KR20230149066A - Air purifier with plasma electrostatic precipitator - Google Patents
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Abstract
본 발명인 전압 및 주파수 가변 플라즈마 고전압 발생기가 구비된 공기청정기는 전압 및 주파수 가변 플라즈마 고전압 발생기가 구비되어 있어 고주파 변압기를 사용하기 때문에 변압기 자체에서 발생하는 열과 전력소자의 고속 주파수 스위칭에 따른 전력손실을 최소화하여 고장요소를 배제할 수 있어 전력소자의 발열현상을 최소화하도록 하고, 이에 따른 공기정화에 대한 효율성을 향상시키는 동시에 각종 바이러스와 세균을 효율적으로 박멸할 수 있도록 하며, 플라즈마의 이온화 방식으로 인해 정화과정에서 오존이나 질소산화물이 발생하게 하여 전체적으로 인체에 여러 가지 부수적인 효과를 갖도록 하고, 저온 플라즈마 방전을 통해 실내 공기 중에 상존하는 산소(O2)를 이온화하여 산화이온형태로 살균효과를 얻도록 하는데 그 특징이 있다.The present inventor's air purifier equipped with a voltage and frequency variable plasma high voltage generator is equipped with a voltage and frequency variable plasma high voltage generator and uses a high frequency transformer to minimize heat generated from the transformer itself and power loss due to high-speed frequency switching of power elements. By doing so, faulty elements can be excluded, minimizing the heat generation of power devices, thereby improving the efficiency of air purification, and at the same time, various viruses and bacteria can be efficiently eradicated, and the ionization method of plasma improves the purification process. It generates ozone or nitrogen oxides to have various secondary effects on the human body as a whole, and ionizes oxygen (O2) existing in the indoor air through low-temperature plasma discharge to obtain a sterilizing effect in the form of oxide ions. There is.
Description
본 발명은 전압 및 주파수 가변 플라즈마 고전압 발생기가 구비된 공기청정기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전압 및 주파수 가변 플라즈마 고전압 발생기가 구비되어 있어 고주파 변압기를 사용하기 때문에 변압기 자체에서 발생하는 열과 전력소자의 고속 주파수 스위칭에 따른 전력손실을 최소화하여 고장요소를 배제할 수 있어 전력소자의 발열현상을 최소화하도록 하고, 이에 따른 공기정화에 대한 효율성을 향상시키는 동시에 각종 바이러스와 세균을 효율적으로 박멸할 수 있도록 하며, 플라즈마의 이온화 방식으로 인해 정화과정에서 오존이나 질소산화물이 발생하게 하여 전체적으로 인체에 여러 가지 부수적인 효과를 갖도록 하고, 저온 플라즈마 방전을 통해 실내 공기 중에 상존하는 산소(O2)를 이온화하여 산화이온형태로 살균효과를 얻도록 하는 전압 및 주파수 가변 플라즈마 고전압 발생기가 구비된 공기청정기에 관한 것이다.The present invention relates to an air purifier equipped with a voltage and frequency variable plasma high voltage generator. More specifically, it is equipped with a voltage and frequency variable plasma high voltage generator and uses a high frequency transformer, so the heat generated from the transformer itself and the high speed of the power device are used. By minimizing power loss due to frequency switching, failure elements can be excluded, thereby minimizing heat generation in power devices, improving air purification efficiency, and efficiently eradicating various viruses and bacteria. Due to the ionization method of plasma, ozone and nitrogen oxides are generated during the purification process, which has various secondary effects on the human body as a whole, and oxygen (O2) existing in indoor air is ionized in the form of oxide ions through low-temperature plasma discharge. It relates to an air purifier equipped with a voltage and frequency variable plasma high voltage generator to achieve a sterilization effect.
일반적으로, 산업화에 따른 경제발전에 의하여 인간의 생활환경 및 거주 방식에 많은 변화를 가져오게 되었고, 정보통신 기술의 발달로 실내에서 거주시간이 증가함에 따라 실내 공기오염이란 새로운 환경문제가 나타나게 되었다.In general, economic development resulting from industrialization has brought about many changes in human living environments and living methods, and as the time spent indoors increases due to the development of information and communication technology, a new environmental problem called indoor air pollution has emerged.
이와 같이 실내 등의 제한된 공간 내에 오염된 공기가 생성되면, 시간이 지날수록 오염물질의 순환으로 그 농도가 증가되어 각종 분진을 비롯해 감염성 세균 및 곰팡이 등의 미생물학적 유해인자에 노출되어 전신피로, 불쾌감, 두통, 호흡기계통, 피부계통 감염성질환과 과민성 질환이 발생될 수 있다.In this way, when polluted air is created in a limited space such as indoors, the concentration increases due to the circulation of pollutants over time, resulting in exposure to various dusts and microbiological harmful factors such as infectious bacteria and mold, leading to full-body fatigue and discomfort. , headache, respiratory system, skin system infectious diseases and hypersensitivity diseases may occur.
또한, 이러한 실내공기의 오염은 고령의 환자 및 면역억제 상태의 환자에게 감염의 위험성을 증가시킬 수 있고, 실내 공기질의 오염에 의한 각종 유해물질의 흡입과, 업무상 스트레스, 혈액순환장애는 환자 및 실내 거주자들의 인체 내 활성산소(ROS)수치를 증가시켜 건강에 나쁜 영향을 주는 것으로 연구결과가 보도되고 있다.In addition, indoor air pollution can increase the risk of infection in elderly patients and immunosuppressed patients, and inhalation of various harmful substances, work-related stress, and blood circulation disorders due to indoor air pollution can affect patients and indoors. Research results are reporting that it increases the level of reactive oxygen species (ROS) in the human body of residents, which has a negative impact on their health.
상기와 같이 증가된 활성산소는 호흡과정에서 몸속으로 들어간 산소가 체내에서 산화과정에 이용되면서 여러 대사과정에서 생성되어 생체 조직을 공격하고 세포를 공격하여 지질과 단백질, 핵산(DNA, RNA)을 파괴하며 여러가지 효소기능을 저해하여 각종질병(암, 노화 등)을 촉진할 뿐만 아니라, 이 외에도 신경 전달물질인 DOPAMINE SEROTOMIN, ACETYL-CHOLINE에도 영향을 미치며 ACETYL-CHOLINE ESTERASE에도 같은 영향을 미치어 면역기능을 현저하게 저하시키는 것으로 알려져 있다.As mentioned above, the increased free radicals are generated in various metabolic processes as the oxygen that enters the body during the breathing process is used for oxidation processes in the body, attacking biological tissues and cells, destroying lipids, proteins, and nucleic acids (DNA, RNA). It not only promotes various diseases (cancer, aging, etc.) by inhibiting various enzyme functions, but also affects the neurotransmitters DOPAMINE SEROTOMIN and ACETYL-CHOLINE and has the same effect on ACETYL-CHOLINE ESTERASE, improving immune function. It is known to significantly deteriorate.
한편, 인체 내 활성산소 수치를 감소시키는 항산화(SOD) 작용과 혈관을 확장하여 심혈관 계통의 건강을 증진시키는데 산화질소(NO)가 기여한다는 연구결과에 따라 1980년대부터 이에 대한 연구가 본격적으로 시작되어 왔다.Meanwhile, research on nitric oxide (NO) began in earnest in the 1980s based on research results showing that nitric oxide (NO) contributes to the antioxidant (SOD) effect of reducing the level of free radicals in the human body and to improving the health of the cardiovascular system by dilating blood vessels. come.
특히, 이와 같은 산화질소의 연구는 내피 세포 유래 평활근 이완인자(EDRF)의 발견에서 비롯되는데, 혈관의 내피 세포에서 미지의 강력한 혈관 이완인자(EDRF)가 생산된다는 보고가 있었고, 이 EDRF의 실체가 산화질소(NO)라는 것이 증명되었다.In particular, such research on nitric oxide stems from the discovery of endothelial cell-derived smooth muscle relaxant factor (EDRF). It has been reported that an unknown, powerful vascular relaxant factor (EDRF) is produced in vascular endothelial cells, and the identity of this EDRF has been revealed. It has been proven that it is nitric oxide (NO).
산화질소(NO)는 L-아르기닌에서 일산화질소(NO) 생성요소(NITRIC-OXIDE SYNTHASE : NOS)에 의해 L-시트룰린과 같이 생산되며, 인체 내에서 작용은 혈관계에서 혈관 내피세포에서 생성되어 혈관 평활근의 구아닐산 고리화 효소를 활성화하고 고리형 GMP를 생산하여 혈관을 이완시킨다는 연구 결과가 보도된 바 있고, 그 연구가 진행됨에 따라 산화질소(NO)가 심혈관계에서 핵심적인 역할을 수행하는 신호 전달 분자일 뿐만 아니라 그 외에도 여러 가지 다른 기능도 수행한다는 사실이 잇달아 밝혀졌다.Nitric oxide (NO) is produced along with L-citrulline from L-arginine by NITRIC-OXIDE SYNTHASE (NOS), and its action in the human body is produced by vascular endothelial cells in the vascular system and vascular smooth muscle. Research results have been reported that it relaxes blood vessels by activating guanylate cyclase and producing cyclic GMP, and as the research progresses, nitric oxide (NO) is a signaling molecule that plays a key role in the cardiovascular system. It has been revealed one after another that it not only performs work, but also performs many other functions.
