KR20140076169A - 실내 공기 정화를 위한 양이온 및 음이온 발생장치 - Google Patents

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Abstract

실내 공기 정화를 위한 양이온 및 음이온 발생장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 양이온 및 음이온 발생장치는, 전원을 공급하는 전원 공급부, 상기 전원 공급부에서 공급된 상기 전원으로부터 고전압 펄스를 발생시키는 펄스 발생부, 상기 고전압 펄스를 입력받아 양이온 또는 음이온 중 하나 이상을 생성하는 이온 발생부, 및 상기 이온 발생부에서 생성되는 상기 양이온 또는 음이온의 발생량을 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

실내 공기 정화를 위한 양이온 및 음이온 발생장치{NEGATIVE AND POSITIVE ION GENERATING APPARATUS FOR PURIFYING INDOOR AIR}
본 발명은 실내 공기 정화 및 제균이 가능한 양이온 및 음이온 발생장치에 관한 것이다.
최근, 사회적으로 건강 및 노화에 대한 관심이 높아지면서 활성산소에 대한 관심 또한 높아지고 있다. 활성산소란 호흡 과정에서 인체 내로 들어온 산소가 완전 연소하지 못하고 불완전 환원되면서 생긴 화합물을 의미한다. 이러한 활성산소는 인간의 호흡 과정, 음식물 대사 과정을 통하여 자연스럽게 발생하기도 하지만, 특히 현대인들의 경우 배기가스, 중금속, 방사선 등의 유해 환경 요인 및 스트레스, 과도한 운동, 과음, 과식, 흡연 등의 습관적 요인 등에 의하여 과도한 활성산소가 발생하는 것으로 보고되고 있다.
체내에 생성된 과도한 활성산소는 체내의 세포와 DNA 등을 공격해 각종 만성질환과 노화를 불러오게 된다. 특히 만성 질환의 90% 이상이 이러한 활성산소와 관련이 있는 것으로 알려져 있다. 활성산소의 농도가 증가해 정상세포를 손상시키는 것을 "산화스트레스"라고 하는데, 이는 만성피로, 심혈관 질환, 신경질환, 치매, 암 등을 일으키는 원인이 되는 것으로 알려지고 있다.
이러한 활성산소를 제거하고 실내의 공기질을 개선하기 위해서는 다량의 양이온 및 음이온을 발생시켜 활성산소를 중화시킬 필요가 있다. 그러나 종래의 이온 발생기의 경우 음이온만을 발생하도록 되어 있는 바, 활성산소를 중화시키고 실내 공기를 정화하는 데 한계가 있었다.
본 발명은 양이온 및 음이온을 동시에 발생 가능하며, 또한 발생되는 양이온 및 음이온의 양을 조절 가능한 실내 공기 정화를 위한 양이온 및 음이온 발생장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 양이온 및 음이온 발생장치는, 전원을 공급하는 전원 공급부, 상기 전원 공급부에서 공급된 상기 전원으로부터 고전압 펄스를 발생시키는 펄스 발생부, 상기 고전압 펄스를 입력받아 양이온 또는 음이온 중 하나 이상을 생성하는 이온 발생부 및 상기 이온 발생부에서 생성되는 상기 양이온 또는 음이온의 발생량을 제어하는 제어부를 포함한다.
이때, 상기 이온 발생부는, 상기 고전압 펄스가 인가되며, 플라즈마 방전에 의하여 양이온 또는 음이온이 발생되는 하나 이상의 침상 전극, 하나 이상의 접지 전극, 및 상기 침상 전극에 공기를 주입하는 송풍부를 포함할 수 있다.
한편, 상기 제어부는 상기 펄스 발생부에서 발생되는 상기 고전압 펄스의 듀티비를 조절함으로써 상기 양이온 또는 음이온의 발생량을 제어할 수 있다.
또한, 상기 양이온 및 음이온 발생장치는 상기 고전압 펄스의 듀티비에 대한 하나 이상의 사전 설정값(preset)이 저장되는 메모리부, 및 사용자로부터 상기 메모리부에 저장된 상기 사전 설정값 중 어느 하나에 대한 선택값을 입력받거나, 또는 상기 사용자로부터 직접 상기 듀티비를 입력받는 사용자 인터페이스를 더 포함할 수 있다.
이때 상기 사용자 인터페이스는, 상기 사용자에 의해 선택된 사전 설정값 또는 입력된 듀티비를 출력하기 위한 출력부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 양이온 및 음이온 발생장치는 상기 이온 발생부에서 생성되는 양이온 또는 음이온의 발생량을 감지하는 센서부를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 제어부는, 상기 센서부에서 감지된 상기 양이온 또는 음이온 발생량에 따라 상기 이온 발생부에서 생성되는 양이온 또는 음이온의 발생량을 조절할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따를 경우, 음이온 뿐만 아니라 양이온을 다량으로 분사하여 고온도의 양이온 및 음이온을 공급함으로써 활성 산소를 제거하고 공기 중의 세균을 제거하는 등 실내 공기질을 개선할 수 있다.
