KR20100129355A - 클러스터 이온발생장치 - Google Patents

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KR20100129355A
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박만홍
이성식
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주식회사 성창에어텍
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Abstract

본 발명은 클러스터 이온발생장치에 관한 것으로, 에어필터의 전반부와 후반부 각각에 이온발생전극을 인접 위치되도록 하는 구조를 통해 유입된 공기에 부유하는 곰팡이나 세균의 살균과 냄새 제거는 물론 에어필터에 서식하는 곰팡이나 세균의 살균과 냄새의 제거를 통해 공기의 정화 효과를 더욱 극대화할 수 있도록 함에 있다. 이를 위해 구성되는 본 발명에 따른 클러스터 이온발생장치는 인가되는 출력전압을 통해 방전되어 양·음이온을 발생시키는 클러스터 이온발생장치에 있어서, 공기의 유입이 이루어지는 유입구측인 에어필터 전반부에 인접 위치되도록 설치되어 인가되는 출력전압을 통해 양·음이온을 발생시키는 1차 이온발생전극; 에어필터에 의해 필터링된 공기의 토출이 이루어지는 토출구측인 에어필터 후반부에 인접 위치되도록 설치되어 인가되는 출력전압을 통해 양·음이온을 발생시키는 2차 이온발생전극; 및 1차 이온발생전극과 2차 이온발생전극에 상호 다른 출력전압 또는 동일 출력전압을 인가하는 이온발생구동회로를 포함한 구성으로 이루어진다.
클러스터, 음이온, 양이온, 이온발생기

Description

클러스터 이온발생장치{Cluster ion generating drive apparatus}
본 발명은 클러스터 이온발생장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 에어필터 전·후 각각의 인접된 위치에 이온발생전극을 위치시키되 에어필터 전·후의 인접된 위치에 각각 위치된 이온발생전극의 출력 전압을 다르게 구성하여 이온발생전극을 통해 발생되는 양·음이온의 작용에 의해 공기 중의 냄새입자 및 에어필터 상에 포집된 냄새입자나 곰팡이 및 세균에 의한 악취의 제거가 이루어질 수 있도록 하여 공기의 질이 개선될 수 있도록 하는 클러스터 이온발생장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 외부온도에 관계없이 실내온도를 적절하게 조절하기 위한 에어컨디셔너나 히터 등이 설치되어 있다. 이러한 차량 실내의 공조를 위한 에어컨디셔너는 차량의 구동원인 엔진으로부터 구동력을 전달받아 구동하며 차내를 냉방상태로 공기 조화시키는 쿨링유닛과 엔진의 냉각수와 열교환시켜 자동차 실내를 난방상태로 공기 조화시키는 히터유닛으로 분리 구성되어 상황에 따라 냉·난방용 공기를 필터링하여 차실로 유입되게 함은 주지된 사실이다.
그러나, 에어필터에 포집된 먼지나 이물질 등의 오염물질은 에어필터를 교환하기 전까지 그대로 남아 있게 되어 곰팡이의 발생 등에 의하여 악취가 차량 실내 로 유입될 수 있음은 물론, 에어컨의 동작시 증발기 코어에서 발생되는 습기로 인하여 증발기 코어의 표면에는 곰팡이나 세균 등이 서식하게 되어 이로 인해 발생되는 악취 및 유해성분이 실내로 그대로 유입되는 문제점이 발생되는바, 이러한 악취 및 오염물질로 인한 공기의 오염에 의하여 운전자의 집중력이 저하되고, 불쾌감 및 각종 질병이 유발되는 문제점이 있다.
한편, 전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위하여 현재 이온발생장치가 제안되어 시판되고 있다. 이러한 이온발생장치는 양이온으로서 H+(H2O)m(m은 임의의 자연수)을, 음이온으로서 O2-(H2O)n(n은 임의의 자연수)을 발생시키는 장치를 말하는데, 이에 따라 양이온으로서의 H+(H2O)m과 음이온으로서의 O2-(H2O)n의 작용에 의해 공기 중의 부유 세균을 살균할 수 있어 공기의 질 개선에 큰 도움을 준다.
또한, 양이온으로서 H+(H2O)m(m은 임의의 자연수)과 음이온으로서 O2-(H2O)n(n은 임의의 자연수)을 발생시키는 동시에 이들 이온을 공기 중으로 송출하면 이들 이온이 화학반응을 일으켜 생성되는 활성종으로서의 과산화수소(H2O2) 또는 OH기(radical)에 의한 산화반응에 의해 공기 중에 부유하는 세균을 살균하는 기능을 갖는다. 이에 따라, 공기를 부유 세균이 없는 건강에 이로운 것으로 개량할 수 있다.
전술한 바와 같이 음이온과 양이온의 작용에 의해 공기 중의 부유 세균이 살균 제거되는 메커니즘을 살펴보면 유전체를 사이에 두고 대향하는 전극에 교류전압 을 인가하여 플라즈마 방전을 일으키면, 공기 중에 포함되어 있는 물 분자가 음이온과 양이온으로 전리되어 양이온으로는 수소 이온 수화물 H+(H2O)m이 생성되고, 음이온으로는 산소 이온 수화물 O2-(H2O)n이 생성되어 음이온과 양이온이 공기 중의 부유 세균의 표면에 부착됨으로써 활성종인 수산기(OH)나 과산화수소(H2O2)를 생성하여 세균의 세포에서 수소 원자를 빼내 살균하는 것이다. 그리고 이러한 화학반응은 산화 반응으로써 수산기(OH)에는 살균뿐만 아니라 공기 중에 포함되는 냄새의 근원이 되는 여러 가지 분자를 산화하여 무취화 하는 작용도 있다.