또한, 산화질소(NO)는 현재 감염에 대항하는 신경계의 신경전달물질, 혈압조절인자, 여러 신체기관의 혈류 조절인자 등 다양한 역할을 수행하는 것으로 알려 졌으며, 산화질소(NO)는 거의 모든 생명체에 존재하여 서로 다른 다양한 종류의 세포에 의해 생성된다는 심층적인 연구 공로를 인정받아 1998년 로버트 F 피치코트, 루이스 이그나로, 폐리드 뮤라드 박사 등 3명은 카롤린스카 연구소 노벨상 선정 위원회로부터 "심혈관계에서 신호전달분자로 일산화질소(NO : NITRIC OXIDE)를 발견"한 공로를 인정해 노벨 생리의학상을 수상했다.In addition, nitric oxide (NO) is currently known to play a variety of roles, including as a neurotransmitter in the nervous system that fights infection, a blood pressure regulator, and a blood flow regulator in various body organs. Nitric oxide (NO) is present in almost all living things. In recognition of their contributions to in-depth research into the existence and production of various types of cells, in 1998, three people, including Robert F. Pichcourt, Luis Ignarro, and Dr. Perid Murad, were awarded the “Signal Transduction Molecule in the Cardiovascular System” by the Karolinska Institutet Nobel Prize Selection Committee. He was awarded the Nobel Prize in Physiology or Medicine for his contribution to the discovery of nitric oxide (NO: NITRIC OXIDE).
그러나, 이러한 산화질소는 실내 공기질의 오염, 식생활에서의 영양소 섭취 결핍, 운동부족, 과로, 약물 복용 등 여러 가지 원인에 의해 혈관 내피 세포에서 인체 생리작용에 필요한 충분한 양을 스스로 생성하지 못하기 때문에 외부에서 여러 가지 수단에 의해 직간접적으로 공급을 받아야 한다.However, this nitric oxide cannot be produced in sufficient amounts necessary for human physiological functions in vascular endothelial cells due to various reasons such as indoor air pollution, lack of nutrient intake in the diet, lack of exercise, overwork, and drug use, so it is released from the outside. It must be supplied directly or indirectly through various means.
그 일례로서, 산화질소(NO)를 생성시키는 방법으로 질산을 제조하는 방법, 즉 암모니아와 산소를 산화시켜 물에 흡수하는 과정에서 일산화질소를 생성하게 되는데, 이 방법은 암모니아 물질이 유독성 물질이어서 인체에 유해하고 악취농도를 증가시키며 화재 위험성이 있기 때문에 실용적으로 사용되지 못하였다.As an example, a method of producing nitric acid by producing nitric oxide (NO), that is, nitrogen monoxide is produced in the process of oxidizing ammonia and oxygen and absorbing it into water. In this method, ammonia is a toxic substance and is harmful to the human body. It was not used practically because it was harmful to the environment, increased odor concentration, and had a fire risk.
이를 해결하기 위해, 공기청정기가 제시되어 각종 대기오염 물질 및 밀폐된 다중이용시설에서의 미세먼지, 유해 바이러스(코로나 19 등)로부터 위험에 노출되는 불특정 다수가 이용하는 공간으로 공기살균과 더불어 인체에 유익한 대기질 개선에 대한 필요성과 중요성이 점차 주목받고 있고, 최근 코로나 19로 인해 공기 중 다양한 바이러스 감염문제까지 이슈화되어 대통령령으로 정하는 다중이용시설의 실내공기질 관리법(25개 항목)에 따라 실내 미세먼지를 포함한 살균 및 정화 기능과 더불어 대기질 개선에 대한 웰빙에어(Wellbing-Air)의 구매 수요자가 급증하고 있는 실정이다.To solve this problem, an air purifier was proposed to serve as a space used by an unspecified number of people who are at risk from various air pollutants, fine dust in closed multi-use facilities, and harmful viruses (such as COVID-19). It sterilizes the air and is beneficial to the human body. The need and importance of improving air quality is gradually receiving attention, and the problem of various viral infections in the air has recently become an issue due to COVID-19, and in accordance with the Indoor Air Quality Management Act for Multi-Use Facilities (25 items) prescribed by Presidential Decree, indoor fine dust, including indoor fine dust, has become an issue. In addition to its sterilization and purification functions, the number of consumers purchasing Wellbeing-Air for improving air quality is rapidly increasing.
그러나, 종래의 공기청정기는 주로 필터 방식과 전기 집진 방식이 사용되고 있으나 오염된 공기를 내부로 흡입하여 토출하는 방식으로 청소 관리와 필터 교체가 되지 않으면 오염물질이 발생할 가능성이 있어 2차 바이러스 등에 감염 위험성이 항상 내포되고 있는데, 특히 필터 교환방식의 경우 공기 중의 오염물질을 제거하기 위해 필터를 사용하기 때문에 필터의 오염상태를 점검하여 정기적으로 또는 비정기적으로 필터를 교체해야 되기에, 필터 사용초기에는 공기 필터 기능이 우수하지만, 먼지가 많이 쌓은 경우에는 필터 기능이 떨어짐으로 인해 공기 중에 살아 있는 각종 바이러스와 세균을 억제하는데 한계가 있다.However, conventional air purifiers mainly use a filter method and an electric dust collection method, but they suck in polluted air and discharge it, so if cleaning management and filter replacement are not performed, there is a possibility of pollutants being generated, leading to the risk of infection by secondary viruses, etc. This is always implied, especially in the case of the filter exchange method, since the filter is used to remove contaminants in the air, the contamination status of the filter must be checked and the filter replaced regularly or irregularly. Although the filter function is excellent, if a lot of dust accumulates, the filter function deteriorates and has limitations in suppressing various viruses and bacteria living in the air.
이에 따른, 종래의 미세먼지 제거 공기청정기는 필터 방식, 플라즈마에 의한 집진 방식, 그리고 자외선에 의한 광촉매 방식등이 있다.Accordingly, conventional air purifiers for removing fine dust include a filter method, a dust collection method using plasma, and a photocatalytic method using ultraviolet rays.
상기 공기 필터에 의한 공기청정기는 헤파 필터(HEPA-filter: High Efficiency Particulate Air-filter)를 이용하여 미크론 이하의 초미세 먼지를 제거하고, 필터형 공기청정기는 진드기, 바이러스, 곰팡이 등을 제거하는 기능을 갖으나, 필터에 세균 번식의 위험성이 있으며, 주기적으로 필터를 교환해야하는 번거러움과 비용 부담이 있다.The air purifier using the air filter above uses a HEPA-filter (High Efficiency Particulate Air-filter) to remove ultrafine dust below a micron, and the filter-type air purifier has the function of removing mites, viruses, mold, etc. However, there is a risk of bacterial growth in the filter, and there is the inconvenience and cost of periodically replacing the filter.
상기 플라즈마 방식의 공기청정기는 대한민국 공개특허 제10-2012-0135602호에서 개시된 것으로, 코로나 방전을 이용한 전기집진기로서 전극에 전압을 인가하여 플라즈마를 생성하고 미세먼지가 음의 전기를 띠게 하여 정전기 집진방식으로 미세 먼지를 제거하고, 이러한 플라즈마 공기청정기는 일차적으로 공기 필터로 큰 먼지를 걸러내고 추가적으로 정전기 집진 방식을 채용하고 있으나, 오존 발생의 문제가 있고, 오존은 공기 필터로 제거되지 않으며, 오존은 호흡기 질환 등의 문제를 야기한다.The plasma-type air purifier is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2012-0135602. It is an electrostatic precipitator using corona discharge, which generates plasma by applying voltage to electrodes and makes fine dust negatively charged, thereby collecting electrostatic dust. This plasma air purifier primarily filters out large dust with an air filter and additionally employs an electrostatic dust collection method. However, there is a problem with ozone generation, ozone is not removed by an air filter, and ozone is transmitted to the respiratory tract. It causes problems such as disease.
그 외에 실내 공기청정기는 자외선 광촉매를 이용한 유기화합물의 분해 방식의 공기 청정기 등도 있다.In addition, there are indoor air purifiers that use ultraviolet photocatalysts to decompose organic compounds.
또한, 물에 의한 공기 청정기는 독일의 벤타사(Venta Co)의 '에어와서(Airwasher)'가 상용화되어 있고, 이는 다수 개의 원반을 중첩하여 물속에서 원반을 회전하는 방식으로 공기를 물과 접촉하는 방식의 공기 청정기이다.In addition, the 'Airwasher' by Germany's Venta Co is a commercially available water-based air purifier, which brings air into contact with water by overlapping multiple disks and rotating the disks in the water. It is a type of air purifier.
그 외에도 ‘플라즈마 크러스터(Plasma Cluster) 공기청정기(일본 Sharp Co)'가 상용화되어 있고, 이는 실내 공기 중의 병원균을 살균하는 기능을 갖는 것으로 주장하고 있으며, 팬에 의하여 유입된 공기를 공기필터(헤파필터)로 정화하고 정화된 공기가 플라즈마 크러스터 장치를 통과하여 배출되는 방식이다. In addition, the 'Plasma Cluster air purifier (Japan Sharp Co.)' is commercialized, and is claimed to have the function of sterilizing pathogens in indoor air, and uses an air filter (HEPA filter) to filter the air brought in by the fan. ) and the purified air is discharged through a plasma cluster device.
즉, 공기필터로 정화된 공기와 함께 플라즈마 크러스터 장치에서 음이온과 양이온이 뭉처서 포도송이와 같은 형태(Cluster 형태)로 배출된다. 이러한 이온들이 실내의 병원균을 살균하는 효과를 갖는 것으로 주장하고 있다.In other words, negative ions and positive ions are lumped together in the plasma cluster device along with the air purified by the air filter and discharged in a cluster shape like a bunch of grapes. It is claimed that these ions have the effect of sterilizing indoor pathogens.