또한, 생성되는 양이온 및 음이온의 발생량을 제어함으로써 상황에 맞게 이온 발생을 조절할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 공기 정화를 위한 양이온 및 음이온 발생장치(100)의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양이온 및 음이온 발생장치(100)의 이온 발생부(106)의 상세 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양이온 및 음이온 발생장치(100)의 제어부(108)에서의 양이온 또는 음이온 발생량 제어 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 양이온 및 음이온 발생장치(100)의 제균 효과를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 공기 정화를 위한 양이온 및 음이온 발생장치(100)의 구성을 나타낸 블록도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 양이온 및 음이온 발생장치(100)는 전원 공급부(102), 펄스 발생부(104), 이온 발생부(106), 제어부(108), 메모리부(110), 사용자 인터페이스부(112) 및 센서부(114)를 포함한다.
전원 공급부(102)는 양이온 및 음이온 발생장치(100)의 구동에 필요한 전력을 공급한다. 전원 공급부(102)는 예를 들어, 110V 또는 220V 등의 가정용 전원으로부터 교류 전원을 공급받아 이를 소정 전압으로 변환하여 양이온 및 음이온 발생장치(100)에 공급할 수 있다.
펄스 발생부(104)는 전원 공급부(102)에서 공급된 상기 전원으로부터 고전압 펄스를 발생시킨다. 펄스 발생부(104)는 전원 공급부(102)에서 공급된 교류 전원을 승압하고, 이를 펄스 형태로 변환하여 소정 전압 및 주파수를 가지는 고전압 펄스를 발생시킨다.
이때 상기 고전압 펄스는, 양의 고전압 또는 음의 고전압만이 반복되는 일방향성 구형파의 형태를 가질 수도 있고, 양의 고전압과 음의 고전압이 반복되는 양방향성 구형파의 형태를 가질 수도 있다. 만약 상기 고전압 펄스가 양의 구형파일 경우, 후술할 이온 발생부(106)에서는 양이온만이 발생되며, 음의 구형파일 경우에는 음이온만이 발생된다. 또한, 상기 고전압 펄스가 양방향성 구형파일 경우에는 양이온 및 음이온이 모두 발생되며, 이 때 발생되는 양이온 및 음이온의 양은 상기 양방향성 구형파의 듀티비에 따라 달라지게 된다.
이온 발생부(106)는 펄스 발생부(104)에서 발생된 상기 고전압 펄스를 공급받아 양이온 또는 음이온 중 하나 이상의 이온을 생성한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양이온 및 음이온 발생장치(100)의 이온 발생부(106)의 상세 구성을 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이온 발생부(106)는 침상 전극(200), 접지 전극(202), 송풍부(204) 및 하우징(206)을 포함한다.
침상 전극(200) 및 접지 전극(202)에는 펄스 발생부(104)에서 발생된 상기 고전압 펄스가 인가되며, 플라즈마 방전에 의하여 양이온 또는 음이온을 발생시킨다. 구체적으로, 침상 전극(200)에는 상기 고전압 펄스에 의한 양의 고전압 및 음의 고전압이 교대로 인가되며, 접지 전극(202)은 접지되도록 구성된다. 이에 따라 양의 고전압이 인가되는 구간에서는 침상 전극(200)이 양의 방전 전극의 역할을 하여 양이온을 생성하고, 음의 고전압이 인가되는 구간에서는 침상 전극(200)이 음의 방전 전극의 역할을 하여 음이온을 생성한다.
침상 전극(200)에서의 양이온 및 음이온 생성 과정을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 먼저, 침상 전극(200)에 양의 고전압이 인가되면, 플라즈마 방전에 의해 공기중의 수분(H20)이 전리되어 수소이온(H+)이 발생된다. 또한, 침상 전극(200)에 음의 고전압이 인가되면, 플라즈마 방전에 의하여 침상 전극(200)의 주위에는 양이온이 집적하고, 침상 전극(200)에서 다량의 전자(e)가 공기 중으로 방출된다. 이 경우 공기 중으로 방출된 다량의 전자(e)는 매우 불안정하므로, 산소분자(O2)에 포착되어 산소이온(O2 -), 즉 슈퍼옥사이드 아니온을 생성하게 된다.
송풍부(204)는 침상 전극(200)에 공기를 주입하며, 침상 전극(200)에서 발생된 양이온 및 음이온을 일방향으로 분출시킨다.