한편, 전술한 바와 같은 이온발생장치는 공기 중의 이온 농도를 증가시키기 위한 공기청정기나 공기조화기 등에 적용되어 가정은 물론 산업 전반에 걸쳐 광범위하게 사용되고 있다. 특히, 차량에는 클러스터(10∼150nm) 이온을 발생시켜 에어컨디셔너를 통해 유입되는 공기의 질을 개선시키기 위한 클러스터 이온발생장치의 개발이 활발히 이루어지고 있다.
전술한 바와 같이 종래의 기술에 따른 이온발생장치는 공기 중으로 송출되는 이온이 화학반응을 일으켜 생성되는 활성종으로서의 과산화수소(H2O2) 또는 OH기(radical)에 의한 산화반응을 통해 공기 중의 냄새입자를 분해시거나 공기 중의 부유하는 세균을 살균하는 기능을 갖는다.
그러나, 전술한 바와 같은 종래의 기술에 따른 이온발생장치는 에어필터와는 무관하게 설치되기 때문에 에어필터 상에 포집된 냄새입자나 곰팡이 및 세균 등에 의한 악취는 제거할 수 없다는 문제가 있어 결국, 에어필터로부터 발생되는 에어필 터 상에 포집된 냄새입자나 곰팡이 및 세균 등에 의한 악취에 의해 공기의 질 개선효과는 충분하지 않다는 문제가 있다.
또한, 전술한 바와 같이 종래의 기술에 따른 이온발생장치는 에어필터와는 무관하게 설치되기 때문에 에어필터 상에 습기로 인하여 서식하는 곰팡이나 세균 등에 의한 악취의 제거가 어려운 구조라는 문제가 있다. 따라서, 곰팡이나 세균 등에 의해 에어필터의 수명이 단축되는 문제가 발생하게 된다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 에어필터 전·후의 인접된 위치 각각에 이온발생전극을 설치하되 에어필터 전·후의 인접된 위치에 각각 설치된 이온발생전극의 출력 전압을 다르게 구성하여 이온발생전극을 통해 발생되는 양·음이온의 작용에 의해 흡입 및 토출되는 공기 중의 냄새입자를 분해하여 냄새의 제거가 이루어질 수 있도록 함은 물론 공기 중에 부유하는 곰팡이나 세균의 살균이 이루어질 수 있도록 함으로써 유입되는 공기의 질이 개선될 수 있도록 한 클러스터 이온발생장치를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명에 따른 기술의 다른 목적은 에어필터 전·후의 인접된 위치 각각에 이온발생전극을 설치하여 이온발생전극을 통해 생성되는 양·음이온의 작용을 통해 에어필터를 살균처리하여 악취의 원인인 곰팡이나 세균의 서식환경을 제거함으로써 에어필터의 수명을 연장시켜 교체주기를 늘릴 수 있도록 함에 있다.
아울러, 본 발명에 따른 기술은 공기의 입구측인 에어필터의 전반부에 설치 된 이온발생전극에 비해 공기의 토출측인 에어필터의 후반부에 설치된 이온발생전극의 출력전압을 상대적으로 낮게 설계하여 공기의 토출측인 에어필터의 후반부에서는 오존(O3)이 발생되지 않도록 함으로써 실내로 유입되는 공기 중에는 오존(O3)이 포함되지 않도록 하여 오존(O3)으로 인한 폐해를 방지할 수 있도록 함에 있다.
나아가, 본 발명에 따른 기술은 에어필터의 전반부와 후반부 각각에 이온발생전극을 인접 위치되도록 하는 구조를 통해 유입된 공기에 부유하는 곰팡이나 세균의 살균과 냄새 제거는 물론 에어필터에 서식하는 곰팡이나 세균의 살균과 냄새의 제거를 통해 공기의 정화 효과를 더욱 극대화할 수 있도록 함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 구성되는 본 발명은 다음과 같다. 즉, 본 발명에 따른 클러스터 이온발생장치는 인가되는 출력전압을 통해 방전되어 양·음이온을 발생시키는 클러스터 이온발생장치에 있어서, 공기의 유입이 이루어지는 유입구측인 에어필터 전반부에 인접 위치되도록 설치되어 인가되는 출력전압을 통해 양·음이온을 발생시키는 1차 이온발생전극; 에어필터에 의해 필터링된 공기의 토출이 이루어지는 토출구측인 에어필터 후반부에 인접 위치되도록 설치되어 인가되는 출력전압을 통해 양·음이온을 발생시키는 2차 이온발생전극; 및 1차 이온발생전극과 2차 이온발생전극에 상호 다른 출력전압 또는 동일 출력전압을 인가하는 이온발생구동회로를 포함한 구성으로 이루어진다.
전술한 바와 같은 본 발명의 구성에서 1차 이온발생전극과 2차 이온발생전극 의 출력전압은 동일 전압 또는 상호 다른 전압으로 인가될 수 있다. 이때, 1차 이온발생전극과 2차 이온발생전극의 출력전압이 상호 다른 전압으로 인가되는 경우 1차 이온발생전극의 출력전압은 2차 이온발생전극의 출력전압에 비해 2배의 출력전압으로 인가됨이 바람직하다.
한편, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 구성에서 1차 이온발생전극과 2차 이온발생전극 각각의 양전극(+)과 음전극(-)은 카본 재질의 브러시(Brush) 타입으로 이루어질 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 구성에서 이온발생구동회로는 입력 직류전원을 온/오프(On/Off)시키는 파워 제어부; 파워 제어부의 제어를 통해 교류전원 생성용 발진신호를 발생시키는 발진부; 발진부에서 생성된 발진신호에 의해 발생된 전압을 트랜스포머 1차측에 유기시키는 트랜지스터와 트랜지스터에 의해 유기된 전압을 승압시키는 승압 트랜스포머로 이루어진 승압부; 승압부에서 승압된 교류전원을 적절한 비율로 배압시켜 2차 이온발생전극에 공급하는 1차 배압부; 1차 배압부에 의해 배압된 교류전원을 2배압시켜 1차 이온발생전극에 공급하는 2차 배압부; 및 승압 트랜스포머의 1차측 권선에 인가되는 전압을 미리 정해진 기준 전압과 비교한 결과에 따라 파워 제어부의 온/오프(On/Off) 동작을 제어하는 피드백 제어부로 이루어질 수 있다.