이에, 플라즈마를 얻기 위한 아크방전 기술은 이미 널리 알려진 기술이고, 아크 방전에 의해 생성된 플라즈마를 이용하여 금속화합물 코팅이나 나노분말를 제조하기 위해 상업적 널리 사용되고 있는 것도 이미 주지된 사실이다.Accordingly, the arc discharge technology for obtaining plasma is already a widely known technology, and it is already well known that it is widely used commercially to produce metal compound coatings or nanopowders using plasma generated by arc discharge.
그러나, 하나의 아크방전장치나 시설에 의해서 대량의 플라즈마를 생성시킬 수 없기 때문에 대량 생산이나 대량 플라즈마 처리를 위해서는 다수 또는 대량의 아크방전장치나 시설을 갖추어야 할 뿐만 아니라 이로 인해 고가의 시설비가 소요됨으로써 상업적이지 못하고 비경제적인 문제점이 있다.However, since a large amount of plasma cannot be generated with a single arc discharge device or facility, mass production or mass plasma processing not only requires the installation of multiple or large amounts of arc discharge devices or facilities, but also requires expensive facility costs. There is a problem that it is not commercial and uneconomical.
또한, 아크방전 기술에 의해 생성된 플라즈마를 이용한 수처리장치나 공기정화장치들이 개시되고 있으나, 이들 역시 소량의 플라즈마만 생성되었기 때문에 대량의 수처리나 공기정화가 도모되지 못하고 플라즈마를 이용한 정화처리 시간도 오래 소요됨으로써 상업적으로 널리 이용되지 못하고 있는 문제점을 수반하고 있다.In addition, water treatment devices and air purification devices using plasma generated by arc discharge technology have been disclosed, but these also generate only a small amount of plasma, so large-scale water treatment or air purification cannot be achieved and the purification time using plasma is long. It has the problem of not being widely used commercially.
한편, 종래에 실시하고 있는 고전압 발생장치는 커패시터의 승압방전 특성을 이용한 하드웨어적인 승압방식을 주로 채택하고 있으나, 이 경우에는 출력전압과 주파수가 고정되어 부하 단에서 요구하는 정격 부하전압과 주파수 조절이 어려운 문제로 인해 전체적으로 효율이 높은 플라즈마의 발생이 어려운 문제가 있는 것이다.Meanwhile, conventional high voltage generators mainly adopt a hardware boosting method using the boosting and discharging characteristics of capacitors. However, in this case, the output voltage and frequency are fixed and the rated load voltage and frequency required at the load end cannot be adjusted. Due to difficult problems, it is difficult to generate plasma with high overall efficiency.
이와 같이, 종래의 플라즈마 공기청정기는 플라즈마 방전소자의 표면을 자주 클리닝해야 하는 번거로움이 있으며 클리닝을 통해 먼지를 제거하더라도 이온이나 오존의 발생량은 일부 회복하나, 폴리머는 클리닝에 의해 제거되지 않기 때문에 폴리머의 고착으로 인한 이온과 오존의 발생량은 원래와 같이 복원되지 않고 여전히 감소하는 문제점이 있다.As such, the conventional plasma air purifier has the inconvenience of having to frequently clean the surface of the plasma discharge element. Even if dust is removed through cleaning, the amount of ions or ozone generated is partially restored, but the polymer is not removed by cleaning. There is a problem in that the amount of ions and ozone generated due to adhesion is not restored to its original state and is still reduced.
본 발명은 전압 및 주파수 가변 플라즈마 고전압 발생기가 구비되어 있어 고주파 변압기를 사용하기 때문에 변압기 자체에서 발생하는 열과 전력소자의 고속 주파수 스위칭에 따른 전력손실을 최소화하여 고장요소를 배제할 수 있어 전력소자의 발열현상을 최소화하게 하고, 이에 따른 공기정화에 대한 효율성을 향상시키는 동시에 각종 바이러스와 세균을 효율적으로 박멸할 수 있게 하며, 플라즈마의 이온화 방식으로 인해 정화과정에서 오존이나 질소산화물이 발생하게 하여 인체에 여러 가지 부수적인 효과를 갖도록 하고, 저온 플라즈마 방전을 통해 실내 공기 중에 상존하는 산소(O2)를 이온화하여 산화이온형태로 살균효과를 얻게 하는 전압 및 주파수 가변 플라즈마 고전압 발생기가 구비된 공기청정기를 제공하는데 그 목적이 있다.Since the present invention is equipped with a voltage and frequency variable plasma high voltage generator and uses a high-frequency transformer, it is possible to minimize heat generated from the transformer itself and power loss due to high-speed frequency switching of the power device, thereby eliminating malfunction elements and generating heat in the power device. This minimizes the phenomenon and thus improves the efficiency of air purification, while also efficiently eradicating various viruses and bacteria. The ionization method of plasma generates ozone and nitrogen oxides during the purification process, causing various harmful effects to the human body. It provides an air purifier equipped with a voltage and frequency variable plasma high voltage generator that has several secondary effects and ionizes oxygen (O 2 ) existing in indoor air through low-temperature plasma discharge to obtain a sterilizing effect in the form of oxide ions. It has a purpose.
또한, 본 발명의 다른 목적은 낮은 전압에서도 방전이 가능하게 하여 갑작스런 과전압과 과전류가 공급되지 않게 하는 전압 및 주파수 가변 플라즈마 고전압 발생기가 구비된 공기청정기를 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention is to provide an air purifier equipped with a voltage and frequency variable plasma high voltage generator that enables discharge even at low voltage and prevents sudden overvoltage and overcurrent from being supplied.
또한, 본 발명의 다른 목적은 고주파 교류 전원공급장치에 의해 인버터와 변압기 부하사이에 공진 주파수 대역이 일치하게 하고, 전원공급장치가 어떠한 부하에도 적합한 주파수대역을 찾아내어 최적의 방전상태를 만드는 주파수 튜닝이 가능하게 하며, 인버터 전류를 최소화하여 부하에 적합한 주파수대역을 찾아서 효율을 극대화하게 하는 전압 및 주파수 가변 플라즈마 고전압 발생기가 구비된 공기청정기를 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention is to match the resonant frequency band between the inverter and transformer load by using a high-frequency AC power supply, and frequency tuning to create an optimal discharge state by finding a frequency band suitable for any load by the power supply device. The aim is to provide an air purifier equipped with a voltage and frequency variable plasma high voltage generator that makes this possible and maximizes efficiency by finding a frequency band suitable for the load by minimizing the inverter current.
본 발명은 상술한 기술적 과제를 달성하기 위해 실내의 공기를 살균 및 정화시키기 위한 공기청정기로서, 일정한 형태를 이루는 본체와, 상기 본체의 일측에는 실내 공기를 흡입하도록 하는 흡입구와, 상기 본체의 타측에는 흡입된 공기를 정화한 후에 배출시킬 수 있는 배출구와, 상기 본체의 내부에 구비되고, 상기 흡입구를 통해 흡입된 공기 중에 포함된 미세먼지 입자를 제거할 수 있도록 고압 방전에 의한 이온화 방식으로 +,-의 양 전극 사이에 고전압을 인가하되, 이온화 현상으로 이온화된 미세먼지 입자들이 달라붙게 되어 이온화된 입자 여기현상이 활성화될 수 있도록 교류형태의 전압을 인가하는 플라즈마 고전압 발생기와, 상기 플라즈마 고전압 발생기를 통해 살균 및 정화된 청정 공기를 배출구로 배출시킬 수 있도록 구동하는 송풍팬를 포함하는 것이다.The present invention is an air purifier for sterilizing and purifying indoor air in order to achieve the above-described technical problem, comprising a main body of a certain shape, an intake port for sucking indoor air on one side of the main body, and an air purifier on the other side of the main body. It is provided inside the main body and has an outlet for discharging the inhaled air after purifying it, and uses an ionization method by high-pressure discharge to remove fine dust particles contained in the air inhaled through the inlet. A high voltage is applied between both electrodes, and a plasma high voltage generator that applies an alternating voltage so that the ionized fine dust particles adhere to the ionization phenomenon and activates the ionized particle excitation phenomenon, and the plasma high voltage generator It includes a blowing fan that is driven to discharge sterilized and purified clean air through the outlet.
이에, 상기 플라즈마 고전압 발생기는 교류형태의 전압을 인가하되, 전력소자의 과도현상을 최소화하여 소자 수명을 보장할 수 있도록 펄스파형(구형파)의 교류보다는 정현파 형태의 전압을 인가하도록 이루어지는 것이다.Accordingly, the plasma high voltage generator applies a voltage in the form of an alternating current, but applies a voltage in the form of a sinusoidal wave rather than an alternating current in a pulse wave (square wave) to minimize transient phenomena of the power device and ensure the device lifespan.
또한, 상기 플라즈마 고전압 발생기에 고밀도 플라즈마를 공급할 수 있도록 안정된 임펄스 형태의 전원공급장치가 더 포함하는 것이다.In addition, a stable impulse type power supply device is further included to supply high density plasma to the plasma high voltage generator.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 플라즈마 고전압 발생기는 상용전원 인가시 인가되는 교류전원을 직류전원으로 변환하는 AC/DC변환부와, 상기 AC/DC변환부에서 변환된 직류 전원을 링크 전압으로 가변하도록 하는 DC 전력가변부와, 상기 DC 전력가변부를 통해 가변된 직류 전압을 교류 전압으로 변환하도록 하는 인버터부와, 상기 인버터부를 통해 출력되는 펄스파형을 정현파 교류 파형으로 변환하도록 하는 공진회로부와, 상기 인버터부를 통해 출력되는 200~300V를 20~30kV으로 고압 승압시키기 위한 고주파 변압기와, 상기 DC 전력가변부를 통한 링크 전압의 가변과, 상기 인버터부를 통한 출력되는 주파수를 각각 제어하도록 하는 MCU를 포함하여 이루어진다. According to an embodiment of the present invention, the plasma high voltage generator includes an AC/DC converter that converts alternating current power applied when commercial power is applied to direct current power, and a converter that converts the direct current power converted by the AC/DC converter into link voltage. A DC power variable unit that converts the DC voltage varied through the DC power variable unit into an alternating current voltage, a resonance circuit unit that converts the pulse waveform output through the inverter unit into a sinusoidal alternating current waveform, and It includes a high-frequency transformer for boosting the 200-300V output through the inverter unit to a high voltage of 20-30kV, and an MCU that controls the variable link voltage through the DC power variable unit and the frequency output through the inverter unit. .