하우징(206)은 그 내부에 전술한 침상 전극(200, 접지 전극(202) 및 송풍부(204)를 실장하고, 발생된 양이온 및 음이온을 일방향으로 분출하기 위한 공간을 제공한다.
다음으로, 제어부(108)는 이온 발생부(106)에서 생성되는 상기 양이온 또는 음이온의 발생량을 제어한다. 구체적으로, 제어부(108)는 펄스 발생부(104)에서 발생되는 상기 고전압 펄스의 듀티비를 조절함으로써 상기 양이온 또는 음이온의 발생량을 제어하도록 구성된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양이온 및 음이온 발생장치(100)의 제어부(108)에서의 양이온 또는 음이온 발생량 제어 과정을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 펄스 발생부(104)에서 발생되는 고전압 펄스가 양의 구형파일 경우, 침상 전극(200)에는 양의 고전압만이 인가되며, 이에 따라 침상 전극(200)에서는 양이온만이 생성된다. 이 경우, 제어부(108)는 상기 펄스의 듀티비(d1)를 제어함으로써 이온 발생부(106)에서 생성되는 양이온의 발생량을 조절할 수 있다. 즉, 상기 고전압 펄스 중 양의 고전압이 인가되는 구간(A)에서만 양이온이 발생되고, 나머지 구간(B)에서는 양이온이 발생되지 않으므로 상기 A 구간의 길이를 조절함으로써 양이온의 발생량을 제어하는 것이 가능하다.
다음으로, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 펄스 발생부(104)에서 발생되는 고전압 펄스가 음의 구형파일 경우, 침상 전극(200)에는 음의 고전압만이 인가되며, 이에 따라 침상 전극(200)에서는 음이온만이 생성된다. 이 경우, 제어부(108)는 상기 펄스의 듀티비(d2)를 제어함으로써 이온 발생부(106)에서 생성되는 음이온의 발생량을 조절할 수 있다. 즉, 상기 고전압 펄스 중 음의 고전압이 인가되는 구간(C)에서만 음이온이 발생되고, 나머지 구간(D)에서는 음이온이 발생되지 않으므로 상기 C 구간의 길이를 조절함으로써 음이온의 발생량을 제어하는 것이 가능하다.
다음으로, 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이 펄스 발생부(104)에서 발생되는 고전압 펄스가 양방향성 구형파일 경우, 침상 전극(200)에는 양의 고전압 및 음의 고전압이 교대로 인가되며, 이에 따라 침상 전극(200)에서는 양이온 및 음이온이 번갈아 생성된다. 즉, A 구간에서는 양이온이, C 구간에서는 음이온이 각각 생성된다. 이 경우에도 제어부(108)는 상기 A 구간의 길이(d1) 및 C 구간의 길이(d2)를 각각 조절함으로써 양이온 및 음이온의 발생량 및 발생 비율을 조절할 수 있다.
메모리부(110)는 상기 고전압 펄스의 듀티비에 대한 하나 이상의 사전 설정값(preset)이 저장된다. 구체적으로, 메모리부(110)는 다양한 상황을 가정하였을 때의 양이온 및 음이온의 발생 비율이 저장될 수 있으며, 이에 따라 제어부(108)는 메모리부(110)에 저장된 사전 설정값을 이용하여 발생되는 양이온 및 음이온의 양을 제어할 수 있다. 예를 들어, 메모리부(110)는 숲 속, 또는 바닷가 등 다양한 자연 환경에서 발생되는 양이온 및 음이온의 양을 시뮬레이션한 사전 설정값이 저장될 수 있다. 또한, 메모리부(110)는 병원, 요양시설, 체력단련실, 물리치료실, 휴게실, 피부/미용실 등 다양한 환경에 적합한 양이온 및 음이온 발생량의 사전 설정값이 저장될 수 있다.
사용자 인터페이스부(112)는 사용자로부터 양이온 및 음이온의 발생량 및 발생 비율에 대한 입력값을 입력받는다. 구체적으로, 상기 사용자는 메모리부(110)에 저장된 복수 개의 사전 설정값 중 하나를 선택하거나, 또는 직접 양이온/음이온의 발생량 또는 발생 비율(듀티비)을 입력할 수 있으며, 제어부(108)는 상기 입력된 값에 따라 이온 발생부(106)에서의 양이온 또는 음이온 발생량을 제어할 수 있다.
또한, 사용자 인터페이스(112)는 사용자가 상기 사전 설정값 또는 입력된 듀티비 등의 값을 확인하기 위한 출력부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 출력부는, 예를 들어 복수 개의 LED 또는 액정표시장치 등으로 구성될 수 있다.
