성성분인 단백질에서 3개의 수소원자(H)를 빼앗아 2분자의 물(2H2O)을 만든다. 따라서 수소원자를 빼앗긴 세포막의 단백질 분자는 파괴되고, 그에 따라 세균의 세포막도 파괴되어 제균이 이루어진다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 이온 발생장치의 피부보호 모드시 이온 발생을 도시한 것이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 이온 발생장치가 피부호보 모드로 작동하는 경우, 방전전극(14)과 유도전극(15) 사이에는 양의 고전압(일예로, +2.95±0.15kV)이 인가되어 세라믹 플레이트(11)에서는 플라즈마 방전에 의해 공기 중의 수분(H2O)이 전리되어 수소이온(H+)이 발생한다.
침상전극(12)과 접지전극(17) 사이에는 제균모드 시의 음의 고전압(-4.0kV±0.50kV)보다 낮은 음의 고전압(-2.0kV±0.50kV)이 인가되어 침상전극(12)에는 전자(e)만이 발생한다. 이때, 음의 고전압(-2.0kV±0.50kV)은 슈퍼옥사이드 아니온(O2 -)을 발생시키지 않거나, 발생시킨다 하더라도 적은 양의 슈퍼옥사이드 아니온(O2 -)을 발생시키기 위한 전압값이다. 침상전극(12)에 음의 고전압(-2.0kV±0.50kV)이 인가되면 플라즈마 방전에 의해 침상전극(12)에서 다량의 전자(e)가 공기 중으로 방출된다. 침상전극(12)에서 전자(e)들이 방출되면, 이 전자(e)들은 세라믹 플레이트(11)에서 발생되어 침상전극(12) 주위를 지나는 수소이온(H+)과 결합하여 활성수소(H)를 만들게 된다. 이에 따라, 이온 발생장치에서 최종적으로 배출되는 물질은 활성수소(H)가 된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 활성수소(H)는 피부의 속의 활성산소(OH)를 결합하여 물(H2O)을 만들고 피부 속으로 활성수소(H)만을 투과 또는 활성산소의 침투를 억제하여 활성산호를 중화시킴으로써 피부를 보호한다.
도 9를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 이온 발생장치의 작동모드별 작동 을 설명하면, 먼저, 제어부(70)는 단계 S100에서 사용자로부터 작동모드를 입력받는다.
작동모드의 입력이 있으면, 제어부(70)는 단계 S110에서 사용자에 의해 입력된 작동모드가 제균모드인지 피부보호 모드인지를 판단한다.
만약, 판단결과 작동모드가 제균모드이면, 단계 S120에서 방전전극(14)과 유도전극(15)사이에 공급되는 양의 고전압을 결정하고, 이와 함께 단계 S130에서 침상전극(12)과 접지전극(17)사이에 공급되는 음의 고전압을 결정한다. 이때, 메모리에 저장된 작동모드별 전압테이블을 참조하여 양의 고전압은 일예로, +2.95±0.15kV으로, 음의 고전압은 일예로, -4.0kV±0.50kV으로 결정한다.
그런 후 단계 S140에서 방전전극(14)과 유도전극(15)사이에는 +2.95±0.15kV의 양의 고전압을, 침상전극(12)과 접지전극(17)사이에는 -4.0kV±0.50kV의 음의 고전압을 공급한다. 이에 따라, 이온 발생장치에서는 수소이온(H+), 슈퍼옥사이드 아니온(O2 -) 및 전자(e)가 발생하여 최종적으로 활성수소(H)와 슈퍼옥사이드 아니온(O2 -)이 배출된다. 이 활성수소(H)와 슈퍼옥사이드 아니온(O2 -)에 의해 공기 중의 세균이 제거된다.
한편, 판단결과 작동모드가 피부보호 모드이면, 단계 S150에서 방전전극(14)과 유도전극(15)사이에 공급되는 양의 고전압을 결정하고, 이와 함께 단계 S160에서 침상전극(12)과 접지전극(17)사이에 공급되는 음의 고전압을 결정한다. 이때, 메모리에 저장된 작동모드별 전압테이블을 참조하여 양의 고전압은 일예로, +2.95±0.15kV으로, 음의 고전압은 제균모드시의 음의 고전압( -4.0kV±0.50kV)보다 낮은 -2.0kV±0.50kV의 음의 고전압으로 결정한다.