상기 AC/DC변환부는 단상 풀브리지(single phase full bridge) 소자를 활용하여 DC 전력 가변방식으로 이루어지는 것이고, 상기 DC 전력가변부는 벅 컨버터(Buck Converter) 회로를 이용하여 DC 전압 가변방식으로 이루어지는 것이다.The AC/DC conversion unit is implemented in a DC power variable method using a single phase full bridge element, and the DC power variable unit is implemented in a DC voltage variable method using a buck converter circuit.
또한, 상기 인버터부는 풀브리지 인버터(Full-Bridge Inverter) 소자를 이용하여 AC 전압 가변방식으로 이루어지는 것이고, 상기 공진회로부는 LC 공진회로 주파수와 공진 스위칭 주파수가 상호 매칭하도록 이루어지는 것이다.In addition, the inverter unit is implemented in an AC voltage variable manner using a full-bridge inverter element, and the resonance circuit unit is configured so that the LC resonance circuit frequency and the resonance switching frequency match each other.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 본체의 일측 부분에 공기청정기의 작동 및 구동을 제어하고 사용자 단말기 또는 관리서버와 통신이 가능하도록 하는 제어패널수단이 더 포함된다.According to an embodiment of the present invention, a control panel means is further included on one side of the main body to control the operation and driving of the air purifier and to enable communication with a user terminal or management server.
또한, 상기 제어패널수단은 물리적 충격 또는 해커의 외부요인으로 악의적인 프로그램 변질을 하였을 때, 변질된 프로그램의 실행을 거부하고 공장출하 상태의 프로그램으로 자동복구하도록 하는 안전실행부가 구비되어 이루어진다.In addition, the control panel means is provided with a safety execution unit that refuses to execute the corrupted program and automatically restores the program to its factory default state when a malicious program is modified due to physical shock or external factors such as a hacker.
또한, 상기 제어패널수단의 통신은 PLC통신, LTE, RS-485, 와이파이 또는 블루투스 중 어느 하나를 선택한 통신망을 이용할 수가 있고, 상기 공기청정기와 사용자 단말기 또는 관리서버 간의 통신 또한 상기 통신망을 이용하여 연동하도록 이루어지는 것이다.In addition, the communication of the control panel means can use a communication network selected from PLC communication, LTE, RS-485, Wi-Fi, or Bluetooth, and communication between the air purifier and the user terminal or management server is also linked using the communication network. It is done so that it can be done.
본 발명의 실시 예에 따라, 전압 및 주파수 가변 플라즈마 고전압 발생기가 구비되어 있어 고주파 변압기를 사용하기 때문에 변압기 자체에서 발생하는 열과 전력소자의 고속 주파수 스위칭에 따른 전력손실을 최소화하여 고장요소를 배제할 수 있어 전력소자의 발열현상이 최소화되는 효과와, 이에 따른 공기정화에 대한 효율성이 향상되는 동시에 각종 바이러스와 세균이 효율적으로 박멸되는 효과가 있고, 플라즈마의 이온화 방식으로 인해 정화과정에서 오존이나 질소산화물이 발생하게 하여 인체에 여러 가지 부수적인 효과를 갖고, 저온 플라즈마 방전을 통해 실내 공기 중에 상존하는 산소(O2)를 이온화하여 산화이온형태로 살균효과를 얻게 되는 것이다.According to an embodiment of the present invention, a voltage and frequency variable plasma high voltage generator is provided and a high-frequency transformer is used, thereby minimizing heat generated from the transformer itself and power loss due to high-speed frequency switching of power elements, thereby eliminating failure factors. This has the effect of minimizing the heat generation of power devices, thereby improving the efficiency of air purification, and at the same time, various viruses and bacteria are efficiently eradicated. Due to the ionization method of plasma, ozone and nitrogen oxides are eliminated during the purification process. This generates various secondary effects on the human body, and through low-temperature plasma discharge, oxygen (O2) existing in the indoor air is ionized to obtain a sterilizing effect in the form of oxide ions.
본 발명의 실시 예에 따라, 낮은 전압에서도 방전이 가능하게 하여 갑작스런 과전압과 과전류가 공급되지 않는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, discharge is possible even at low voltage, which has the effect of preventing sudden overvoltage and overcurrent from being supplied.
본 발명의 실시 예에 따라, 고주파 교류 전원공급장치에 의해 인버터와 변압기 부하사이에 공진 주파수 대역이 일치되는 효과와, 전원공급장치가 어떠한 부하에도 적합한 주파수대역을 찾아내어 최적의 방전상태를 만드는 주파수 튜닝이 가능한 효과가 있고, 인버터 전류를 최소화하여 부하에 적합한 주파수대역을 찾아서 효율을 극대화되는 효과가 있는 것이다.According to an embodiment of the present invention, the resonance frequency band is matched between the inverter and the transformer load by a high-frequency AC power supply device, and the power supply device finds a frequency band suitable for any load and creates an optimal discharge state. It has the effect of enabling tuning, and has the effect of maximizing efficiency by minimizing the inverter current and finding a frequency band suitable for the load.
도 1은 본 발명에 따른 전압 및 주파수 가변 플라즈마 고전압 발생기가 구비된 공기청정기를 설명하기 위해 개략적으로 보여주는 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따라 실시되는 플라즈마 고전압 발생기에서 살균 및 정화된 공기에 대해 개념적으로 보여주기 위한 예시도이다.
도 3은 본 발명에 따라 실시되는 플라즈마 고전압 발생기의 전압과 주파수 변화에 따른 플라즈마 출력 전류에 특성을 보여주기 위한 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따라 실시되는 플라즈마 고전압 발생기의 주파수 변화에 따른 플라즈마 이온화 정도의 변화량을 보여주기 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명에 의해 실시되는 플라즈마 고전압 발생기를 설명하기 위한 블럭 구성도이다.
도 6은 본 발명에 의해 실시되는 플라즈마 고전압 발생기를 보여주기 이한 회로 구성 예시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 플라즈마 고전압 발생기를 통해 실행되는 전압 및 주파수에 대해 가변되는 전력 변환과정을 보여주는 블럭 구성 예시도이다.
도 8은 본 발명에 따라 실시되는 플라즈마 고전압 발생기의 벅 컨버터(Buck Converter) 및 인버터(Inverter) FET 게이팅(Gating) 신호 파형을 측정한 결과 사진이다.
도 9는 본 발명에 따라 실시되는 플라즈마 고전압 발생기의 고주파 변압기의 입력 및 출력 파형을 측정한 결과 사진이다.
도 10은 본 발명에 따라 실시되는 플라즈마 고전압 발생기에서의 플라즈마 출력 시와 미출력 시에 나타나는 전압파형을 각각 보여주는 실험결과 사진이다.Figure 1 is a schematic configuration diagram to explain an air purifier equipped with a voltage and frequency variable plasma high voltage generator according to the present invention.
Figure 2 is an illustration conceptually showing sterilized and purified air in a plasma high voltage generator implemented according to the present invention.
Figure 3 is a graph showing the characteristics of plasma output current according to changes in voltage and frequency of the plasma high voltage generator implemented according to the present invention.
Figure 4 is a graph showing the amount of change in the degree of plasma ionization according to the change in frequency of the plasma high voltage generator implemented according to the present invention.
Figure 5 is a block diagram for explaining a plasma high voltage generator implemented according to the present invention.
Figure 6 is an exemplary circuit configuration diagram showing a plasma high voltage generator implemented according to the present invention.
Figure 7 is an example block configuration diagram showing a power conversion process that varies with respect to voltage and frequency executed through a plasma high voltage generator according to the present invention.
Figure 8 shows the buck converter and inverter of the plasma high voltage generator implemented according to the present invention. This is a picture of the result of measuring the FET gating signal waveform.
Figure 9 is a photograph showing the results of measuring the input and output waveforms of the high-frequency transformer of the plasma high voltage generator implemented according to the present invention.
