KR20210001064A - 이오나이저 모듈 - Google Patents

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KR20210001064A
KR20210001064A KR1020190076544A KR20190076544A KR20210001064A KR 20210001064 A KR20210001064 A KR 20210001064A KR 1020190076544 A KR1020190076544 A KR 1020190076544A KR 20190076544 A KR20190076544 A KR 20190076544A KR 20210001064 A KR20210001064 A KR 20210001064A
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창원대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 공기청정기에 이용가능하고 방전 전극의 전계 방출에 의해 이온을 발생 및 방출하는 이오나이저 모듈을 개시한다. 상기 이오나이저 모듈은, 제어 신호를 제공하는 펑션 제너레이터(Function Generator); 상기 제어 신호에 대응하여 입력 전압을 포지티브 고전압과 네가티브 고전압으로 변환하고, 상기 포지티브 고전압과 상기 네가티브 고전압을 출력하는 고전압 변환부; 포지티브 방전 전극을 구비하며, 상기 포지티브 방전 전극에서 상기 포지티브 고전압에 의한 제1 전계 방사에 의해 양이온을 발생하는 제1 이온 발생 소자; 네가티브 방전 전극을 구비하며, 상기 네가티브 방전 전극에서 상기 네가티브 고전압에 의한 제2 전계 방사에 의해 음이온을 발생하는 제2 이온 발생 소자; 및 상기 포지티브 방전 전극과 상기 네가티브 방전 전극의 전압을 각각 센싱하고, 센싱에 의한 피드백 전압을 상기 펑션 제너레이터에 제공하는 폴트 디텍터(Fault Detector);를 구비하며, 상기 펑션 제너레이터는 상기 피드백 전압의 레벨이 미리 설정된 오류 상태에 해당하면 상기 제어 신호를 변경함으로써 상기 고전압 변환부의 동작을 중지한다.

Description

이오나이저 모듈{IONIZER MODULE}
본 발명은 이오나이저 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공기청정기에 이용가능하고 방전 전극의 전계 방출에 의해 이온을 발생 및 방출하는 이오나이저 모듈에 관한 것이다.
생활 공간 또는 업무 공간으로 이용되는 실내의 공기 질은 건강과 업무 효율에 중용한 영향을 미친다. 그러므로, 실내의 공기 질을 개선하기 위하여 공기 청정기가 많이 이용된다.
음이온은 실내 공기를 정화하여 공기 질을 개선시하고 인간의 기분을 쾌적하게 하며 스트레스를 감소시키는 효과를 갖는 것으로 알려져 있다.
공기 청정기는 보다 양질의 기능을 제공하기 위하여 음이온을 발생하는 이오나이저 모듈을 이용하도록 구성될 수 있다.
이오나이저 모듈은 방전 전극에 고전압이 인가되도록 구성되며, 고전압에 의한 방전 전극의 전계 방출에 의해 이온을 발생 및 방출한다.
이오나이저 모듈의 방전 전극은 고전압 상태에서 스파크로 인해 단락될 수 있으며, 방전 전극의 단락은 화재 등의 위험한 상황을 발생시키는 원인으로 작용할 수 있다.
그러므로, 이오나이저 모듈은 안정적인 동작 및 신뢰성 확보를 위해서 상기한 방전 전극의 단락 감지 및 단락 감지에 대응한 제어 기능을 갖도록 개선될 필요가 있다.
또한, 이오나이저 모듈은 포지티브 방전 전극과 네가티브 방전 전극의 이격 간격이 미리 설정된 거리 이상이면 정상적으로 전계 방출을 진행하고 정상적으로 이온을 발생 및 방출하는데 어려움이 있다.
본 발명은 방전 전극이 단락 등의 오류 상태에 해당하는지 검출하고, 화재 등의 위험한 상황이 발생되는 것을 방지할 수 있는 공기 청정기 등에 채용되는 이오나이저 모듈을 제공함을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 방전 전극들이 단락되거나 미리 설정된 거리 이상 이격된 오류 상태에 해당하는 경우 동작을 중지할 수 있는 이오나이저 모듈을 제공함을 다른 목적으로 한다.