그런 후 단계 S140에서 방전전극(14)과 유도전극(15)사이에는 +2.95±0.15kV의 양의 고전압을, 침상전극(12)과 접지전극(17)사이에는 -2.0kV±0.50kV의 음의 고전압을 공급한다. 이에 따라, 이온 발생장치에서는 수소이온(H+)과 전자(e)가 발생하여 최종적으로 활성수소(H)만이 배출된다. 이 활성수소(H)에 의해 피부 속의 활성산소를 중화시켜 피부를 보호한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이온 발생장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 이온 발생장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 이온 발생장치의 제어블록도를 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 이온 발생장치에서 제균 모드시 이온을 발생시키는 것을 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6은 도 1에 도시된 이온 발생장치에서의 제균 과정을 도시한 도면이다.
도 7은 도 1에 도시된 이온 발생장치에서 피부보호 모드시 이온을 발생시키는 것을 도시한 도면이다.
도 8은 도 1에 도시된 이온 발생장치에서의 피부보호 과정을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 이온 발생장치의 제어흐름도를 도시한 도면이다.
*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*
11 : 세라믹 플레이트 12 : 침상전극
13 : 커버 14 : 방전전극
15 : 유도전극 16 : 커버레일
17 : 접지전극 18 : 송풍장치
20 : 전원공급부 30 : 양이온발생부
40 : 음이온발생부 50 : 전압가변부
60 : 입력부 70 : 제어부

Claims (8)

  1. 전원을 제공받아 양이온을 발생시키는 양이온발생부;
    전원을 제공받아 음이온과 전자를 발생시키는 음이온발생부;
    상기 음이온발생부에 제공되는 전압을 가변시키는 전압가변부; 및
    작동모드에 따라 상기 전압가변부를 제어하여 상기 음이온의 발생량을 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 발생장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 작동모드를 사용자로부터 입력받는 입력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 발생장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 작동모드는 상기 양이온, 음이온 및 전자를 발생시키기 위한 제1 모드와, 상기 양이온 및 전자만을 발생시키기 위한 제2 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 발생장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제2 모드시 상기 음이온발생부에 제공되는 전압이, 상기 제1 모드시 상기 음이온발생부에 제공되는 전압보다 낮도록 상기 전압가변부를 제 어하는 것을 특징으로 하는 이온 발생장치.
  5. 전원을 제공받아 양이온을 발생시키는 양이온발생부와, 음이온 및 전자를 발생시키는 음이온발생부를 포함하고, 작동모드별로 상기 음이온발생부에 제공되는 전압이 서로 다르게 설정된 이온 발생장치의 제어방법에 있어서,
    이온발생시 작동모드를 판단하는 단계;
    상기 판단된 작동모드에 기초하여 상기 양이온발생부 및 음이온발생부에 공급되는 전압을 각각 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 전압을 상기 양이온발생부와 상기 음이온발생부에 각각 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 발생장치의 제어방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 모드 판단단계는, 상기 작동모드가 상기 양이온, 음이온 및 전자를 발생시키기 위한 제1 모드인지 상기 양이온 및 전자만을 발생시키기 위한 제2 모드인지를 판단하는 것을 특징으로 하는 이온 발생장치의 제어방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 결정단계는, 상기 작동모드가 제1 모드인 경우, 상기 양이온발생부에 제공되는 전압을 제1 값으로, 상기 음이온발생부에 제공되는 전압값을 제2 값으로 결정하고, 상기 작동모드가 제2 모드인 경우, 상기 양이온발생부에 제공되는 전압 을 상기 제1 값으로, 상기 음이온발생부에 제공되는 전압값을 상기 제2 값보다 낮게 설정된 제3 값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 이온 발생장치의 제어방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제3 값은 상기 음이온발생부에서 전자만을 발생시키도록 미리 설정된 값인 것을 특징으로 하는 이온 발생장치의 제어방법.
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