Figure 10 is a photo of the results of an experiment showing the voltage waveforms that appear when plasma is output and when it is not output from the plasma high voltage generator implemented according to the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear with reference to the embodiments described below along with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various different forms. The present embodiments are merely provided to ensure that the disclosure of the present invention is complete and to be understood by those skilled in the art. It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.The terms used in this specification will be briefly explained, and the present invention will be described in detail.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.The terms used in the present invention are general terms that are currently widely used as much as possible while considering the function in the present invention, but this may vary depending on the intention or precedent of a person working in the art, the emergence of new technology, etc. In addition, in certain cases, there are terms arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in detail in the description of the relevant invention. Therefore, the terms used in the present invention should be defined based on the meaning of the term and the overall content of the present invention, rather than simply the name of the term.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미하고, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. When a part in the entire specification is said to 'include' a certain element, this means that other elements may be further included rather than excluding other elements unless specifically stated to the contrary, and the singular expression Includes plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하고, 또한 첨부한 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 하며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Below, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts that are not related to the description are omitted, and in the description with reference to the attached drawings, identical components are assigned the same reference numerals regardless of the drawing symbols, and overlapping elements are assigned the same reference numerals. The description will be omitted, and in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of the related known technology may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
먼저, 본 발명을 구체적으로 설명함에 앞서, 플라즈마는 고압 방전에 의한 이온화 방식으로 방전전자가 공기중의 입자에 부착되면 입자가 전하가 전하를 뛰게 되고, 전하를 띤 먼지 입자들이 정전기적 인력에 의해 반대(+,-) 전하가 걸려 있는 집진판으로 이동해서 들러붙게 되는데, 이 원리를 이용하여 공기 중의 먼지, 세균 등을 제거하는 원리로 공기 중의 불순물을 제거하는 방식으로, 이는 전기적으로 준중성인데, 플라즈마의 준중성을 나타내는 공간적, 시간적 지표가 바로 디바이 차폐(Debye Shielding)와 플라즈마 진동수(plasma frequency)이다. 디바이 차폐 길이는 플라즈마 내부의 전하가 다른 전하에게 전기력을 미치는 거리로써, 이 거리를 벗어나면 해당 전하에 의한 전기력을 거의 못 느낀다. First, before explaining the present invention in detail, plasma is an ionization method by high-pressure discharge. When discharge electrons are attached to particles in the air, the particles become charged, and the charged dust particles are attracted by electrostatic attraction. It moves to a dust collection plate with opposite (+, -) charges and sticks to it. This principle is used to remove dust and bacteria in the air, and it is a method of removing impurities in the air. It is electrically quasi-neutral. Spatial and temporal indicators that indicate the quasi-neutrality of plasma are Debye shielding and plasma frequency. The device shielding length is the distance where the charge inside the plasma exerts electric force on other charges. Beyond this distance, the electric force caused by the charge is hardly felt.
이 특성 길이는 전자 온도에 비례하고, 플라즈마 밀도에 반비례하는데, 이는 양이온의 전기력을 차폐할 주변의 전자가 많을수록, 그리고 그 전자들의 에너지가 작을수록 짧아진다는 의미로서. 디바이 길이는 전자 온도가 1V, 플라즈마 밀도가 1010cm-3일때, 약 74μm의 길이를 가진다.This characteristic length is proportional to the electron temperature and inversely proportional to the plasma density, meaning that it becomes shorter as there are more surrounding electrons to shield the electric force of positive ions and the energy of those electrons is lower. The device length is about 74μm when the electron temperature is 1V and the plasma density is 1010cm -3 .
또한, 플라즈마 외부에서 하전 입자에 섭동이 발생하였을 때, 플라즈마 내부의 하전 입자들은 고유의 주파수로 진동하게 되는데, 이 플라즈마 진동수의 역수, 즉 플라즈마 진동 주기는 전기적 중성이 유지되는 최소 시간으로 볼 수 있다. 플라즈마 진동수는 밀도에 비례하는 값으로 1010cm-3의 밀도에서 대략 900MHz의 값을 가진다. 만약에 플라즈마에 입사되는 전자기파의 주파수가 플라즈마 진동수보다 작으면 전자기파가 투과되지 못하고, 반사 및 감쇄하게 된다(산업에서 사용되는 대부분의 RF 주파수는 플라즈마 주파수보다 작음). 그래서 전자 가열영역은 보통 안테나 근처에 형성되고(ICP의 경우 Skin Depth, CCP의 경우 RF Sheath), 이 영역에서 가열된 전자가 플라즈마 용기 내의 중성 종들과 반응하여 이온화, 여기, 방사, 재결합 등 다양한 상호 작용을 한다.In addition, when a perturbation occurs in charged particles outside the plasma, the charged particles inside the plasma vibrate at their own frequency. The reciprocal of this plasma frequency, that is, the plasma oscillation period, can be viewed as the minimum time for which electrical neutrality is maintained. . The plasma frequency is proportional to the density and has a value of approximately 900 MHz at a density of 1010 cm -3 . If the frequency of the electromagnetic wave incident on the plasma is lower than the plasma frequency, the electromagnetic wave cannot be transmitted and is reflected and attenuated (most RF frequencies used in industry are lower than the plasma frequency). Therefore, an electron heating area is usually formed near the antenna (Skin Depth for ICP, RF Sheath for CCP), and electrons heated in this area react with neutral species in the plasma vessel and undergo various interactions such as ionization, excitation, radiation, and recombination. It works.
이에 따른, 본 발명인 공기청정기는 첨부도면 도 1에 도시된 바와 같이, 일정한 형태를 이루는 본체(10)의 일측에 흡입구(20)가 구비되어 있어 실내 공기를 흡입하게 되고, 상기 본체(10)의 타측에는 배출구(30)가 구비되어 있어 흡입된 공기를 살균 및 정화한 후에 배출시킬 수 있는 것이다.Accordingly, as shown in the attached drawing FIG. 1, the air purifier of the present invention is provided with an intake port 20 on one side of the main body 10 forming a certain shape to suck in indoor air, and the main body 10 An outlet 30 is provided on the other side, so that the sucked air can be sterilized and purified before being discharged.
여기서, 상기 본체(10)의 내부에는 플라즈마 고전압 발생기(40)가 구비되어 있는데, 이는 흡입구(20)를 통해 흡입된 공기 중에 포함된 미세먼지 입자를 제거할 수 있도록 고압 방전에 의한 이온화 방식으로 +,-의 양 전극 사이에 고전압을 인가하되, 이온화 현상으로 이온화된 미세먼지 입자들이 달라붙게 되어 이온화된 입자 여기현상이 활성화될 수 있도록 교류형태의 전압을 인가하게 되는 것이다.Here, a plasma high-voltage generator 40 is provided inside the main body 10, which uses an ionization method by high-pressure discharge to remove fine dust particles contained in the air sucked through the intake port 20. A high voltage is applied between both electrodes, and an alternating voltage is applied so that the ionized fine dust particles stick to each other due to the ionization phenomenon and the ionized particle excitation phenomenon is activated.
즉, 직류전압을 인가할 시에는 단방향 이온화 현상으로 이온화된 입자들이 단방향으로 달라붙게 되어 이온화된 입자 여기현상이 비활성화되기 때문에 직류에 비해 교류형태의 전압을 인가하는 것이 유리하게 된다.In other words, when applying a direct current voltage, ionized particles stick in one direction due to a unidirectional ionization phenomenon and the ionized particle excitation phenomenon is deactivated, so it is advantageous to apply an alternating current voltage compared to direct current.
상기 플라즈마 고전압 발생기(40)를 통해 살균 및 정화된 청정 공기(첨부도면 도 2 참조)를 용이하게 배출구(30)로 배출시킬 수 있도록 송풍팬(50)의 구동에 의해 이루어지는 것이다.This is achieved by driving the blowing fan 50 so that clean air (see Figure 2 in the attached drawing) sterilized and purified through the plasma high voltage generator 40 can be easily discharged to the outlet 30.
이에, 상기 플라즈마 고전압 발생기(40)는 펄스파형(구형파)의 교류보다는 정현파 형태의 전압을 인가하는 것이 전력소자의 과도현상을 최소화하여 소자 수명을 보장할 수가 있는 것이다.Accordingly, the plasma high voltage generator 40 applies a voltage in the form of a sinusoidal wave rather than an alternating current in the form of a pulse wave (square wave), which minimizes transient phenomena in the power device and ensures the device lifespan.
여기서, 상기 플라즈마 고전압 발생기(40)에 대한 특성을 좀 더 살펴보면, 플라즈마는 인가된 고전압 레벨과 전류의 크기에 따라 다음과 같이 여러 가지 형태로 분류되고, 플라즈마 발생 영역이 각기 다르다.Here, looking more closely at the characteristics of the plasma high voltage generator 40, plasma is classified into various types as follows depending on the applied high voltage level and size of current, and the plasma generation area is different.
먼저, 방전개시 영역(Discharge Starting Region)은 방전 초기에 자연 방사선이나 저외선 등에 의한 미량의 전자가 존재하는 것으로 이온화 전류의 크기가 매우 미량으로 전리되는 영역으로 미량의 전자가 존재하고, 글로우 방전영역(Glow Discharge Region)은 방전전압을 증가시키면 이온화의 전류가 지수적으로 증가하여 이차 전자 방출에 의한 전자 눈사태가 발생하는 영역이며, 정상 글로우 영역(Normal Glow Region)은 방전에 의해 전자와 이온이 손실속도와 이온화를 통한 전자의 이온이 생성되는 속도로 플라즈마가 스스로 유지되는 영역으로 전압강하, 전류증가, 플라즈마 확장으로 일정한 전압과 전류밀도를 유지하는 영역이다.First, the Discharge Starting Region is a region in which a very small amount of ionization current occurs where a trace amount of electrons is present due to natural radiation or low-infrared rays at the beginning of the discharge. (Glow Discharge Region) is a region where the ionization current increases exponentially when the discharge voltage is increased and an electron avalanche occurs due to secondary electron emission, and the Normal Glow Region is a region in which electrons and ions are lost due to discharge. This is an area where plasma maintains itself at the rate at which electron ions are generated through speed and ionization. This is an area where a constant voltage and current density is maintained through voltage drop, current increase, and plasma expansion.
또한, 비정상 글로우 영역(Abnormal Glow Region)은 방전 공간이 음극 전체를 둘러싸여 전압이 증가하기 시작함과 동시에 전류가 증가하는 영역이고, 아크방전 영역(Arc Discharge Region)은 비정상 글로우 영역에서 전압을 더 증가시키면 음극이 가열되며 열전자가 방출하여 저전압 고전류의 아크 방전이 일어나며, 코로나 방전 영역(Corona Discharge Region)은 글로우 방전으로 진행되기 전단계에서 주로 발생하고, 금속 침이나 와이어 근처의 강한 비균일 전기장에서 발생하는 다운센드 암방전형태로 매우 낮은 전압에서 스파크 코로나 방전이 시작되는 영역인 것이다.In addition, the Abnormal Glow Region is a region where the discharge space surrounds the entire cathode and the voltage begins to increase and the current increases at the same time, and the Arc Discharge Region further increases the voltage in the abnormal glow region. When heated, the cathode is heated and hot electrons are emitted, causing a low-voltage, high-current arc discharge. The corona discharge region mainly occurs in the stage before progressing to glow discharge, and occurs in a strong non-uniform electric field near a metal needle or wire. This is the area where spark corona discharge begins at a very low voltage in the form of downsend dark discharge.