본 발명의 이오나이저 모듈은, 제어 신호를 제공하는 펑션 제너레이터(Function Generator); 상기 제어 신호에 대응하여 입력 전압을 포지티브 고전압과 네가티브 고전압으로 변환하고, 상기 포지티브 고전압과 상기 네가티브 고전압을 출력하는 고전압 변환부; 포지티브 방전 전극을 구비하며, 상기 포지티브 방전 전극에서 상기 포지티브 고전압에 의한 제1 전계 방사에 의해 양이온을 발생하는 제1 이온 발생 소자; 네가티브 방전 전극을 구비하며, 상기 네가티브 방전 전극에서 상기 네가티브 고전압에 의한 제2 전계 방사에 의해 음이온을 발생하는 제2 이온 발생 소자; 및 상기 포지티브 방전 전극과 상기 네가티브 방전 전극의 전압을 각각 센싱하고, 센싱에 의한 피드백 전압을 상기 펑션 제너레이터에 제공하는 폴트 디텍터(Fault Detector);를 구비하며, 상기 펑션 제너레이터는 상기 피드백 전압의 레벨이 미리 설정된 오류 상태에 해당하면 상기 제어 신호를 변경함으로써 상기 고전압 변환부의 동작을 중지함을 특징으로 한다.
본 발명은 이오나이저 모듈의 방전 전극이 단락 등의 오류 상태에 해당하는지 검출하고 화재 등의 위험한 상황이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 이오나이저 모듈은 방전 전극들이 단락되거나 미리 설정된 거리 이상 이격된 오류 상태에 해당하는 경우 동작을 중지하도록 제어할 수 있다.
그러므로, 본 발명은 이오나이저 모듈의 안정적인 동작을 보장할 수 있고 신뢰성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 이오나이저 모듈의 바람직한 실시예를 나타내는 회로도.
도 2는 도 1의 실시예에서 포지티브 방전 전극과 네가티브 방전 전극에 인가되는 고전압을 예시한 파형도.
도 3은 정상 동작과 오류 상태에 해당하는 경우를 예시한 표.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있다.
본 발명의 이오나이저 모듈은 도 1과 같이 실시될 수 있다.
도 1의 실시예는 동작 전압 레귤레이터(10), 마이크로 컴퓨터 유니트(Micro Computer Unit: 이하, "MCU"라 함)(20), 고전압 변환부(30), 이온 발생 소자들(40, 42) 및 폴트 디텍터(Fault Detector)(50)를 포함한다.
도 1의 실시예는 입력 전압 VHDD를 이용하며 접지를 위한 그라운드 전극(GND)을 갖는다. 입력 전압 VDDH는 DC 전압으로 이해될 수 있다.
동작 전압 레귤레이터(10)는 입력 전압 VDDH를 DC 전압인 동작 전압 VDD로 변환하기 위한 것이다. 동작 전압 레귤레이터(10)는 저항(도시되지 않음), 제너 다이오드(도시되지 않음) 및 캐패시터(도시되지 않음)와 같은 소자들을 포함할 수 있다. 통상적으로, 저항은 입력 전압 VDDH를 동작 전압 VDD로 강하하기 위하여 이용될 수 있고, 제너 다이오드 및 캐패시터는 동작 전압 VDD이 정전압을 유지하기 위한 레귤레이션에 이용될 수 있다.
상기한 동작 전압 레귤레이터(10)는 입력 전압 VDDH를 보다 낮은 레벨의 동작 전압 VDD로 강하하고, 강하된 동작 전압 VDD를 레귤레이션하며, 레귤레이션된 동작 전압 VDD를 후술하는 MCU(20)의 동작을 위하여 제공하도록 구성된다. 또한, 동작 전압 레귤레이터(10)의 동작 전압 VDD는 후술하는 바와 같이 MCU(20)의 제어 신호 출력에 이용될 수 있다.