본 발명의 클러스터 이온발생장치에 따르면 에어필터 전·후의 인접된 위치 각각에 이온발생전극을 설치하여 이온발생전극을 통해 발생되는 양·음이온의 작용 에 의해 흡입 및 토출되는 공기 중의 냄새입자를 분해하여 냄새의 제거가 이루어질 수 있도록 함으로써 유입되는 공기의 질을 개선하는 효과가 발현된다.
또한, 본 발명에 따른 기술은 에어필터 전반부와 후반부의 1, 2차 이온발생전극을 통해 발생되는 양·음이온의 작용에 의해 흡입 및 토출되는 공기 중에 부유하는 곰팡이나 세균의 살균이 이루어질 수 있도록 하는 효과가 있다.
아울러, 본 발명에 따른 기술은 에어필터 전·후의 인접된 위치 각각에 이온발생전극을 설치하여 이온발생전극을 통해 생성되는 양·음이온의 작용을 통해 에어필터를 살균처리하여 악취의 원인인 곰팡이나 세균의 서식환경을 제거함으로써 에어필터의 수명을 연장시켜 교체주기를 늘릴 수 있는 효과가 발현된다.
아울러, 본 발명에 따른 기술은 공기의 입구측인 에어필터의 전반부에 설치된 1차 이온발생전극에 비해 공기의 토출측인 에어필터의 후반부에 설치된 2차 이온발생전극의 출력전압을 상대적으로 낮게 설계하여 공기의 토출측인 에어필터의 후반부에서는 오존(O3)이 발생되지 않도록 함으로써 실내로 유입되는 공기 중에는 오존(O3)이 포함되지 않도록 하여 오존(O3)으로 인한 폐해를 방지할 수가 있다.
이하에는 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 클러스터 이온발생장치에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명에 따른 클러스터 이온발생장치에 대하여 설명하기에 앞서 클러스터 이온발생장치의 원리에 대해 개략적으로 설명한다. 잘 알려진 바와 같이 클러스터 이온발생장치는 양이온으로서 H+(H2O)m(m은 임의의 자연수)과 음이온으로서 O2-(H2O)n(n은 임의의 자연수)을 발생시키는 장치를 말하는데, 이에 따라 양이온으로서의 H+(H2O)m과 음이온으로서 O2-(H2O)n의 작용에 의해 공기 중의 부유 세균을 살균할 수 있어 공기의 질 개량에 큰 도움을 줄 수 있다.
또한, 양이온으로서 H+(H2O)m(m은 임의의 자연수)과 음이온으로서 O2-(HO)n(n은 임의의 자연수)을 발생키는 동시에 이들 이온을 공기 중으로 송출하고, 이들 이온이 화학 반응을 일으켜 생성되는 활성종으로서의 과산화수소(H2O2) 또는 OH기(radical)에 의한 산화반응에 의해 공기 중에 부유하는 세균을 살균하는 기능을 갖는다. 이에 따라, 공기를 부유 세균이 없는 건강에 이로운 것으로 개량할 수가 있다.
한편, 음이온과 양이온의 작용에 의해 공기 중의 부유 세균이 살균 제거되는 메커니즘을 살펴보면 유전체를 교류전압을 인가하여 플라즈마 방전을 일으키면, 공기 중에 포함되어 있는 물 분자가 음이온과 양이온으로 전리되어 양이온으로서는 수소 이온 수화물 H+(H2O)m 이 생성되고, 음이온으로서는 산소 이온 수화물 O2-(H2O)n이 생성된다. 이때, m과 n은 모두 임의의 자연수이다.
전술한 바와 같이 음이온과 양이온이 공기 중의 부유 세균의 표면에 부착되면 활성종인 수산기(OH)이나 과산화수소(H2O2)를 생성하여 세균의 세포에서 수소 원자를 빼내서 살균하는 것이다. 그리고, 이 화학 반응은 산화 반응으로써 수산 기(OH)에는 살균뿐만 아니라 공기 중에 포함되는 냄새의 근원이 되는 여러 가지 분자를 산화하여 무취화 하는 작용도 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 클러스터 이온발생장치의 구성에서 1차 이온발생전극과 2차 이온발생전극의 설치 위치를 보인 개략도, 도 2 는 본 발명에 따른 클러스터 이온발생장치의 구성에서 이온발생구동회로를 보인 블록도이다.
도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 클러스터 이온발생장치(100)는 공기의 유입이 이루어지는 유입구측인 에어필터(12) 전반부에 인접 위치되도록 설치되어 인가되는 출력전압을 통해 양·음이온을 발생시키는 1차 이온발생전극(110a), 에어필터(12)에 의해 필터링된 공기의 토출이 이루어지는 토출구측인 에어필터(12) 후반부에 인접 위치되도록 설치되어 인가되는 출력전압을 통해 양·음이온을 발생시키는 2차 이온발생전극(110b) 및 1차 이온발생전극(110a)과 2차 이온발생전극(110b)에 상호 다른 출력전압 또는 동일 출력전압을 인가하는 이온발생구동회로(200)를 포함한 구성으로 이루어진다.
전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 클러스터 이온발생장치(100)의 구성에서 1차 이온발생전극(110a)과 2차 이온발생전극(110b)의 출력전압은 동일 전압 또는 상호 다른 전압으로 인가될 수 있다. 이때, 1차 이온발생전극(110a)과 2차 이온발생전극(110b)의 출력전압이 상호 다른 전압으로 인가되는 경우 1차 이온발생전극(110a)의 출력전압은 2차 이온발생전극(110b)의 출력전압에 비해 2배의 출력전압으로 인가되는 구성으로 설계된다.
그리고, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 클러스터 이온발생장치(100)의 구 성에서 1차 이온발생전극(110a)과 2차 이온발생전극(110b) 각각의 양전극(+)과 음전극(-)은 카본 재질의 브러시(Brush) 타입으로 이루어진다.
전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 클러스터 이온발생장치(100)의 구성에서 공기의 유입이 이루어지는 유입구측인 에어필터(12) 전반부에 인접 위치되도록 설치된 1차 이온발생전극(110a)은 출력전압의 인가에 의해 방전되어 발생되는 양·음이온이 유입되는 공기 중에 송출되면 송출된 양·음이온의 작용에 의해 공기 중에 부유하는 곰팡이나 세균이 살균되어짐은 물론, 유입되는 공기가 에어필터(12)에 의해 필터링되는 과정에서 공기 중에 포함된 양·음이온의 살균작용에 의해 에어필터(12) 상에 서식하는 곰팡이나 세균의 살균이 이루어진다.
또한, 전술한 바와 같이 에어필터(12) 전반부에 인접 위치되도록 설치된 1차 이온발생전극(110a)을 통해 발생되는 양·음이온이 유입되는 공기 중에 송출되면 양·음이온의 살균 작용에 의한 곰팡이나 세균의 살균 효과와 함께 양·음이온의 분해작용에 의해 공기 중에 포함된 냄새입자의 분해가 이루어져 냄새의 제거가 이루어진다. 물론, 유입되는 공기가 에어필터(12)에 의해 필터링되는 과정에서 공기 중에 포함된 양·음이온의 분해작용에 의해 에어필터(12) 상에서 발생되는 냄새입자 역시 분해가 이루어져 제거되어진다.
전술한 바와 같이 공기의 유입이 이루어지는 유입구측인 에어필터(12) 전반부에 인접 위치되도록 설치된 1차 이온발생전극(110a)은 출력전압의 인가를 통해 방전되어 발생되는 양·음이온의 살균작용과 분해작용을 유입되는 공기 중의 곰팡이나 세균 및 냄새입자를 살균 및 분해하여 공기를 정화함은 물론, 양·음이온의 살균작용과 분해작용을 통해 에어필터(12)에 서식하는 곰팡이나 세균 및 냄새입자를 살균 및 분해하여 제거함으로써 에어필터를 청결하게 유지하는 기능을 하게 된다.
한편, 전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 클러스터 이온발생장치(100)의 구성에서 에어필터(12)에 의해 필터링된 공기의 토출이 이루어지는 토출구측인 에어필터(12) 후반부에 인접 위치되도록 설치된 2차 이온발생전극(110b)은 출력전압의 인가에 의해 방전되어 발생되는 양·음이온을 토출되는 공기 중에 송출하여 토출되는 공기 중에 양·음이온이 포함되도록 함으로써 실내로 토출된 공기 중에도 양·음이온에 의한 살균작용과 분해작용을 통해 실내의 공기 질을 개선할 수 있도록 한다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 클러스터 이온발생장치(100)는 에어필터(12)의 전후에 인접 설치된 1차 이온발생전극(110a)과 2차 이온발생전극(110b)을 통해 유입되는 공기와 필터링되어 토출되는 공기 중에 양·음이온을 송출하여 양·음이온의 살균작용과 분해작용을 통해 곰팡이나 세균의 살균은 물론, 냄새입자의 분해를 통해 냄새를 제거하여 실내의 공기 질을 개선할 수 있도록 한다. 또한, 본 발명에 따른 클러스터 이온발생장치(100)는 1차 이온발생전극(110a)과 2차 이온발생전극(110b)에서 발생되는 양·음이온을 통해 에어필터(12) 상에 서식하는 곰팡이나 세균의 살균과 냄새입자의 분해 제거를 통해 에어필터(12)의 환경을 개선함으로써 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 발현된다. 도 1 의 미설명부호 10은 에어필터(12)가 장착되는 필터케이스이다.
한편, 본 발명에 따른 클러스터 이온발생장치(100)를 구성하는 이온발생구동회로(200)의 구성을 살펴보면 도 2 에 도시된 바와 같이 크게 차량용 직류전원, 예를 들어 DC 12V 라인을 타고 유입되는 외부 노이즈나 장치 자체에서 발생되는 노이즈나 서지(Surge)를 제거하여 안정적인 직류전원을 공급하는 필터부(210), 사용자의 명령에 따라 입력 직류전원을 온 또는 오프시키는 파워 제어부(220), 직류전류가 코일에 유기되어 트랜지스터를 반복적으로 온/오프 구동하여 교류전원 생성용 발진신호를 발생시키는 발진부(230), 발진부(230)에서 생성된 발진신호에 의해 온/오프되는 트랜지스터(도시하지 않음)로부터 생성된 교류전원을 승압 트랜스포머(도시하지 않음)에서 정해진 권선비로 승압시키는 승압부(240), 트랜스포머를 통해 1차 승압된 전압을 2차 이온발생전극(110b)을 구동하기에 충분한 크기, 예를 들어 2.0kV로 배압하는 1차 배압부(250a), 1차 배압부(250)에 의해 배압된 교류전원을 2배압, 예를 들어 4.0kV로 배압시켜 1차 이온발생전극(110a)에 공급하는 2차 배압부(250b) 및 승압 트랜스포머의 1차측 권선에 인가되는 전압을 미리 정해진 기준 전압과 비교한 결과에 따라 파워 제어부(220)의 온/오프(On/Off) 동작을 제어하는 피드백 제어부(260)의 구성으로 이루어진다.