한편, 첨부도면 도 3 및 도 4를 참조하여 플라즈마 고전압 발생기의 전압 및 주파수에 따른 플라즈마 출력 특성을 살펴보면, 플라즈마는 인가된 고전압 레벨과 주파수에 따라 플라즈마 발생 이온화 정도와 방출전자 이온화 정도와 농도가 다름을 확인할 수가 있는 것으로, 플라즈마는 전기적으로 중성을 맞추기 위해 내부에서 전자의 덩어리들이 빠른 속도로 진동을 하게 되는데, 이것을 플라즈마 진동(plasma oscillation)이라 하고, 전자들이 초당 몇번이나 왔다갔다 하는가를 플라즈마 진동수(plasma frequency) 이라고 하며, 플라즈마 밀도, 전위, 온도, 균일도 등과 같은 플라즈마 특성을 제어하는 것은 매우 중요한 요소인 것이다.Meanwhile, looking at the plasma output characteristics according to the voltage and frequency of the plasma high voltage generator with reference to Figures 3 and 4, the degree of ionization and emission electron ionization and concentration of plasma are different depending on the applied high voltage level and frequency. This can be confirmed. In order to achieve electrical neutrality, chunks of electrons vibrate inside the plasma at high speed. This is called plasma oscillation, and the number of times the electrons move back and forth per second is called the plasma frequency. It is called plasma frequency, and controlling plasma characteristics such as plasma density, potential, temperature, and uniformity is a very important factor.
이에, 본 발명에 따른 공기청정기에는 고밀도 플라즈마를 공급할 수 있도록 하는 안정된 임펄스 형태의 전원공급장치(미도시)가 구비되어 있는데, 이는 플라즈마를 이용한 공기청정기의 살균효과를 얻기 위해서 구비되는 것이고, 특히 산화 반응성 플라즈마를 발생시켜 오염된 세균박멸을 위해서는 아크제어성능이 뛰어나고 산소량 의존도가 적으며 펄스폭 주파수 제어가 가능한 전원이 요구되기 때문이다.Accordingly, the air purifier according to the present invention is equipped with a stable impulse-type power supply device (not shown) that can supply high-density plasma. This is provided to obtain the sterilization effect of the air purifier using plasma, and in particular, oxidation This is because in order to eradicate contaminated bacteria by generating reactive plasma, a power source with excellent arc control performance, low dependence on oxygen amount, and pulse width frequency control is required.
즉, 종래에는 커패시터의 승압방전 특성을 이용한 하드웨어적인 승압방식을 주로 채택하고 있으나, 이 경우에는 출력전압과 주파수가 고정되어 부하단에서 요구하는 정격 부하전압과 주파수 조절이 어려워 전체적으로 효율이 높은 플라즈마 발생이 어렵기 때문에 가변 전압과 가변 주파수형 플라즈마 고전압 발생기가 필요하게 되었다.In other words, conventionally, a hardware boosting method using the boosting discharge characteristics of the capacitor is mainly adopted, but in this case, the output voltage and frequency are fixed, making it difficult to adjust the rated load voltage and frequency required at the load end, generating plasma with high overall efficiency. Because of this difficulty, a variable voltage and variable frequency plasma high voltage generator was needed.
본 발명에 따라 실시되는 플라즈마 고전압 발생기(40)는 고주파 변압기를 사용하기 때문에 변압기 자체에서 발생하는 열과 전력소자의 고속 주파수 스위칭에 따른 전력손실을 최소화하여 고장요소를 배제할 수 있어 전력소자의 발열현상을 최소화하게 하고, 낮은 전압에서도 방전이 가능하게 하여 갑작스런 과전압과 과전류가 공급되지 않게 하며, 고주파 교류 전원공급장치에 의해 인버터와 변압기 부하사이에 공진 주파수 대역이 일치하게 하고, 전원공급장치가 어떠한 부하에도 적합한 주파수대역을 찾아내어 최적의 방전상태를 만드는 주파수 튜닝이 가능하게 하며, 인버터 전류를 최소화하여 부하에 적합한 주파수대역을 찾아서 효율을 극대화할 수가 있는 것이다.Since the plasma high-voltage generator 40 implemented according to the present invention uses a high-frequency transformer, it is possible to minimize heat generated from the transformer itself and power loss due to high-speed frequency switching of the power device, thereby eliminating the heat generation phenomenon of the power device. It minimizes the voltage and enables discharge even at low voltage to prevent sudden overvoltage and overcurrent from being supplied. The high-frequency AC power supply ensures that the resonance frequency band matches between the inverter and transformer load, and the power supply is suitable for any load. By finding a suitable frequency band, it is possible to tune the frequency to create an optimal discharge state, and by minimizing the inverter current, it is possible to find a frequency band suitable for the load and maximize efficiency.
이에, 첨부도면 도 5 내 도 7을 참조하여 상기 플라즈마 고전압 발생기(40)에 대해 살펴보면, AC/DC변환부(41)를 통해 상용전원 인가되면 인가되는 교류전원을 DC 전력가변부(42)에 의해 직류전원으로 변환하게 된다.Accordingly, looking at the plasma high voltage generator 40 with reference to Figures 5 and 7 of the accompanying drawings, when commercial power is applied through the AC/DC conversion unit 41, the applied AC power is supplied to the DC power variable unit 42. It is converted into direct current power.
여기서, 상기 AC/DC변환부(41)는 단상 풀브리지(single phase full bridge) 소자를 활용하여 DC 전력 가변방식을 채택하여 실시하게 되고, 상기 DC 전력가변부(42)는 벅 컨버터(Buck Converter) 회로를 이용하여 DC 전압 가변방식을 채택하여 실시하게 되는 것이다.Here, the AC/DC conversion unit 41 is implemented by adopting a DC power variable method using a single phase full bridge element, and the DC power variable unit 42 is a buck converter. ) It is implemented by adopting a DC voltage variable method using a circuit.
또한, 상기 DC 전력가변부(42)를 통해 가변된 직류 전압은 인버터부(43)를 통해 교류 전압으로 변환하게 되고, 상기 인버터부(43)를 통해 출력되는 펄스파형은 공진회로부(44)를 통해 정현파 교류 파형으로 변환하게 된다.In addition, the DC voltage varied through the DC power variable unit 42 is converted into alternating current voltage through the inverter unit 43, and the pulse waveform output through the inverter unit 43 is connected to the resonance circuit unit 44. This converts it into a sinusoidal alternating current waveform.
여기서, 상기 인버터부(43)는 풀브리지 인버터(Full-Bridge Inverter) 소자를 이용하여 AC 전압 가변방식을 채택하여 실시하게 되고, 상기 공진회로부(44)는 LC 공진회로 주파수와 공진 스위칭 주파수가 상호 매칭하도록 이루어지는 것이다.Here, the inverter unit 43 is implemented by adopting an AC voltage variable method using a full-bridge inverter element, and the resonance circuit unit 44 has the LC resonance circuit frequency and the resonance switching frequency mutually This is done to match.
또한, 상기 인버터부(43)를 통해 출력되는 200~300V를 고주파 변압기(45)에 의해 20~30kV으로 고압 승압시키게 되는 것이다.In addition, the 200-300V output through the inverter unit 43 is boosted to a high voltage of 20-30kV by the high-frequency transformer 45.
또한, 상기 DC 전력가변부(42)를 통해 실시되는 링크 전압의 가변과, 상기 인버터부(43)를 통해 실시되는 출력 주파수에 대해서 MCU(46)에 의해서 각각 제어할 수가 있는 것이다.In addition, the variation of the link voltage implemented through the DC power variable unit 42 and the output frequency implemented through the inverter unit 43 can be controlled by the MCU 46, respectively.
특히, 첨부도면 도 7은 플라즈마 고전압 발생기(40)를 통해 실행되는 전압 및 주파수에 대해 가변되는 전력 변환과정을 보여주는 것이다.In particular, Figure 7 in the accompanying drawing shows a power conversion process that varies with respect to voltage and frequency executed through the plasma high voltage generator 40.
이에 따른, 상기 플라즈마 고전압 발생기(40)는 입력전압이 AC 220V, 단상, 60Hz이고, 출력전압은 AC 20~30kV, 18~21kHz이며, 인버터 출력 최대 허용 전류는 800mA(300V)이고, 인버터 출력 전압 가변 범위는 200~300V이며, 인버터 출력 주파수 가변 범위는 18~21kHz인 것이다.Accordingly, the plasma high voltage generator 40 has an input voltage of AC 220V, single phase, 60Hz, an output voltage of AC 20~30kV, 18~21kHz, a maximum allowable inverter output current of 800mA (300V), and an inverter output voltage of 800mA (300V). The variable range is 200~300V, and the inverter output frequency variable range is 18~21kHz.