MCU(20)는 펑션 제너레이터의 일예로서 구성된 것이다. 실시예에서 펑션 제너레이터의 동작은 MCU(20)의 동작에 해당된다. 이하, 설명의 편의를 위하여 펑션 제너레이터는 MCU(20)로 표시 및 설명한다.
MCU(20)는 동작 전압 레귤레이터(10)에서 제공되는 동작 전압 VDD를 이용하여 동작된다.
MCU(20)는 제어 신호 SC를 제공하고 피드백 전압 VFB를 수신하도록 구성된다. MCU(20)는 정상 동작의 경우 미리 설정된 주파수의 펄스를 제어 신호 SC로서 출력하고, 피드백 전압 VFB의 레벨이 미리 설정된 오류 상태에 해당하면 펄스의 출력을 중단하고 제어 신호 SC를 정전압으로 변경하여 출력한다. 제어 신호 SC가 펄스로 출력되는 경우, 후술하는 고전압 변환부(30)는 정상 동작한다. 그러나, 제어 신호 SC가 정전압으로 출력되는 경우, 후술하는 고전압 변환부(30)는 입력 전압 VDDH를 고전압으로 변환하는 것을 중지한다.
MCU(20)는 오류 상태의 판단을 위하여 미리 설정된 레벨의 기준 전압을 갖도록 구성될 수 있다. MCU(20)는 피드백 전압 VFB의 레벨이 기준 전압을 초과하는 경우 정상 동작으로 판단하고 피드백 전압 VFB가 기준 전압 이하인 경우 오류 상태로 판단한다.
예시적으로, MCU(20)는 2V의 기준 전압을 갖도록 구성될 수 있다. 그리고, MCU(20)는 피드백 전압 VFB의 레벨이 2V를 초과하는 경우 정상 동작을 위하여 특정 주파수의 펄스를 제어 신호 SC로서 출력한다. 이와 달리, MCU(20)는 피드백 전압 VFB의 레벨이 2V 이하인 경우 정전압을 제어 신호 SC로서 출력한다.
MCU(20)는 타이머(도시되지 않음) 또는 오실레이터(도시되지 않음)를 이용하여 펄스를 제공하도록 구성될 수 있다.
한편, 고전압 변환부(30)는 제어 신호 SC에 대응하여 입력 전압 VDDH를 포지티브 고전압 HV+와 네가티브 고전압 HV-로 변환하고, 포지티브 고전압 HV+와 네가티브 고전압 HV-를 출력하도록 구성된다.
이를 위하여, 고전압 변환부(30)는 스위칭 회로(32), 전력 변환부(34) 및 클램핑 및 정류부(36)를 포함한다.
스위칭 회로(32)는 정상 동작인 경우 제어 신호 SC로서 입력되는 펄스에 대응하여 주기적으로 스위칭되며, 오류 상태인 경우 제어 신호 SC로서 입력되는 정전압에 대응하여 스위칭을 중지하도록 구성된다.
이를 위하여, 스위칭 회로(32)는 제1 스위치(Q1)과 제2 스위치(T1)를 구비한다.
제1 스위치(Q1)는 제2 스위치(T1)의 게이트를 구동하는 저전압 게이트 구동 회로로서 구성된다. 그리고, 제2 스위치(Q1)는 NPN 바이폴라 트랜지스터로 구성될 수 있다.
제1 스위치(Q1)는 저전압 게이트 구동 회로로 작용하기 위하여 저항들(R1~R4)과 연결된다.
제1 스위치(Q1)의 콜렉터와 제2 스위치(T1)의 게이트는 저항(R4)을 통하여 입력 전압 VDDH가 인가되도록 구성된다. 제1 스위치(Q1)의 에미터는 그라운드 전극(GND)에 연결된다. 그리고, 제1 스위치(Q1)의 베이스는 저항(R2)을 통하여 MCU(20)의 제어 신호 SC를 수신하도록 연결된다. 또한, 제1 스위치(Q1)의 베이스는 저항(R1)을 통하여 동작 전압 레귤레이터(10)의 동작 전압 VDD 즉 정전압을 수신하도록 구성된다. 그리고, 제1 스위치(Q1)의 베이스와 에미터 사이에 저항(R3)이 구성된다.
상기한 구성에 의하여, 제1 스위치(Q1)는 베이스에 인가되는 펄스를 갖는 제어 신호 SC에 대응하여 주기적으로 스위칭되거나 베이스에 인가되는 정전압의 제어 신호 SC에 대응하여 턴온을 유지함으로써 스위칭을 중지할 수 있다.
그리고, 제2 스위치(T1)는 예시적으로 MOSFET로 구성될 수 있다.
제2 스위치(T1)의 게이트는 제1 스위치(Q1)의 주기적인 스위칭 또는 턴온에 따른 전압이 인가되도록 구성된다. 그리고, 제2 스위치(T1)의 드레인은 권선형 트랜스포머로 실시되는 전력 변환부(34)의 1차측에 연결되며, 제2 스위치(T1)의 소스는 그라운드 전극(GND)에 연결된다. 제1 스위치(T1)의 드레인과 소스 사이에는 캐패시터(C1)가 연결된다. 상기한 제2 스위치(T1)는 제1 스위치(Q1)의 턴오프에 의해 저항(R4)를 통해 입력 전압 VDDH가 게이트에 인가되는 경우 턴온되고, 제1 스위치(Q2)의 턴오프에 의해 게이트가 그라운드 전극(GND)의 전압 레벨로 강하되는 경우 턴오프된다.
상기한 구성에 의하여, 제2 스위치(T1)는 제1 스위치(Q1)의 주기적인 스위칭에 연동하여 주기적으로 스위칭됨으로써 입력 전압 VDDH를 고전압으로 변환하도록 전력 변환부(34)를 제어하거나 제1 스위치(Q1)의 스위칭 중지에 연동하여 입력 전압 VDDH를 고전압으로 변환하는 것을 중지하도록 전력 변환부(34)를 제어한다.
한편, 본 발명의 실시예로 전력 변환부(34)는 권선형 트랜스포머를 예시한다. 그러므로, 제2 스위치(T1)는 전력 변환부(34)의 1차측을 형성하는 권선(L1)에 연결된다. 구체적으로 도시되지 않았으나, 전력 변환부(34)가 압전 트랜스포머로 구성되는 경우, 제2 스위치(T1)는 인덕터(도시되지 않음)와 캐패시터(도시되지 않음)의 입력측에 구성되는 것으로 이해될 수 있다.
전력 변환부(34)는 1차측과 2차측을 갖는 권선형 트랜스포머로 구성된다. 권선형 트랜스포머는 플라이백 컨버터로 이해될 수 있다. 여기에서, 1차측은 권선(L1)으로 이해될 수 있고, 2차측은 권선(L2)로 이해될 수 있다.
권선형 트랜스포머로 구성된 전력 변환부(34)는 스위칭 회로(32)의 주기적인 스위칭에 의해 입력 전압 VDDH이 인가되는 1차측의 권선(L1)의 전류 흐름이 제어되고 입력 전압이 인가된 1차측에서 2차측으로 전류 유도가 수행된다. 그 결과 권선들(L1, L2) 간의 권선비에 따라 2차측의 권선((L2)에 승압된 고전압이 출력된다. 그리고, 전력 변환부(34)는 스위칭 회로(32)의 스위칭이 중지되면 전류 유도가 중지된다.
즉, 전력 변환부(34)는 스위칭 회로(32)의 주기적인 스위칭에 의해 입력 전압 VDDH를 고전압으로 변환하고, 스위칭 회로(32)의 스위칭이 중지되면 입력 전압 VDDH를 고전압으로 변환하는 것을 중지한다.
또한, 구체적으로 도시되자 ?附弩립?, 전력 변환부(34)가 압전 트랜스포머로 구성되는 경우, 압전 트랜스포머는 스위칭 회로(32)의 주기적인 스위칭에 의해 인덕터(도시되지 않음)와 캐패시터(도시되지 않음)의 작용에 의한 에너지 축적에 따라 입력 전압 VDDH를 승압한 고전압을 출력하거나 스위칭 회로(32)의 스위칭 중지에 의해 입력 전압 VDDH를 고전압으로 승압하는 것을 중지할 수 있다.
한편, 클램핑 및 정류부(36)는 전력 변환부(34)의 고전압을 제1 이온 발생 소자(40) 및 제2 이온 발생 소자(42)가 요구하는 직류 또는 교류로 변환함으로써 포지티브 고전압 HV+ 및 네가티브 고전압 HV-를 출력하도록 구성된다.
본 발명의 실시를 위하여 클램핑 및 정류부(36)는 도 2와 같은 파형으로 고 포지티브 고전압 HV+ 및 네가티브 고전압 HV-를 출력하는 것으로 이해될 수 있다.
클램핑 및 정류부(36)는 포지티브 고전압 HV+를 포지티브 노드(TP)를 통하여 제1 이온 발생 소자(40)의 포지티브 방전 전극(도시되지 않음)에 인가하고 네가티브 고전압 HV-를 네가티브 노드(TN)를 통하여 제2 이온 발생 소자(42)의 네가티브 방전 전극(도시되지 않음)에 인가하도록 구성된다.
한편, 제1 이온 발생 소자(40)는 포지티브 방전 전극을 구비하며, 포지티브 방전 전극에서 포지티브 고전압 HV+에 의한 제1 전계 방사에 의해 양이온을 발생한다.
그리고, 제2 이온 발생 소자(42)는 네가티브 방전 전극을 구비하며, 네가티브 방전 전극에서 네가티브 고전압 HV-에 의한 제2 전계 방사에 의해 음이온을 발생한다.
여기에서, 포지티브 고전압 HV+는 예시적으로 3.5KV 수준으로 인가될 수 있고, 네가티브 고전압 HV-는 예시적으로 -4KV 수준으로 인가될 수 있다.
제1 이온 발생 소자(40)와 제2 이온 발생 소자(42)는 카본 화이버 브러쉬(Carbon Fiber Brush), 침 전극, DBD(dielectric barrier discharge) 등으로 구성될 수 있으며, 각각 고전압에 의한 전계 방사에 의해 음이온을 발생하는 방전 전극을 포함한다.
예시적으로, 제1 이온 발생 소자(40)와 제2 이온 발생 소자(42)가 카본 화이버 브러쉬로 구성된 경우 낮은 전압에서 전계 방출이 가능하며, 오염 물질의 증착이 발생하지 않고, 방전 공간이 작아서 오전 발생 가능성이 낮은 이점을 가질 수 있다.
한편, 폴트 디텍터(50)는 제3 센싱 저항, 피드백 캐패시터(Cd) 및 피드백 저항(Rd)를 기본적인 구성 요소로 갖는 것으로 이해될 수 있으며, 전기적인 특성을 고려하여 제1 센싱 저항(RP), 제2 센싱 저항(RN) 및 다이오드(D1)가 부가적으로 포함할 수 있다.
제1 센싱 저항(RP)은 포지티브 노드(TP)를 통하여 제1 이온 발생 소자(40)의 포지티브 방전 전극에 연결되며, 포지티브 방전 전극의 전압을 센싱한다. 즉, 제1 센싱 저항(RP)은 포지티브 방전 전극의 제1 센싱 전압을 출력한다.
그리고, 제2 센싱 저항(RN)은 네가티브 노드(TN)를 통하여 제2 이온 발생 소자(42)의 네가티브 방전 전극에 연결되며, 네가티브 방전 전극의 전압을 센싱한다. 즉, 제2 센싱 저항(RN)은 네가티브 방전 전극의 제2 센싱 전압을 출력한다.
제3 센싱 저항(RC)는 일단에 제1 센싱 저항(RP)의 제1 센싱 전압이 인가되고 타단에 제2 센싱 저항(RN)의 제2 센싱 전압이 인가되도록 구성된다.
다이오드(D1)는 제3 센싱 저항(RC)의 일단에 연결되며, 제3 센싱 저항(RC)의 양단 간의 전압차에 대응하는 전류가 피드백 캐패시터(Cd) 방향의 일방향으로 흐르도록 제어하며, 역전류 흐름을 차단한다.
피드백 캐패시터(Cd)는 제3 센싱 저항(RC)와 병렬로 구성되며, 다이오드(D1)를 통하여 전달되는 전류에 대응하는 피드백 전압 VFB을 충전하도록 구성된다.
그리고, 피드백 저항(Rd)은 피드백 캐패시터(Cd)와 병렬로 연결되며, 피드백 전압 VFB를 펑션 제너레이터인 MCU(20)에 인가하도록 구성된다.
상기한 구성에 의하여, 폴트 디텍터(50)는 제1 이온 발생 소자(40)의 포지티브 방전 전극과 제2 이온 발생 소자(42)의 네가티브 방전 전극의 전압들을 각각 센싱하고, 센싱에 의한 피드백 전압 VFB를 MCU(20)에 제공할 수 있다.
상술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 동작에 대하여 설명한다.
먼저, 이오나이저 모듈은 정상 상태로 동작하는 경우와 오류 상태로 진입하는 경우로 동작 상태를 구분할 수 있다.
정상 상태에서, 펑션 제너레이터인 MCU(20)는 제어 신호로서 펄스를 제공한다. 그리고, 고전압 변환부(30)는 제어 신호 SC인 펄스에 대응한 주기적인 스위칭 동작에 의하여 입력 전압 VDDH을 포지티브 고전압 HV+와 네가티브 고전압 HV-로 변환한다. 그리고, 제1 이온 발생 소자(40)는 포지티브 방전 전극에 인가되는 포지티브 고전압 HV+에 의한 제1 전계 방사를 수행하여 양이온을 생성하며, 제2 이온 발생 소자(42)는 네가티브 방전 전극에 인가되는 네가티브 고전압 HV-에 의한 제2 전계 방사를 수행하여 음이온을 생성한다.
도 3을 참조하면, 정상 상태에서 입력 전압 VDDH를 11V ~ 13V로 변화시켜도, MCU(20)에 인가되는 피드백 전압 VFB는 정상적인 2.2V를 유지한다.
MCU(20)는 오류 상태 판단을 위하여 2.0V의 기준 전압이 설정될 수 있으며, MCU(20)는 피드백 전압 VFB의 레벨이 2.0V를 초과하므로 정상 상태로 판단하여 제어 신호 SC로서 펄스를 제공하는 것을 유지하고, 고전압 변환부(30)의 동작도 정상적으로 수행되며, 양이온의 생성과 음이온의 생성도 정상적으로 수행된다.
본 발명의 이오나이저 모듈의 오류 상태는 도 3과 같이 4 가지 경우로 구분될 수 있다. 즉, 오류 상태는 포지티브 방전 전극과 네가티브 방전 전극이 미리 설정된 거리 이상으로 이격된 제1 경우, 포지티브 방전 전극과 그라운드 전극(GND)이 단락된 제2 경우, 네가티브 방전 전극과 그라운드 전극(GND)이 단락된 제3 경우, 및 포지티브 방전 전극과 상기 네가티브 방전 전극이 단락된 제4 경우로 구분될 수 있다.
포지티브 방전 전극과 네가티브 방전 전극이 미리 설정된 거리 이상으로 이격된 제1 경우와 단락이 전극 간의 단락이 발생되는 제 2 경우 내지 제4 경우에, 포지티브 고전압 HV+와 네가티브 고전압 HV-의 레벨 간의 전위차가 비정상적으로 낮아지며, 결과적으로 피드백 전압 VFB의 레벨이 도 3과 같이 기준 전압인 2.0V 이하로 형성된다.
상기한 오류 상태에 의하여, MCU(20)는 2.0V 이하의 낮은 레벨을 갖는 피드백 전압 VFB이 인가되면 제어 신호 SC로서 하이 레벨 즉 동작 전압 VDD 레벨의 정전압을 제공하며, 고전압 변환부(30)는 제1 스위치(Q1)의 턴온 및 제2 스위치(T1)의 턴오프에 의하여 동작을 중지한다. 즉, 양이온과 음이온의 생성이 중지된다.
본 발명의 실시예로 구성되는 이오나이저 모듈은 상기와 같이 방전 전극의 단락이나 방전 전극들이 미리 설정된 거리 이상 이격된 오류 상태에 대응하여 동작이 중지될 수 있다.
그러므로, 본 발명에 의해 실시된 이오나이저 모듈은 방전 전극이 단락 등의 오류 상태에 의한 화재 등의 위험한 상황의 발생을 방지할 수 있다.
따라서, 본 발명은 이오나이저 모듈의 안정적인 동작이 보장될 수 있고, 위험한 상황의 발생이 방지됨으로써 신뢰성을 확보할 수 있는 이점이 있다.

Claims (10)

  1. 제어 신호를 제공하는 펑션 제너레이터(Function Generator);
    상기 제어 신호에 대응하여 입력 전압을 포지티브 고전압과 네가티브 고전압으로 변환하고, 상기 포지티브 고전압과 상기 네가티브 고전압을 출력하는 고전압 변환부;
    포지티브 방전 전극을 구비하며, 상기 포지티브 방전 전극에서 상기 포지티브 고전압에 의한 제1 전계 방사에 의해 양이온을 발생하는 제1 이온 발생 소자;
    네가티브 방전 전극을 구비하며, 상기 네가티브 방전 전극에서 상기 네가티브 고전압에 의한 제2 전계 방사에 의해 음이온을 발생하는 제2 이온 발생 소자; 및
    상기 포지티브 방전 전극과 상기 네가티브 방전 전극의 전압을 각각 센싱하고, 센싱에 의한 피드백 전압을 상기 펑션 제너레이터에 제공하는 폴트 디텍터(Fault Detector);를 구비하며,
    상기 펑션 제너레이터는 상기 피드백 전압의 레벨이 미리 설정된 오류 상태에 해당하면 상기 제어 신호를 변경함으로써 상기 고전압 변환부의 동작을 중지함을 특징으로 하는 이오나이저 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 펑션 제너레이터는 정상 동작의 경우 상기 제어 신호로서 펄스를 제공하며, 상기 피드백 전압의 레벨이 상기 오류 상태에 해당하면 상기 펄스의 제공을 중단하는 이오나이저 모듈.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 펑션 제너레이터는 상기 피드백 전압의 레벨이 미리 설정된 기준 전압 이하인 경우 상기 오류 상태로 판단하는 이오나이저 모듈.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 고전압 변환부는,
    정상 동작인 경우 상기 제어 신호로서 입력되는 펄스에 대응하여 주기적으로 스위칭되며, 상기 오류 상태인 경우 상기 제어 신호로서 입력되는 정전압에 대응하여 스위칭을 중지하는 스위칭 회로;
    상기 스위칭 회로의 스위칭에 의해 상기 입력 전압을 상기 고전압으로 변환하고, 상기 스위칭 회로의 스위칭이 중지되면 상기 입력 전압을 고전압으로 변환하는 것을 중지하는 전력 변환부; 및
    상기 전력 변환부의 상기 고전압을 상기 제1 이온 발생 소자 및 상기 제2 이온 발생 소자가 요구하는 직류 또는 교류로 변환함으로써 상기 포지티브 고전압 및 상기 네가티브 고전압을 출력하는 클램핑 및 정류부;를 포함하는 이오나이저 모듈.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 스위칭 회로는,
    상기 제어 신호로서 입력되는 상기 펄스에 대응하여 주기적으로 스위칭되거나 상기 제어 신호로서 입력되는 상기 정전압에 대응하여 스위칭을 중지하는 제1 스위치; 및
    상기 제1 스위치의 주기적인 스위칭에 연동하여 주기적으로 스위칭됨으로써 상기 입력 전압을 상기 고전압으로 변환하도록 상기 전력 변환부를 제어하거나 상기 제1 스위치의 스위칭 중지에 연동하여 상기 입력 전압을 상기 고전압으로 변환하는 것을 중지하도록 상기 전력 변환부를 제어하는 제2 스위치;를 포함하는 이오나이저 모듈.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 전력 변환부는 권선형 트랜스포머로 구성되며,
    상기 권선형 트랜스포머는 상기 스위칭 회로의 주기적인 스위칭에 의해 상기 입력 전압이 인가된 1차측에서 2차측으로 전류 유도가 수행됨으로써 권선비에 따라 승압된 상기 고전압을 출력하고, 상기 스위칭 회로의 스위칭이 중지되면 상기 전류 유도를 중지하는 이오나이저 모듈.
  7. 제4 항에 있어서,
    상기 전력 변환부는 압전 트랜스포머로 구성되며,
    상기 압전 트랜스포머는 상기 스위칭 회로의 주기적인 스위칭에 의해 입력 전압을 공진에 의해 승압시킴으로써 상기 고전압을 출력하고, 상기 스위칭회로의 스위칭이 중지되면 상기 승압을 중지하는 이오나이저 모듈.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 포지티브 방전 전극과 상기 네가티브 방전 전극이 미리 설정된 거리 이상으로 이격된 제1 경우, 상기 포지티브 방전 전극과 그라운드 전극이 단락된 제2 경우, 상기 네가티브 방전 전극과 상기 그라운드 전극이 단락된 제3 경우, 및 상기 포지티브 방전 전극과 상기 네가티브 방전 전극이 단락된 제4 경우 중 적어도 하나를 상기 오류 상태로 판단하기 위한 기준 전압이 설정되며,
    상기 펑션 제너레이터는 상기 피드백 전압의 레벨이 상기 기준 전압 이하이면 상기 오류 상태에 해당하는 것으로 판단하는 이오나이저 모듈.
  9. 제1 항에 있어서, 상기 폴트 디텍터는,
    상기 포지티브 방전 전극의 전압을 센싱하는 제1 센싱 저항;
    상기 네가티브 방전 전극의 전압을 센싱하는 제2 센싱 저항;
    일단에 상기 제1 센싱 저항의 제1 센싱 전압이 인가되고 타단에 상기 제2 센싱 저항의 제2 센싱 전압이 인가되는 제3 센싱 저항;
    상기 제3 센싱 저항의 양단 간의 전압차에 대응하는 전류가 일방향으로 흐르도록 제어하는 다이오드;
    상기 다이오드를 통하여 전달되는 상기 전류에 대응하는 상기 피드백 전압을 충전하는 피드백 캐패시터; 및
    상기 피드백 캐패시터와 병렬로 연결되며, 상기 피드백 전압을 상기 펑션 제너레이터로 인가하는 피드백 저항;을 포함하는 이오나이저 모듈.
  10. 제1 항에 있어서, 상기 폴트 디텍터는,
    상기 포지티브 방전 전극과 상기 네가티브 방전 전극 간의 전압차를 센싱하는 센싱 저항;
    상기 센싱 저항의 상기 전압차에 대응하는 전류에 대응하는 상기 피드백 전압을 충전하는 피드백 캐패시터; 및
    상기 피드백 캐패시터와 병렬로 연결되며, 상기 피드백 전압을 상기 펑션 제너레이터로 제공하는 피드백 저항;을 포함하는 이오나이저 모듈.
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KR20090093896A (ko) * 2008-02-28 2009-09-02 에스엠씨 가부시키 가이샤 이오나이저, 제전(除電) 시스템, 이온밸런스 조절 방법, 및자재 제전 방법
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