아울러, 전술한 바와 같이 구성되는 이온발생구동회로(200)는 필터부(210), 파워 제어부(220), 발진부(230), 승압부(240), 1차 배압부(250a), 2차 배압부(250b) 및 피드백 제어부(260)의 구성 이외에도 전원단자의 극성이 반대로 연결되었을 때 회로소자들을 보호하기 위한 역전압 방지부(270), 입력측에서 정격 이상의 전압이 인가되더라도 그 출력을 항상 일정하기 유지시키는 자동전압 보정 부(280) 및 전원 차단시 잔류 전류를 소모시켜 잔류 전류가 인체에 누설되는 것을 방지하는 잔류전류 소모부(290a, 290b)를 포함하여 이루어질 수 있다. 전술한 이온발생구동회로(200)의 구성에서 피드백 제어부(260)는 외부 회로에서 이상 현상 발생시 파워 제어부(220)를 자동으로 제어하여 이를 통한 전원 공급을 차단함으로써 회로를 보호하는 기능을 한다.
전술한 바와 같은 본 발명에 따른 클러스터 이온발생장치(100)를 구성하는 이온발생구동회로(200)를 상세하게 설명하면 먼저, 필터부(210)는 예를 들어, 직류전원 입력용 커넥터에서 인출되는 (+)단자와 접지단자 사이에 연결되는 배리스터로 구현될 수 있는데, 이러한 배리스터는 전원선을 타고 유입되는 정전기나 서지(Surge)를 차단하여 후단의 회로소자를 보호하는 기능을 담당한다.
한편, 역전압 방지부(270)는 배리스터에 병렬연결, 즉 (+)단자와 접지단자 사이에 순방향으로 접속되는 다이오드로 구현될 수 있는데, 사용자가 자칫 직류전원 입력용 커넥터에 전극을 반대로 삽입하는 경우에는 전원을 차단하여 후단의 회로소자를 보호하는 기능을 담당한다.
그리고, 파워 제어부(220)는 (+)단자와 접지단자 사이에 종속 접속된 2개의 트랜지스터 예를 들어, 바이폴라 트랜지스터로 구현될 수 있는데, 그 중 하나의 트랜지스터는 PNP형으로 구현될 수 있고, 나머지 다른 하나는 NPN형으로 구현될 수 있다.
전술한 바와 같은 파워 제어부(220)의 구성을 더욱 상세하게 설명하면 PNP형 트랜지스터의 에미터 단자는 (+)단자에 연결되고, 그 베이스 단자는 NPN형 트랜지 스터의 콜렉터 단자에 연결되며, 그 콜렉터 단자는 후술하는 승압부의 승압 트랜스포머의 1차측 권선에 연결된다. 이때, NPN형 트랜지스터의 에미터 단자는 접지되며, 그 베이스 단자는 후술하는 피드백 제어부(260)의 OP 앰프의 출력단에 연결된다.
다음으로, 승압부(240)는 승압 트랜스포머 및 이러한 승압 트랜스포머의 1차측 권선에 그 콜렉터 단자가 연결되고, 그 에미터 단자는 전류제한 저항을 개재한 채로 접지되어 교류전원을 생성하는 NPN형 트랜지스터를 포함하여 이루어지는데, 이에 의해 교류생성용 트랜지스터에서 생성된 교류전원이 승압 트랜스포머의 권선비에 따라 승압되게 된다.
한편, 본 발명에 따른 구성에서 발진부(230)는 콘덴서 및 코일의 LC 병렬공진에 의해 발진하여 교류생성용 트랜지스터의 베이스 단자에 주기적인 발진신호를 인가하게 되고, 이에 따라 교류생성용 트랜지스터가 주기적으로 온 및 오프되어 교류전원이 생성되게 된다.
다음으로, 피드백 제어부(260)는 비교기로 동작하는 OP 앰프, 분압 저항, 출력 안정화용 제너 다이오드와 콘덴서, 스피드업 콘덴서 및 전류제한 저항을 포함하여 이루어질 수 있다. 이러한 피드백 제어부(260)를 보다 구체적으로 설명하면 OP 앰프의 비반전(+) 입력단자는 전류제한 저항을 개재하여 분압 저항의 접속점에 연결되고, 반전(-) 입력단자는 승압부(240)의 1차측 전원단에 연결되며, 그 출력단자는 NPN형 트랜지스터의 베이스 단자에 연결되는데, 출력 전압의 안정화를 위해 그 출력단자에는 제너 다이오드와 콘덴서가 연결되게 된다.
전술한 바와 같은 구성에 의해 승압부(240)의 승압 트랜스포머의 1차측 권선에 소정의 기준전압 이하의 전압이 인가되는 경우에는 OP 앰프의 출력단자가 고전위가 되어 NPN 형 트랜지스터를 턴온시키고, 결과적으로 PNP형 트랜지스터도 턴온되어 승압 트랜스포머의 1차측 권선에 입력전원이 정상적으로 공급되지만 기준전압 이상의 전압이 인가되는 경우에는 OP 앰프의 출력단자가 저전위가 되어 NPN형 트랜지스터를 턴오프시키고, 이에 따라 승압 트랜스포머의 1차측 권선에 입력 전원이 공급되지 않게 됨으로써 결과적으로 이온발생장치의 동작이 정지된다.
다음으로, 자동전압 보정부(280)는 저항, 제너 다이오드 및 다이오드를 포함하여 이루어지는데, 제너 다이오드의 정전압 유지 기능에 의해 높은 입력 전압이 공급되더라도 교류생성용 트랜지스터의 베이스 단자와 에미터 단자 사이에 항상 일정한 전압을 공급하게 되어 교류생성용 트랜지스터의 출력도 항상 일정하게 유지되게 된다.
또한, 1차 배압부(250a)는 다이오드와 콘덴서로 이루어지는 통상적인 배압회로로 구성되어 승압부(240)의 승압 트랜스포머에 의해 승압된 교류전원을 2차 이온발생전극(110b)을 구동하기에 적당한 크기, 예를 들어 2.0㎸ 만큼 배압하게 된다. 그리고, 2차 배압부(250a)는 1차 배압부(250a)에 의해 2차 이온발생전극(110b)을 구동하기에 적당한 크기로 배압된 전압을 1차 이온발생전극(110b)을 구동하기에 적당한 크기, 예를 들어 4.0kV 만큼 배압하게 된다.
그리고, 잔류전류 소모부(290a, 290b)는 최종 출력단(OUT)에 병렬로 연결되는 저항으로 구현되어 전원차단시 잔류전류를 소모시켜 잔류전류가 인체에 누설되 는 것을 방지하게 된다.
전술한 바와 같은 본 발명의 구성에서 사용자가 전원 스위치(도시하지 않음)를 온시키게 되면, 12V의 차량용 직류전원이 본 발명의 이온발생장치에 공급되게 되고, 승압부(240)의 승압 트랜스포머의 1차측 권선에 인가되는 전압이 기준전압보다 낮은 정상적인 상태에서는 OP 앰프의 출력단에서 고전위가 출력되어 NPN형 트랜지스터 및 PNP형 트랜지스터가 턴온 상태를 유지하게 된다.
그리고, 이를 통해 공급되는 직류전류가 발진부(230)의 코일에 유기된 후 콘덴서와의 LC 병렬공진에 의해 발진을 일으킴으로써 승압부(240)의 교류생성용 트랜지스터가 주기적으로 온 및 오프를 반복하게 되고, 이렇게 생성된 교류전원이 승압 트랜스포머에 공급되어 적절하게 승압되게 된다. 다음으로, 이렇게 승압된 교류전원이 1차 배압부(250a)에 의해 적절하게 배압되어 2차 이온발생전극(110b)을 구동하게 된다. 또한, 1차 배압부(250a)의 의해 배압된 교류전원은 2차 배압부(250b)에 의해 2배압되어 1차 이온발생전극(110a)을 구동하게 된다.
그러나, 승압부(240)의 승압 트랜스포머의 1차측 권선에 인가되는 전압이 기준전압보다 높은 이상 상태에서는 OP 앰프의 출력단에서 저전위가 출력되어 NPN형 트랜지스터 및 PNP형 트랜지스터가 턴오프 상태를 유지하게 되고, 결과적으로 발진부(230) 및 승압부(240)에는 직류전원이 공급되지 않아서 클러스터 이온발생장치(100)의 동작이 정지되게 된다.
전술한 도 2 에 도시된 바와 같은 이온발생구동회로(200)는 1차 이온발생전극(110a)과 2차 이온발생전극(110b)의 출력전압이 상호 다른 전압으로 인가되도록 하기 위한 회로의 구성이다. 반면, 1차 이온발생전극(110a)과 2차 이온발생전극(110b)의 출력전압이 동일한 전압으로 인가되도록 하기 위한 회로의 구성은 도 2 의 배압부(250a, 250b)의 구성을 1차 배압부(250a) 하나의 구성으로 구성하여 1차 배압부(250a)에 의해 배압된 전압을 1차 이온발생전극(110a)과 2차 이온발생전극(110b)에 동일하게 공급하여 1차 이온발생전극(110a)과 2차 이온발생전극(110b)의 출력전압이 동일하게 이루어질 수 있는 회로로 구성되어진다.
한편, 전술한 바와 같은 도 2 에 따른 이온발생구동회로(200)의 구성에서 1차 배압부(250a)와 2차 배압부(250b)를 통해 상호 다른 전압을 2차 이온발생전극(110b)과 1차 이온발생전극(110a)에 공급하되 1차 이온발생전극(110a)에 인가되는 전압을 2차 이온발생전극(110b)의 인가 전압에 비해 2배의 고전압을 인가하는 이유는 1차 이온발생전극(110b)에는 2차 배압부(250b)에 의해 2배압된 4.0kV의 고전압이 인가되도록 함으로써 양·음이온의 발생량을 많게 하여 유입되는 공기 중의 곰팡이나 세균의 살균효과와 냄새제거 효과를 극대화시킬 수 있도록 함은 물론, 에어필터(12)에 의해 유입 공기의 필터링이 이루어지는 과정에서 유입 공기에 송출된 1차 이온발생전극(110a)에 의한 양·음이온을 통해 에어필터(12)에 서식하는 곰팡이나 세균의 살균과 냄새입자의 분해를 통해 악취의 제거가 이루어질 수 있도록 하여 에어필터(12)의 수명을 연장시킬 수 있도록 함에 있다.
그러나, 전술한 바와 같이 1차 배압부(250a)와 2차 배압부(250b)를 통해 상호 다른 전압을 2차 이온발생전극(110b)과 1차 이온발생전극(110a)에 공급하되 1차 이온발생전극(110a)에 인가되는 전압을 2차 이온발생전극(110b)의 인가 전압에 비 해 2배의 고전압을 인가하게 되면 고전압하에서는 인체에 해로운 오존(O3)이 발생하게 된다. 물론, 1차 이온발생전극(110b)에 인가되는 고전압에 의해 발생된 오존(O3)은 에어필터(12)에 의해 필터링되어진다.
따라서, 본 발명에서는 에어필터(12)에 의해 필터링된 공기의 토출이 이루어지는 토출구측인 에어필터(12)의 후반부에 인접 설치되는 2차 이온발생전극(110b)에는 1차 이온발생전극(110a)에 비해서는 저전압인 2.0kV의 전압을 인가하여 오존(O3)이 발생되지 않도록 하여 실내로 토출되는 토출공기에는 오존(O3)이 포함되지 않도록 함으로써 인체에 미치는 폐해를 미연에 방지할 수 있도록 하였다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 클러스터 이온발생장치(100)는 공기의 유입이 이루어지는 유입측인 에어필터(12) 전반부에 인접 설치되는 1차 이온발생전극(110a)에는 2차 이온발생전극(110b)에 비해 2배의 전압인 4.0kV를 인가함으로써 1차 이온발생전극(110a)을 통해 발생되는 양·음이온의 작용에 의해 유입되는 공기의 살균과 냄새제거 효과를 극대화시킬 수 있음은 물론, 에어필터(12)의 조건을 개선하여 수명을 연장시킬 수 있도록 하고, 에어필터(12)에 의해 필터링된 공기의 토출이 이루어지는 토출측인 에어필터(12) 후반부에 인접 설치되는 2차 이온발생전극(110b)에는 1차 이온발생전극(110a)에 비해 저전압인 2.0kV를 인가함으로써 오존(O3)이 발생되지 않도록 하여 인체의 폐해를 방지할 수 있도록 설계되어진다.
도 3 은 본 발명에 따른 클러스터 이온발생장치의 제품화 상태에 대한 구성을 분리하여 보인 사시도, 도 4 는 본 발명에 따른 클러스터 이온발생장치의 제품 화 상태에 대한 구성을 분리하여 보인 정면도, 도 5 는 본 발명에 따른 클러스터 이온발생장치의 제품화 상태에 대한 구성을 결합하여 보인 정면도, 도 6 은 본 발명에 따른 클러스터 이온발생장치를 에어필터 상에 설치하여 보인 정면도이다.
도 3 내지 도 6 은 본 발명에 따른 클러스터 이온발생장치(100)를 제품화한 것을 보인 것이다. 이를 성명하면, 먼저 완제품화된 클러스터 이온발생장치(100)의 구성은 상부가 개방된 구조의 함실(122)과 양측에 고정결합공(124a)이 형성된 다수의 고정부재(124)가 구비되어 필터케이스(10)의 외측면 상에 고정나사(160)를 통해 고정되는 HV 케이스(120), HV 케이스(12)의 함실(122) 내측에 설치 고정되어 양·음이온의 발생에 필요한 전압을 생성하여 인가하는 이온발생구동회로가 구성된 PCB 어셈블리(130), PCB 어셈블리(130)의 상부측에 구성되는 HVT 어셈블리(140), 필터케이스(10)를 관통하여 공기의 유입이 이루어지는 유입구측인 에어필터(12) 전반부에 인접 위치되도록 HVT 어셈블리(140)의 하부면으로부터 PCB 어셈블리(130)와 HV 케이스(120)를 관통 경유하여 수직방향으로 설치되어지되 이온발생구동회로에 의해 인가되는 출력전압을 통해 양·음이온을 발생시키는 1차 이온발생전극(110a), 필터케이스(10)를 관통하여 필터링된 공기의 토출이 이루어지는 토출구측인 에어필터(12) 후반부에 인접 위치되도록 HVT 어셈블리(140)의 하부면으로부터 PCB 어셈블리(130)와 HV 케이스(12)를 관통 경유하여 수직방향으로 설치되어 이온발생구동회로에 의해 인가되는 출력전압을 통해 양·음이온을 발생시키는 2차 이온발생전극(110b) 및 HV 케이스(120)의 상부를 착탈가능하게 커버하는 HV 커버(150)를 포함한 구성으로 이루어진다.
전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 클러스터 이온발생장치(100)는 PCB 어셈블리(130)의 상부면에 구성된 HVT 어셈블리(140)의 하부면으로부터 PCB 어셈블리(130)를 관통하여 수직방향으로 설치되어지되 에어필터(12)의 전후에 인접 위치되도록 1차 이온발생전극(110a)과 2차 이온발생전극(110b)이 구성되어지고, 이러한 PCB 어셈블리(130)는 HV 케이스(120)의 함실(122) 내부에 설치 고정되어진다. 이때, 1차 이온발생전극(110a)과 2차 이온발생전극(110b)은 도 3 내지 도 6 에 도시된 바와 같이 HV 케이스(120)의 하부면으로 관통되어 일정길이 연장된 구성으로 이루어진다. 그리고, 전술한 바와 같은 상태에서 HV 케이스(120)의 상부측으로는 HV 커버(150)가 착탈 가능하게 결합되어 커버된다.
한편, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 클러스터 이온발생장치(100)의 구성에서 HV 케이스(120)의 상부측에 HV 커버(150)를 착탈 가능하게 하는 구성으로는 HV 케이스(120)의 외측면 상에 형성된 걸림턱(126)과 이 걸림턱(126)에 대응하여 HV 커버(150) 상에 형성된 후크(152)의 구성으로 이루어져 HV 케이스(120)의 상부측에 HV 커버(150)의 착탈을 가능하게 한다. 도 3 내지 도 6 의 미설명부호 132는 전원을 연결하기 위한 커넥터이다.
전술한 바와 같이 완제품으로 이루어진 본 발명에 따른 클러스터 이온발생장치(100)의 설치는 먼저, 필터케이스(10) 상에 1차 이온발생전극(110a)과 2차 이온발생전극(110b)이 삽입될 수 있도록 하는 삽입공(도면번호 부여하지 않음)을 천공한다. 이때, 삽입공의 천공위치는 1차 이온발생전극(110a)이 공기의 유입측인 에어필터(12)의 전반부와 인접 위치될 수 있는 위치와 2차 이온발생전극(110b)이 공 기의 토출측인 에어필터(12) 후반부와 인접 위치될 수 있는 위치에 천공된다.
다음으로, 전술한 바와 같이 필터케이스(10)에 천공된 삽입공 상에 해당 이온발생전극(110a, 110b)을 일치시켜 삽입한 다음, 고정나사(160)로 HV 케이스(120)의 양측에 구성된 고정부재(124)의 고정결합공(124a)을 통해 결합하여 HV 케이스(120)를 결합 고정시킴으로써 본 발명에 따른 클러스터 이온발생장치(100)는 필터케이스(10) 상에 설치 고정되어진다. 물론, 이처럼 본 발명에 따른 클러스터 이온발생장치(100)가 필터케이스(10) 상에 설치 고정됨으로써 1차 이온발생전극(110a)과 2차 이온발생전극(110b) 역시 에어필터(12)의 전·후반부 인접 위치에 고정되어진다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 기술에서와 같이 1차 이온발생전극(110a)과 2차 이온발생전극(110b)을 에어필터(12)의 전·후반부 인접 위치에 설치되는 구조로 한 클러스터 이온발생장치(100)를 제공함으로써 유입되는 공기의 살균과 냄새제거를 통해 공기 질의 개선이 이루어질 수 있도록 함은 물론, 에어필터(12)의 곰팡이나 세균의 서식원인을 발생되는 양·음이온을 통해 제거함으로써 에어필터(12)의 수명을 연장시켜 교체주기를 늘릴 수가 있다.
본 발명은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 클러스터 이온발생장치의 구성에서 1차 이온발생전극과 2차 이온발생전극의 설치 위치를 보인 개략도.
도 2 는 본 발명에 따른 클러스터 이온발생장치의 구성에서 이온발생구동회로를 보인 블록도.
도 3 은 본 발명에 따른 클러스터 이온발생장치의 제품화 상태에 대한 구성을 분리하여 보인 사시도.
도 4 는 본 발명에 따른 클러스터 이온발생장치의 제품화 상태에 대한 구성을 분리하여 보인 정면도.
도 5 는 본 발명에 따른 클러스터 이온발생장치의 제품화 상태에 대한 구성을 결합하여 보인 정면도.
도 6 은 본 발명에 따른 클러스터 이온발생장치를 에어필터 상에 설치하여 보인 정면도.
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]
100. 클러스터 이온발생장치 110a. 1차 이온발생전극
110b. 2차 이온발생전극 120. HV 케이스
130. PCB 어셈블리 140. HVT 어셈블리
150. HV 커버 200. 이온발생구동회로
210. 필터부 220. 파워 제어부
230. 발진부 240. 승압부
250a. 1차 배압부 250b. 2차 배압부
260. 피드백 제어부 270. 역전압 방지부
280. 자동전압 보정부 290a, 290b. 잔류전류 소모부

Claims (5)

  1. 인가되는 출력전압을 통해 방전되어 양·음이온을 발생시키는 클러스터 이온발생장치에 있어서,
    공기의 유입이 이루어지는 유입구측인 에어필터 전반부에 인접 위치되도록 설치되어 인가되는 출력전압을 통해 양·음이온을 발생시키는 1차 이온발생전극;
    상기 에어필터에 의해 필터링된 공기의 토출이 이루어지는 토출구측인 상기 에어필터 후반부에 인접 위치되도록 설치되어 인가되는 출력전압을 통해 양·음이온을 발생시키는 2차 이온발생전극; 및
    상기 1차 이온발생전극과 2차 이온발생전극에 상호 다른 출력전압 또는 동일 출력전압을 인가하는 이온발생구동회로를 포함한 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 클러스터 이온발생장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 1차 이온발생전극과 2차 이온발생전극의 출력전압은 동일 전압 또는 상호 다른 전압으로 인가되는 것을 특징으로 하는 클러스터 이온발생장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 1차 이온발생전극과 2차 이온발생전극의 출력전압이 상호 다른 전압으로 인가되는 경우 상기 1차 이온발생전극의 출력전압은 상기 2차 이온발생전극의 출력전압에 비해 2배의 출력전압으로 인가되는 것을 특징으로 하는 클러스터 이온발생장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 1차 이온발생전극과 2차 이온발생전극 각각의 양전극(+)과 음전극(-)은 카본 재질의 브러시(Brush) 타입으로 이루어진 것을 특징으로 하는 클러스터 이온발생장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 이온발생구동회로는 입력 직류전원을 온/오프(On/Off)시키는 파워 제어부;
    상기 파워 제어부의 제어를 통해 교류전원 생성용 발진신호를 발생시키는 발진부;
    상기 발진부에서 생성된 발진신호에 의해 발생된 전압을 트랜스포머 1차측에 유기시키는 트랜지스터와 상기 트랜지스터에 의해 유기된 전압을 승압시키는 승압 트랜스포머로 이루어진 승압부;
    상기 승압부에서 승압된 교류전원을 적절한 비율로 배압시켜 상기 2차 이온발생전극에 공급하는 1차 배압부;
    상기 1차 배압부에 의해 배압된 교류전원을 2배압시켜 상기 1차 이온발생전극에 공급하는 2차 배압부; 및
    상기 승압 트랜스포머의 1차측 권선에 인가되는 전압을 미리 정해진 기준 전압과 비교한 결과에 따라 상기 파워 제어부의 온/오프(On/Off) 동작을 제어하는 피드백 제어부로 이루어진 클러스터 이온발생장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2013133507A1 (ko) * 2012-03-07 2013-09-12 (주)이림전자 자동차용 클러스터 이오나이저
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