또한, 상기 공진회로부(44)에는 LLC 공진회로가 구성되어 있는데, 이는 전력회로 피동소자의 특성상 저항(R), 인덕턴스(L), 캐패시턴스(C)의 특성값이 변화되는 현상이 발생되고, 전력변환 소자의 스위칭 스트레스 파손 현상이 발생되는 것을 방지하기 위해서 회로 선로의 L,C 값의 변화에 따른 위상 변화 대응한 주파수 조절하고, 공진 주파수 대역 위상 변화에 대응하게 하며, 기존의 방식에 비해 효율 향상 및 스위칭 소자 파손을 최소화시킬 수 있는 것이다.In addition, the resonance circuit unit 44 is configured with an LLC resonance circuit, which causes the characteristic values of resistance (R), inductance (L), and capacitance (C) to change due to the characteristics of the power circuit driven element, and the power In order to prevent the switching stress damage of the conversion element from occurring, the frequency is adjusted in response to the phase change according to the change in the L and C values of the circuit line, and it responds to the phase change in the resonant frequency band, improving efficiency compared to the existing method. And damage to switching elements can be minimized.
상기 공진회로부(44)에서의 주파수 가변 제한이 필요하게 되는데, 이는 LC공진(Resonance) 현상은 전력회로 임피던스의 고유 주파수가 스위칭 주파수와 서로 일치한 경우에 발생되어, 선로 임피던스(변압기 인덕턴스 및 커패시턴스)가 고정된 상태에서 가변 주파수 범위를 벗어날 경우에 공진 주파수의 상호 매칭이 상실되어 선로 임피던스 증가되고, 전력전송 효율이 하강되어, 출력 파형의 찌그러짐 현상이 두드러짐에 따라 출력전류의 안정화가 필요하기에 가변 주파수 변동폭 제한치 180kHz ~ 210kHz로 제한하는 것이 바람직하고, 가변 전압 변동 제한폭은 28.0kV ~ 31.0kV, 인버터 DC Link 전압 제한폭은 280V ~ 310V로 이루는 것이 바람직하다.It is necessary to limit the frequency variation in the resonance circuit unit 44. This is because the LC resonance phenomenon occurs when the natural frequency of the power circuit impedance matches the switching frequency, and the line impedance (transformer inductance and capacitance) When it is fixed and goes out of the variable frequency range, the mutual matching of the resonance frequencies is lost, the line impedance increases, the power transmission efficiency decreases, and the distortion of the output waveform becomes noticeable, so stabilization of the output current is necessary. It is desirable to limit the frequency fluctuation range to 180kHz ~ 210kHz, the variable voltage fluctuation limit range is preferably 28.0kV ~ 31.0kV, and the inverter DC link voltage limit range is preferably 280V ~ 310V.
또한, 상기 벅 컨버터(Buck Converter)는 DC 입력전압에 대해 DC 출력전압을 낮춰서 사용하기 위한 전력변환 회로로서, 이는 스위칭 소자가 빠른 주파수로 스위칭하고, LC 필터를 거쳐 출력되며, 일반 선형 전원회로와는 다르게 다이오드가 연결되어 있고, 다이오드는 스위치 소자가 빠르게 On/Off 되었을 때 인덕터에 의해 발생되는 관성 전류가 빠져나갈 수 있게 해주는 역할을 하며, 빠른 주파수로 동작하기 때문에 쇼트키 다이오드(Schottky diode)나 Fast Recovery Diode를 사용하게 된다.In addition, the buck converter is a power conversion circuit for use by lowering the DC output voltage with respect to the DC input voltage. This is a switching element that switches at a fast frequency, is output through an LC filter, and is used as a general linear power circuit and Differently, a diode is connected, and the diode plays a role in allowing the inertial current generated by the inductor to escape when the switch element is quickly turned on/off, and because it operates at a fast frequency, it is called a Schottky diode or Fast Recovery Diode is used.
이에, 상기 벅 컨버터(Buck Converter)는 고속 스위칭 소자와 인덕터 L소자, 커패시터 C 소자 및 부하저항과 다이오드 D로 구성되어 있어 스위칭 소자의 On/Off Duty 비에 따라 출력 DC 전압이 가변되는 것이다.Accordingly, the buck converter is composed of a high-speed switching element, an inductor L element, a capacitor C element, a load resistor, and a diode D, so that the output DC voltage varies depending on the On/Off Duty ratio of the switching element.
또한, 상기 인버터부(44)는 상용 직류전원으로부터 임의의 주파수와 전압을 교류로 변환시켜 전동기와 같은 구동기기에 공급하므로써 직류 전원을 교류 전압으로 변환하거나 구동기기의 속도를 고효율로 제어하게 하는 전력변환기로, 이는 고속 스위칭 소자와 부하저항으로 구성되고, 스위칭 소자의 On/Off Duty 비에 따라 출력 DC 전압이 가변하여 스위칭 주파수가 가변되는 것이며, 스위칭 소자가 ON 상태일 때는 전류가 흐르게 되는데 스위칭 듀티비에 비례한 출력 파형을 얻게 되고, 구형파의 전력을 정현파의 전력으로 변환하기 위해 듀티비를 가변하며, 즉 듀티비에 비례하여 출력의 크기가 변하게 되고, 스위칭 주기를 가변시킴으로써 출력 파형의 주파수를 가변한다. 따라서 일정한 주기와 듀티비로써 스위칭하는 MCU가 필요하며, 인버터 구동에서 MCU는 중심적인 역할을 수행하고, 결과적으로 약간의 전류 리플은 존재하겠지만 구형파의 교류전력을 LC 필터 회로를 거쳐서 정현파 신호를 얻는 스위칭 소자의 On-Off 동작을 하게 되는 것이다.In addition, the inverter unit 44 converts arbitrary frequencies and voltages from commercial direct current power into alternating current and supplies them to driving devices such as electric motors, thereby converting direct current power to alternating current voltage or controlling the speed of driving devices with high efficiency. It is a converter, which consists of a high-speed switching element and a load resistance. The output DC voltage varies depending on the On/Off Duty ratio of the switching element, thereby changing the switching frequency. When the switching element is in the ON state, current flows, which is the switching duty. An output waveform proportional to the ratio is obtained, and the duty ratio is varied to convert the power of the square wave into the power of the sinusoidal wave. That is, the size of the output changes in proportion to the duty ratio, and the frequency of the output waveform is changed by varying the switching period. It is variable. Therefore, an MCU that switches with a certain period and duty ratio is needed, and the MCU plays a central role in driving the inverter. As a result, there may be some current ripple, but the switching is to obtain a sinusoidal signal by passing the square wave AC power through the LC filter circuit. This results in the On-Off operation of the device.
첨부도면 도 8은 본 발명에 따라 실시되는 플라즈마 고전압 발생기의 벅 컨버터(Buck Converter) 및 인버터(Inverter) FET 게이팅(Gating) 신호 파형을 측정한 결과 사진이고, 하기 표 1을 통해 확인할 수 있는 바와 같이 케이팅 신호 주파수가 설정된 범위 내에 있음을 알 수가 있다.Figure 8 shows the buck converter and inverter of the plasma high voltage generator implemented according to the present invention. This is a photo of the result of measuring the FET gating signal waveform, and as can be seen in Table 1 below, it can be seen that the gating signal frequency is within the set range.
첨부도면 도 9는 본 발명에 따라 실시되는 플라즈마 고전압 발생기의 고주파 변압기의 입력 및 출력 파형을 측정한 결과 사진이고, 하기 표 2를 통해 확인할 수 있는 바와 같이 고전압 파형 주파수가 설정된 범위 내에 있음을 알 수가 있다.The attached drawing, Figure 9, is a photograph of the results of measuring the input and output waveforms of the high-frequency transformer of the plasma high-voltage generator implemented according to the present invention, and as can be confirmed through Table 2 below, it can be seen that the high-voltage waveform frequency is within the set range. there is.
(최고치 전압)output voltage
(highest voltage)
첨부도면 도 10은 본 발명에 따라 실시되는 플라즈마 고전압 발생기에서의 플라즈마 출력 시와 미출력 시에 나타나는 전압파형을 각각 보여주는 실험결과 사진으로, 플라즈마 출력 시에 전압 파형이 변화되고 있음을 확인할 수가 있는 것이다.The attached drawing, FIG. 10, is a photo of the results of an experiment showing the voltage waveforms that appear when and when the plasma is not output from the plasma high voltage generator implemented according to the present invention. It can be seen that the voltage waveform is changing when the plasma is output.
한편, 상기 본체(10)의 일측 부분에는 제어패널수단(미도시)이 구비되어 있는데, 이는 공기청정기의 작동 및 구동을 사용자 또는 관리자가 용이하게 제어할 수가 있고, 사용자 단말기 또는 관리서버와 용이하게 통신이 가능하도록 이루어지는 것이다.Meanwhile, a control panel means (not shown) is provided on one side of the main body 10, which allows the user or administrator to easily control the operation and driving of the air purifier, and can be easily connected to the user terminal or management server. This is done to enable communication.
또한, 상기 제어패널수단에는 안전실행부가 구비되게 되는데, 이는 물리적 충격 또는 해커와 같은 외부요인으로 악의적인 프로그램 변질을 하였을 때, 변질된 프로그램의 실행을 거부하고 공장출하 상태의 프로그램으로 자동복구될 수 있도록 이루어지게 된다.In addition, the control panel means is equipped with a safety execution unit, which, when a malicious program is corrupted by external factors such as physical shock or a hacker, refuses to run the corrupted program and can automatically restore the program to its factory default state. It will be done so that it can be done.
상기와 같은 프로그램의 구동은 임베디드 리눅스와 같은 운영체제(Operating System, OS)에서 구현하는 동시에 실시간 운영체제(Realtime Operating System, RT-OS)에서 구현할 수가 있고, 어플리케이션과 미들웨어로 이원화 하여 JAVA 등으로 작성한 공통적인 어플리케이션이 하드웨어의 종류 또는 제조사에 상관없이 호환 작동할 수 있도록 하는 이루어지는 것이다.The operation of the above program can be implemented in an operating system (OS) such as embedded Linux and at the same time in a real-time operating system (RT-OS), and is dualized into an application and middleware and a common program written in JAVA, etc. This is done so that the application can operate interchangeably regardless of the type or manufacturer of the hardware.