센서부(114)는 이온 발생부(106)에서 생성되는 양이온 또는 음이온의 발생량을 감지한다. 이 경우, 제어부(108)는 센서부(114)에서 감지된 상기 양이온 또는 음이온의 발생량에 따라 이온 발생부(106)에서 생성되는 양이온 또는 음이온의 발생량을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(108)는 생성되는 양이온 또는 음이온의 발생량이 기 설정된 값과 달라지는 경우, 상기 펄스파의 듀티비를 조절함으로써 상기 양이온 또는 음이온의 발생량을 조절할 수 있다. 즉, 이 경우 센서부(114)는 일종의 피드백 수단으로서 기능하게 된다.
이와 같은 구성을 통하여 양이온 및 음이온 발생장치(100)에서 발생되는 양이온 및 음이온은 공기 중의 인체에 유해한 활성산소를 제거하는 데 유용하게 활용될 수 있다. 예를 들어, 양이온 및 음이온 발생장치(100)에서 발생되는 수소이온(H+)은 활성산소 중 특히 인체에 유해한 것으로 알려진 하이드록시 라디칼(OH-)과 결합하여 인체에 무해한 물 분자(H20)를 형성함으로써 활성산소를 중화한다.
또한, 상기 양이온 및 음이온은 공기 중의 유해한 세균을 없애는 데에도 사용될 수 있다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 양이온 및 음이온 발생장치(100)의 제균 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 양이온 및 음이온 발생장치(100)에서 발생된 양이온 및 음이온은 물 분자(H2O)와 결합하여 수산화기(OH)를 생성한다. 상기 수산화기는 세균의 세포막 구성성분인 단백질로부터 수소원자(H)를 빼앗아 물을 만든다. 이에 따라 수소원자를 빼앗긴 세포막의 단백질 분자는 파괴되고, 세균의 세포막도 파괴되어 제균이 이루어진다.
이 밖에도, 본 발명의 일 실시예에 따른 양이온 및 음이온 발생장치(100)는 적정량의 양이온 및 음이온이 필요한 다양한 환경에서 유용하게 사용될 수 있음은 물론이다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다음한 변형이 가능함을 이해할 것이다.
그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 양이온 및 음이온 발생장치
102: 전원 공급부
104: 펄스 발생부
106: 이온 발생부
1008: 제어부
110: 메모리부
112: 사용자 인터페이스부
114: 센서부
200: 침상 전극
202: 접지 전극
204: 송풍부
206: 하우징

Claims (7)

  1. 전원을 공급하는 전원 공급부;
    상기 전원 공급부에서 공급된 상기 전원으로부터 고전압 펄스를 발생시키는 펄스 발생부;
    상기 고전압 펄스를 입력받아 양이온 또는 음이온 중 하나 이상을 생성하는 이온 발생부; 및
    상기 이온 발생부에서 생성되는 상기 양이온 또는 음이온의 발생량을 제어하는 제어부를 포함하는 실내 공기 정화를 위한 양이온 및 음이온 발생장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 이온 발생부는,
    상기 고전압 펄스가 인가되며, 플라즈마 방전에 의하여 양이온 또는 음이온이 발생되는 하나 이상의 침상 전극;
    하나 이상의 접지 전극; 및
    상기 침상 전극에 공기를 주입하는 송풍부를 포함하는, 실내 공기 정화를 위한 양이온 및 음이온 발생장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 펄스 발생부에서 발생되는 상기 고전압 펄스의 듀티비를 조절함으로써 상기 양이온 또는 음이온의 발생량을 제어하는, 실내 공기 정화를 위한 양이온 및 음이온 발생장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 고전압 펄스의 듀티비에 대한 하나 이상의 사전 설정값(preset)이 저장되는 메모리부; 및
    사용자로부터 상기 메모리부에 저장된 상기 사전 설정값 중 어느 하나에 대한 선택값을 입력받거나, 또는 상기 사용자로부터 직접 상기 듀티비를 입력받는 사용자 인터페이스를 더 포함하는, 실내 공기 정화를 위한 양이온 및 음이온 발생장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 사용자 인터페이스는, 상기 사용자에 의해 선택된 사전 설정값 또는 입력된 듀티비를 출력하기 위한 출력부를 더 포함하는, 실내 공기 정화를 위한 양이온 및 음이온 발생장치.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 이온 발생부에서 생성되는 양이온 또는 음이온의 발생량을 감지하는 센서부를 더 포함하는, 실내 공기 정화를 위한 양이온 및 음이온 발생장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 센서부에서 감지된 상기 양이온 또는 음이온 발생량에 따라 상기 이온 발생부에서 생성되는 양이온 또는 음이온의 발생량을 조절하는, 실내 공기 정화를 위한 양이온 및 음이온 발생장치.
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