그리고, 본 발명에 따라 실시되는 제어패널수단의 통신은 PLC통신, LTE, RS-485, 와이파이 또는 블루투스 중 어느 하나를 선택한 통신망을 이용할 수가 있고, 상기 공기청정기의 제어패널수단과 사용자 단말기 또는 관리서버 간의 통신 또한 상기 통신망을 이용하여 연동할 수가 있는 것이다.In addition, the communication of the control panel means implemented according to the present invention can use a communication network selected from PLC communication, LTE, RS-485, Wi-Fi, or Bluetooth, and the control panel means of the air purifier and the user terminal or management server Communication between devices can also be linked using the communication network.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 품질에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. The above description is merely an illustrative explanation of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art will be able to make various modifications and variations without departing from the essential quality of the present invention.
또한, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. In addition, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but are for illustrative purposes, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments.
따라서, 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the scope of protection of the present invention should be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the equivalent scope thereof should be interpreted as being included in the scope of rights of the present invention.
10 : 본체
20 : 흡입구
30 : 배출구
40 : 플라즈마 고전압 발생기
41 : AC/DC변환부
42 : DC전력가변부
43 : 인버터부
44 : 공진회로부
45 : 고주파 변압기
46 : MCU
50 : 송풍팬10: main body
20: intake port
30: outlet
40: Plasma high voltage generator
41: AC/DC conversion unit
42: DC power variable unit
43: Inverter unit
44: resonance circuit unit
45: high frequency transformer
46:MCU
50: blowing fan
Claims (11)
일정한 형태를 이루는 본체;
상기 본체의 일측에는 실내 공기를 흡입하도록 하는 흡입구;
상기 본체의 타측에는 흡입된 공기를 정화한 후에 배출시킬 수 있는 배출구;
상기 본체의 내부에 구비되고, 상기 흡입구를 통해 흡입된 공기 중에 포함된 미세먼지 입자를 제거할 수 있도록 고압 방전에 의한 이온화 방식으로 +,-의 양 전극 사이에 고전압을 인가하되, 이온화 현상으로 이온화된 미세먼지 입자들이 달라붙게 되어 이온화된 입자 여기현상이 활성화될 수 있도록 교류형태의 전압을 인가하는 플라즈마 고전압 발생기; 및
상기 플라즈마 고전압 발생기를 통해 살균 및 정화된 청정 공기를 배출구로 배출시킬 수 있도록 구동하는 송풍팬;
을 포함하는 전압 및 주파수 가변 플라즈마 고전압 발생기가 구비된 공기청정기.
An air purifier for sterilizing and purifying indoor air,
A body that has a certain shape;
On one side of the main body, there is an intake port for sucking in indoor air;
An outlet on the other side of the main body that purifies the sucked air and then discharges it;
It is provided inside the main body, and a high voltage is applied between both + and - electrodes using an ionization method by high-pressure discharge to remove fine dust particles contained in the air sucked through the intake port, and ionization is achieved through an ionization phenomenon. A plasma high voltage generator that applies an alternating current voltage so that the fine dust particles adhere and activate the ionized particle excitation phenomenon; and
a blowing fan driven to discharge clean air sterilized and purified through the plasma high voltage generator to an outlet;
An air purifier equipped with a voltage and frequency variable plasma high voltage generator.
상기 플라즈마 고전압 발생기는 교류형태의 전압을 인가하되, 전력소자의 과도현상을 최소화하여 소자 수명을 보장할 수 있도록 펄스파형(구형파)의 교류보다는 정현파 형태의 전압을 인가하도록 이루어지는 전압 및 주파수 가변 플라즈마 고전압 발생기가 구비된 공기청정기.
According to paragraph 1,
The plasma high voltage generator applies a voltage in the form of an alternating current, but the voltage and frequency variable plasma high voltage is configured to apply a voltage in the form of a sinusoidal wave rather than an alternating current in a pulse wave (square wave) to minimize transient phenomena of power devices and ensure device life. An air purifier equipped with a generator.
상기 플라즈마 고전압 발생기에 고밀도 플라즈마를 공급할 수 있도록 안정된 임펄스 형태의 전원공급장치가 더 포함하는 전압 및 주파수 가변 플라즈마 고전압 발생기가 구비된 공기청정기.
According to paragraph 1,
An air purifier equipped with a voltage and frequency variable plasma high voltage generator further comprising a stable impulse type power supply device to supply high density plasma to the plasma high voltage generator.
상기 플라즈마 고전압 발생기는 상용전원 인가시 인가되는 교류전원을 직류전원으로 변환하는 AC/DC변환부와,
상기 AC/DC변환부에서 변환된 직류 전원을 링크 전압으로 가변하도록 하는 DC 전력가변부와,
상기 DC 전력가변부를 통해 가변된 직류 전압을 교류 전압으로 변환하도록 하는 인버터부와,
상기 인버터부를 통해 출력되는 펄스파형을 정현파 교류 파형으로 변환하도록 하는 공진회로부와,
상기 인버터부를 통해 출력되는 200~300V를 20~30kV으로 고압 승압시키기 위한 고주파 변압기와,
상기 DC 전력가변부를 통한 링크 전압의 가변과, 상기 인버터부를 통한 출력되는 주파수를 각각 제어하도록 하는 MCU를 포함하는 전압 및 주파수 가변 플라즈마 고전압 발생기가 구비된 공기청정기.
According to paragraph 1,
The plasma high voltage generator includes an AC/DC conversion unit that converts alternating current power applied when commercial power is applied to direct current power,
A DC power variable unit that changes the DC power converted in the AC/DC conversion unit into a link voltage,
An inverter unit that converts the variable direct current voltage into alternating current voltage through the DC power variable unit,
A resonance circuit unit that converts the pulse waveform output through the inverter unit into a sinusoidal alternating current waveform,
A high-frequency transformer for boosting the 200-300V output through the inverter unit to 20-30kV,
An air purifier equipped with a voltage and frequency variable plasma high voltage generator including an MCU that controls the variation of the link voltage through the DC power variable unit and the frequency output through the inverter unit, respectively.
상기 AC/DC변환부는 단상 풀브리지(single phase full bridge) 소자를 활용하여 DC 전력 가변방식으로 이루어지는 전압 및 주파수 가변 플라즈마 고전압 발생기가 구비된 공기청정기.
According to paragraph 4,
The AC/DC conversion unit is an air purifier equipped with a voltage and frequency variable plasma high voltage generator in which the AC/DC conversion unit is implemented in a DC power variable method using a single phase full bridge element.
상기 DC 전력가변부는 벅 컨버터(Buck Converter) 회로를 이용하여 DC 전압 가변방식으로 이루어지는 전압 및 주파수 가변 플라즈마 고전압 발생기가 구비된 공기청정기.
According to paragraph 4,
The DC power variable unit is an air purifier equipped with a voltage and frequency variable plasma high voltage generator in which the DC voltage variable method is performed using a buck converter circuit.
상기 인버터부는 풀브리지 인버터(Full-Bridge Inverter) 소자를 이용하여 AC 전압 가변방식으로 이루어지는 전압 및 주파수 가변 플라즈마 고전압 발생기가 구비된 공기청정기.
According to paragraph 4,
The inverter unit is an air purifier equipped with a voltage and frequency variable plasma high voltage generator in an AC voltage variable method using a full-bridge inverter element.
상기 공진회로부는 LC 공진회로 주파수와 공진 스위칭 주파수가 상호 매칭하도록 이루어지는 전압 및 주파수 가변 플라즈마 고전압 발생기가 구비된 공기청정기.
According to paragraph 4,
The resonance circuit unit is configured so that the LC resonance circuit frequency and the resonance switching frequency match each other. An air purifier equipped with a voltage and frequency variable plasma high voltage generator.
상기 본체의 일측 부분에 공기청정기의 작동 및 구동을 제어하고 사용자 단말기 또는 관리서버와 통신이 가능하도록 하는 제어패널수단이 더 포함되는 전압 및 주파수 가변 플라즈마 고전압 발생기가 구비된 공기청정기.
According to paragraph 1,
An air purifier equipped with a voltage and frequency variable plasma high voltage generator further including a control panel means on one side of the main body for controlling the operation and driving of the air purifier and enabling communication with a user terminal or management server.
상기 제어패널수단은 물리적 충격 또는 해커의 외부요인으로 악의적인 프로그램 변질을 하였을 때, 변질된 프로그램의 실행을 거부하고 공장출하 상태의 프로그램으로 자동복구하도록 하는 안전실행부가 구비되는 전압 및 주파수 가변 플라즈마 고전압 발생기가 구비된 공기청정기.
According to clause 9,
The control panel means is a voltage and frequency variable plasma high voltage equipped with a safety execution unit that refuses to run the corrupted program and automatically restores the program to the factory default state when a malicious program is corrupted by physical shock or external factors such as a hacker. An air purifier equipped with a generator.
상기 제어패널수단의 통신은 PLC통신, LTE, RS-485, 와이파이 또는 블루투스 중 어느 하나를 선택한 통신망을 이용할 수가 있고, 상기 공기청정기와 사용자 단말기 또는 관리서버 간의 통신 또한 상기 통신망을 이용하여 연동하도록 이루어지는 전압 및 주파수 가변 플라즈마 고전압 발생기가 구비된 공기청정기.According to clause 9,
Communication of the control panel means can use any communication network selected from PLC communication, LTE, RS-485, Wi-Fi, or Bluetooth, and communication between the air purifier and the user terminal or management server is also made to interwork using the communication network. An air purifier equipped with a voltage and frequency variable plasma high voltage generator.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal |