KR102432529B1 - Apparatus for removing weather pollution materials by electric field - Google Patents
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Abstract
전계 방식에 의한 기상오염물질 제거장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 기상오염물질 제거장치는, 서로 다른 위상차를 가지도록 배열되는 한 쌍의 전극이 복수개 배치되는 전극부, 고주파 및 전압을 공급하는 구동부, 구동부로부터 공급되는 고주파를 이용하여 한 쌍의 전극의 위상을 반전시키는 위상 반전부, 및 구동부에서 공급되는 고주파 및 위상 반전부로부터 공급되는 고주파를 스위칭하여 전극부로 전달하는 스위칭부를 포함한다.Disclosed is an apparatus for removing gaseous pollutants using an electric field method. A gaseous pollutant removal apparatus according to an embodiment of the present invention includes an electrode unit in which a plurality of pairs of electrodes arranged to have different phases are disposed, a driving unit supplying high frequency and voltage, and a high frequency signal supplied from the driving unit. and a phase inversion unit for inverting the phases of the pair of electrodes, and a switching unit for switching the high frequency signal supplied from the driving unit and the high frequency signal supplied from the phase inversion unit to the electrode unit.
Description
본 발명은 전계 방식에 의한 기상오염물질 제거장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 전계 효과를 발생시켜 우적 및 김서림과 같은 기상 오염물질을 효과적으로 제거할 수 있는 전계 방식에 의한 기상오염물질 제거장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for removing gaseous pollutants by an electric field method, and more particularly, to a device for removing gaseous pollutants by an electric field method, which can effectively remove gaseous pollutants such as raindrops and fog by generating an electric field effect. it's about
방범, 교통 통제와 같은 다양한 목적에 의해 도로와 같은 야외에 카메라가 많이 설치되고 있다. 이러한 야외에 설치되는 카메라의 경우에는 렌즈 혹은 렌즈 커버가 외부에 노출되어 있기 때문에, 기상 현상의 영향을 받게 된다.Many cameras are being installed outdoors, such as on roads, for various purposes such as crime prevention and traffic control. In the case of a camera installed outdoors, since a lens or a lens cover is exposed to the outside, it is affected by weather phenomena.
보다 구체적으로, 비가 오거나 눈이 내리는 등의 기상 현상이 발생한 경우에, 카메라의 렌즈 혹은 렌즈 커버에는 빗물이 맺히거나 김서림 현상이 생길 수 있는데, 이 경우 카메라는 흐려진 렌즈로 인해 정확한 촬영이 불가능하게 된다.More specifically, when a weather phenomenon such as rain or snow occurs, rainwater or fogging may occur on the lens or lens cover of the camera. .
또한, 기상 현상의 영향을 받는 다른 예로, 자동차의 사이드 미러를 들 수 있다. 자동차의 사이드 미러의 경우에는 운전자가 차선을 변경할 때 매우 중요한 역할을 하는 것이나, 비가 오거나 눈이 오는 등의 기상 현상 발생시 운전자의 시야 확보에 어려움이 생긴다.In addition, another example that is affected by the weather phenomenon may be the side mirror of a car. In the case of a vehicle's side mirror, it plays a very important role when the driver changes lanes, or when weather phenomena such as rain or snow occur, it is difficult to secure the driver's view.
그러므로, 자동차의 사이드 미러에 빗물이나 눈 등이 맺히게 되면, 운전자는 다른 차량을 정확하게 인지하지 못한 채 차선을 변경하는 등의 행위를 하게 될 수 있으며, 이는 자칫 교통사고로 이어질 수 있다.Therefore, when rain or snow forms on the side mirror of the vehicle, the driver may change lanes without accurately recognizing other vehicles, which may lead to a traffic accident.
야외에 설치된 카메라 혹은 야외에서 사용되는 자동차 미러 등은 기상 현상의 직접적인 영향을 받는 것이지만, 실내의 경우에도 공기중의 습도와 온도 차이로 인해 유리 및 미러 등에 김서림 현상이 발생할 수 있다.Cameras installed outdoors or automobile mirrors used outdoors are directly affected by weather phenomena, but even indoors, fogging may occur on glass and mirrors due to differences in humidity and temperature in the air.
상술한 문제점을 해결하기 위한 방안으로, 유리 혹은 미러에 접촉되는 발열선을 설치하여 성에, 및 김서림 현상 등을 빠른 시간 내에 해소하도록 하는 장치가 사용되고 있다.As a method for solving the above-mentioned problems, a device for quickly resolving frost and fogging phenomena by installing a heating wire in contact with glass or mirror is used.
그런데, 유리 혹은 미러에 접촉되어 설치되는 발열선은 내외부의 온도차이에 의해 생긴 성에 등을 해소하는데 효과적이기는 하나, 빗물이 직접적으로 맺혀져 있는 경우에는 그 효과가 매우 미미하다. 특히, 발열선이 금속으로 형성되는 경우, 그 성질이 불투명하여 자동차 유리 혹은 카메라 등에 적용시 사용자(혹은 운전자)의 시야에 방해되는 문제점이 있다.However, although the heating wire installed in contact with the glass or mirror is effective in resolving the frost caused by the temperature difference between the inside and outside, the effect is very insignificant when rainwater is directly formed. In particular, when the heating wire is formed of metal, its properties are opaque, and when applied to automobile glass or a camera, there is a problem in that the view of a user (or a driver) is obstructed.
전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 간단한 구성에 의해 시야를 확보해야 하는 장비에 발생한 기상 오염물질을 신속하게 제거함으로써, 안전성 및 신뢰성을 확보할 수 있는 전계 방식에 의한 기상오염물질 제거장치를 제시하는 데 있다.The technical problem to be achieved by the present invention in order to solve the above-described problems is to quickly remove gaseous pollutants generated in equipment that must secure a field of view by a simple configuration, thereby ensuring safety and reliability. To present a contaminant removal device.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved of the present invention are not limited to those mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 실시 예에 따른 기상오염물질 제거장치는, 서로 다른 위상차를 가지도록 배열되는 한 쌍의 전극이 복수개 배치되는 전극부, 고주파 및 전압을 공급하는 구동부, 구동부로부터 공급되는 고주파를 이용하여 한 쌍의 전극의 위상을 반전시키는 위상 반전부, 및 구동부에서 공급되는 고주파 및 위상 반전부로부터 공급되는 고주파를 스위칭하여 전극부로 전달하는 스위칭부를 포함한다.As a means for solving the above technical problem, the gaseous pollutant removal device according to an embodiment of the present invention is an electrode unit in which a plurality of a pair of electrodes arranged to have different phase differences are disposed, and a high frequency and voltage are provided. It includes a driving unit, a phase inverting unit for inverting the phases of the pair of electrodes using the high frequency supplied from the driving unit, and a switching unit for switching the high frequency supplied from the driving unit and the high frequency signal supplied from the phase inverting unit to the electrode unit.
바람직하게, 구동부는, 전압을 인가받아 전압을 승압하는 전압 승압기, 전극부로 고주파를 인가하는 고주파 발전기, 및 전압 및 고주파의 인가를 제어하는 PWM 제어기를 포함할 수 있다.Preferably, the driving unit may include a voltage booster that boosts the voltage by receiving a voltage, a high-frequency generator that applies a high frequency to the electrode unit, and a PWM controller that controls the application of the voltage and the high frequency.
또한 바람직하게, 전극은, 제1 베이스 절연층, 베이스 절연층의 상부에 적층되는 연결전극층, 연결전극층의 상부에 적층되는 그래핀층, 그래핀층의 상부에 적층되는 제2 베이스 절연층을 포함할 수 있다.Also preferably, the electrode may include a first base insulating layer, a connection electrode layer stacked on top of the base insulating layer, a graphene layer stacked on top of the connection electrode layer, and a second base insulating layer stacked on top of the graphene layer. have.
또한 바람직하게, 제2 베이스 절연층은, 두께를 조절하여 일측으로 기울어지는 경사가 생기는 형상일 수 있다.Also preferably, the second base insulating layer may have a shape that is inclined to one side by adjusting the thickness.
또한 바람직하게, 구동부는, 전극부로 고주파를 인가하는 동작, 전극부 내의 전극들의 배치순서에 따라 고주파를 인가하는 동작, 및 PWM 제어기를 구동하는 동작을 반복적으로 수행할 수 있다.Also preferably, the driving unit may repeatedly perform an operation of applying a high frequency to the electrode unit, an operation of applying the high frequency according to the arrangement order of the electrodes in the electrode unit, and an operation of driving the PWM controller.
본 발명에 따르면, 전계 효과를 이용하는 간단한 구조에 의해, 자동차의 사이드 미러 및 카메라 렌즈 등과 같이 기상 현상에 영향을 받는 장치들에 발생하는 우적 및 김서림 현상을 신속하게 제거할 수 있는 전계 방식에 의한 기상오염물질 제거장치를 제공하는 효과가 있다.According to the present invention, with a simple structure using the electric field effect, raindrops and fogging that occur in devices affected by weather phenomena such as a side mirror of a car and a camera lens can be quickly removed by an electric field method. It has the effect of providing a pollutant removal device.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전계 방식에 의한 기상오염물질 제거장치의 개략적인 기능 블럭도,
도 2는 도 1에 도시한 전계 방식에 의한 기상오염물질 제거장치의 구체적인 기능 블럭도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전계 방식에 의한 기상오염물질 제거장치의 회로도,
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극의 구조를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극의 구조를 도시한 도면,
도 6a 내지 도 6d은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전계 방식에 의한 기상오염물질 제거장치에서 기상에 따른 오염물질을 제거하는 방법을 설명하기 위한 도면, 그리고,
도 7은 우적 및 김서림 제거를 위한 구동부의 반복 동작을 설명하기 위한 도면이다.1 is a schematic functional block diagram of an apparatus for removing gaseous pollutants by an electric field method according to a preferred embodiment of the present invention;
2 is a detailed functional block diagram of the device for removing gaseous pollutants by the electric field method shown in FIG. 1;
3 is a circuit diagram of an apparatus for removing gaseous pollutants by an electric field method according to a preferred embodiment of the present invention;
4 is a view showing the structure of an electrode according to a first embodiment of the present invention;
5 is a view showing the structure of an electrode according to a second embodiment of the present invention;
6A to 6D are views for explaining a method of removing pollutants according to the gas phase in the apparatus for removing pollutants in the gas phase by the electric field method according to the preferred embodiment of the present invention;
7 is a view for explaining the repeated operation of the driving unit for removing raindrops and fogging.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시 예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.The above objects, other objects, features and advantages of the present invention will be easily understood through the following preferred embodiments in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content may be thorough and complete, and the spirit of the present invention may be sufficiently conveyed to those skilled in the art.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.In this specification, when a component is referred to as being on another component, it may be directly formed on the other component or a third component may be interposed therebetween. In addition, in the drawings, the thickness of the components is exaggerated for effective description of technical content.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 구성요소들을 기술하기 위해서 사용된 경우, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시 예들은 그것의 상보적인 실시 예들도 포함한다.In this specification, when terms such as first, second, etc. are used to describe components, these components should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. The embodiments described and illustrated herein also include complementary embodiments thereof.
또한, 제1 엘리먼트 (또는 구성요소)가 제2 엘리먼트(또는 구성요소) 상(ON)에서 동작 또는 실행된다고 언급될 때, 제1 엘리먼트(또는 구성요소)는 제2 엘리먼트(또는 구성요소)가 동작 또는 실행되는 환경에서 동작 또는 실행되거나 또는 제2 엘리먼트(또는 구성요소)와 직접 또는 간접적으로 상호 작용을 통해서 동작 또는 실행되는 것으로 이해되어야 할 것이다.Also, when it is said that a first element (or component) is operated or executed on (ON) a second element (or component), the first element (or component) means that the second element (or component) is It should be understood that the operation or execution in the environment in which the operation or execution occurs, or the operation or execution through direct or indirect interaction with a second element (or component).
어떤 엘리먼트, 구성요소, 장치, 또는 시스템이 프로그램 또는 소프트웨어로 이루어진 구성요소를 포함한다고 언급되는 경우, 명시적인 언급이 없더라도, 그 엘리먼트, 구성요소, 장치, 또는 시스템은 그 프로그램 또는 소프트웨어가 실행 또는 동작하는데 필요한 하드웨어(예를 들면, 메모리, CPU 등)나 다른 프로그램 또는 소프트웨어(예를 들면 운영체제나 하드웨어를 구동하는데 필요한 드라이버 등)를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.When it is stated that any element, component, device, or system includes a component consisting of a program or software, even if not explicitly stated, that element, component, device, or system means that the program or software executes or operates It should be understood to include hardware (eg, memory, CPU, etc.) or other programs or software (eg, drivers necessary to run an operating system or hardware) necessary for the operation.
또한, 어떤 엘리먼트(또는 구성요소)가 구현됨에 있어서 특별한 언급이 없다면, 그 엘리먼트(또는 구성요소)는 소프트웨어, 하드웨어, 또는 소프트웨어 및 하드웨어 어떤 형태로도 구현될 수 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.In addition, it should be understood that, unless otherwise specified in terms of implementation of an element (or component), the element (or component) may be implemented in software, hardware, or any form of software and hardware.
또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.In addition, the terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, the singular also includes the plural, unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, 'comprises' and/or 'comprising' does not exclude the presence or addition of one or more other elements.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전계 방식에 의한 기상오염물질 제거장치의 개략적인 기능 블럭도이다.1 is a schematic functional block diagram of an apparatus for removing gaseous pollutants using an electric field method according to a preferred embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전계 방식에 의한 기상오염물질 제거장치는 구동부(100), 위상 반전부(200), 스위칭부(300), 및 전극부(400)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , an apparatus for removing gaseous pollutants by an electric field method according to a preferred embodiment of the present invention includes a
구동부(100)는 전극부(400)에 고주파 및 전압을 공급하여 진동 발생 및 열을 발생시키기 위한 것이다. 구동부(100)에 관하여는 후술하는 도 2에서 보다 상세히 설명하도록 한다.The
위상 반전부(200)는 구동부(100)로부터 공급되는 고주파를 이용하여 전극부(400)의 위상을 반전시킨다. The
스위칭부(300)는 구동부(100)에서 공급되는 고주파 및 위상 반전부(200)로부터 공급되는 고주파를 스위칭하여, 전극부(400)로 전달한다. 스위칭부(300)의 스위칭 회로는 후술하는 도 3에 보다 상세히 도시하였다.The
전극부(400)는 서로 다른 위상차를 가지도록 배열되는 한 쌍의 전극이 복수개 배치된다. 전극부(400)를 구성하는 전극은 그래핀층을 포함하여 여러 종류의 필름이 적층된 구조일 수 있으며, 전극에 관하여는 후술하는 도 4 및 도 5에서 보다 상세히 설명하도록 한다.In the
도 2는 도 1에 도시한 전계 방식에 의한 기상오염물질 제거장치의 구체적인 기능 블럭도이다.FIG. 2 is a detailed functional block diagram of the apparatus for removing gaseous pollutants by the electric field method shown in FIG. 1 .
도 2를 참조하면, 구동부(100)는 전압 승압기(110), 고주파 발진기(120), 및 PWM 제어기(130)를 포함한다. 구동부(100)가 동작하기 위해서는 전원을 인가받아야 하는데, 별도의 배터리(500)로부터 전원을 공급받을 수 있다. 본 전계 방식에 의한 기상오염물질 제거장치가 자동차에 설치되는 경우, 배터리(500)는 자동차에 기구비되어 있는 배터리 장비일 수 있다.Referring to FIG. 2 , the
전압 승압기(110)는 배터리(500)로부터 전압을 인가받아 전압을 승압한다. 전압 승압기(110)에서 전압을 승압시키는 이유는, 높은 주파수의 고전압으로 높은 전류를 보내기 위함이다.The
또한, 전극으로 그래핀을 사용하였을 경우에도 전압 승압기(110)에 의한 전압의 승압이 필요하다. 그래핀의 저항은 현재 기술 상황에서 다층으로 구성할 경우에도 면저항은 100Ω/sg 이상이고, 향후 기술이 발전하여 면저항을 50Ω/sg 정도로 낮출 수 있다고 가정하더라도, 발열을 위한 전류 인가시 전압을 승압하여야 한다.In addition, even when graphene is used as an electrode, it is necessary to increase the voltage by the
고주파 발진기(120)는 전압 승압기(110)로부터 승압된 전압을 전달받아 고주파를 발생시키며, 이 고주파를 위상 반전부(200) 및 PWM 제어기(130)로 제공한다.The
PWM 제어기(130)는 전압 및 고주파의 인가를 제어한다. 보다 구체적으로, PWM 제어기(130)는 전극부(400)에 인가되는 전압 및 고주파를 제어하여 발열이 되도록 하는 것으로, 스위칭부(300)를 제어하여 전극부(400)로 전달되는 전압 및 고주파를 제어할 수 있다.The
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전계 방식에 의한 기상오염물질 제거장치의 회로도이다.3 is a circuit diagram of an apparatus for removing gaseous pollutants using an electric field method according to a preferred embodiment of the present invention.
도시한 바와 같이, 전극부(400)는 n쌍의 전극을 포함한다. 본 실시예에서는 3쌍의 전극을 예시하였는데, 1-1', 2-2', 및 3-3'의 전극이 배치되었음을 알 수 있다.As shown, the
3쌍의 전극은 각각 스위칭부(300)의 스위치와 연결된다. 전극 1은 1번 스위치와, 전극 1'는 1'번 스위치와, 전극 2는 2번 스위치와, 전극 2'는 2'번 스위치와 전극 3은 3번 스위치와, 전극 3'는 3'번 스위치와 연결되었다.Each of the three pairs of electrodes is connected to a switch of the
전극 1, 2, 3이 연결된 1번, 2번, 3번 스위치는 하나의 전선으로 제1 위상 반전기(210)에 연결되고, 전극1', 2', 3'가 연결된 1'번, 2'번, 3'번 스위치는 하나의 전선으로 제2 위상 반전기(220)에 연결된다. No. 1, No. 2, No. 3 switches to which
또한, 제1 위상 반전기(210) 및 제2 위상 반전기(220)는 구동부(100)와 연결된다. 구동부(100)의 구조는 도 2에서 설명한 바와 같이, 전압 승압기(110), 고주파 발진기(120), 및 PWM 제어기(130)를 포함한다.In addition, the
이러한 회로 구성에 의한 전계 방식에 의한 기상오염물질 제거장치에서 기상에 의한 오염물질 예를 들면, 우적, 혹은 김서림과 같은 현상이 발생하였을 때, 고주파 및 고전류에 의해 오염물질을 제거하게 된다. 이러한 원리에 관하여는 후술하는 도 6a 내지 도 6d에서 보다 상세히 설명하도록 한다.In the gaseous pollutant removal device using the electric field method according to the circuit configuration, when a gaseous pollutant, for example, raindrops or fogging occurs, the pollutant is removed by high frequency and high current. This principle will be described in more detail with reference to FIGS. 6A to 6D, which will be described later.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전극의 구조를 도시한 도면이다.4 is a view showing the structure of an electrode according to a first embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 최하부에 제1 절연 베이스층(411)이 배치되고, 제1 절연 베이스층(411)의 상부에 연결 전극층(412)이 배치되며, 연결 전극층(412)의 상부에 그래핀층(413)이 배치되며, 그래핀층(413)의 상부에 제2 절연 베이스층(414)이 적층된다.Referring to FIG. 4 , the first insulating
제1 절연 베이스층(411) 및 제2 절연 베이스층(414)에는 통상의 PI(Polyimide), 혹은 PET(Poly Ethylene Terephthalate)의 필름 형태를 적용할 수 있다.A typical film form of polyimide (PI) or poly ethylene terephthalate (PET) may be applied to the first insulating
도시한 바와 같이, 그래핀층(413) 및 연결 전극층(412)이 스위칭부(300)를 구성하는 어느 하나의 스위칭 회로에 연결된다.As shown, the
본 실시예에서 전극이 그래핀층(413)을 포함하는 것을 예시하였다. 그래핀은 현존하는 물질 중 가장 높은 5.300W/m·k의 열전달율을 가지고 있으며, 이 수치는 CNT의 1.5배에 해당한다. 또한, 그래핀은 발열된 이후 전원이 제거되었을 때 원래의 온도로 복원하는 성능도 매우 우수하다.In this embodiment, it has been exemplified that the electrode includes the
따라서, 발열효율이 높은 그래핀으로 카메라 렌즈와 같이 작은 면적에 대해 높은 온도로 신속하게 온도를 올려 발열을 시키게 되면, 렌즈 상에 형성된 습윤을 신속하게 제거할 수 있으며, 이러한 성능은 다른 물질에 비하여 매우 우수하다.Therefore, if graphene with high heating efficiency is rapidly heated to a high temperature for a small area such as a camera lens, the wetting formed on the lens can be quickly removed, and this performance is superior to other materials. Very good.
또한, 그래핀은 원래 온도로 복원하는 성능이 우수함에 따라, 카메라와 같은 전자 모듈에 적용되었을 경우에도 전자 모듈 등의 성능에 아무런 영향을 주지 않고 습윤을 제거할 수 있는 효과를 가진다. In addition, graphene has an effect of removing wetting without affecting the performance of the electronic module, etc. even when applied to an electronic module such as a camera, as graphene has excellent restoration performance to the original temperature.
ITO 계열이나 금속 혹은 AgNw, CNT 등은 나노섬유로 인한 특성 때문에 Ohmic contact 현상이 발생한다. 따라서, 고열 발생이 장시간 지속되는 경우 저항이 증가할 가능성이 높다. 경우에 따라서는, 일정한 저항의 구현과 유지가 어려워 제품으로의 적용이 불가능한 경우도 있다. 이에, 원자 1개 층으로 구성되는 CVD 그래핀을 전극에 적용하게 되면, 본 전계 방식에 의한 기상오염물질 제거장치의 구현에 매우 유리하다.ITO-based metals, AgNw, CNTs, etc. have an ohmic contact phenomenon due to the characteristics of nanofibers. Therefore, when the generation of high heat continues for a long time, the resistance is highly likely to increase. In some cases, it is difficult to implement and maintain a constant resistance, making it impossible to apply it to a product. Accordingly, when CVD graphene composed of one atom layer is applied to the electrode, it is very advantageous to implement the device for removing gaseous pollutants by the present electric field method.
카메라 렌즈의 특성상 야간 및 주간에 빛에 의한 번짐, 금속성분에 의한 빛반사, 및 모아레 현상이 존재하면 안된다는 점에서도 그래핀은 매우 유리한 물질이다. 또한, 그래핀은 90% 정도의 투과율을 나타내므로, 운전자 혹은 사용자의 시야를 방해하지 않고 우적 및 김서림 제거 효과를 거둘 수 있다.Graphene is a very advantageous material in terms of the nature of the camera lens, in that there should be no blur caused by light, light reflection due to metal components, and moiré phenomenon at night and during the day. In addition, since graphene exhibits a transmittance of about 90%, it is possible to achieve the effect of removing raindrops and fogging without obstructing the driver's or user's field of vision.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극의 구조를 도시한 도면이다.5 is a diagram illustrating a structure of an electrode according to a second embodiment of the present invention.
도 4에서는 그래핀을 포함하는 전극의 구조를 설명하였다. 본 실시예에서는 도 4에서와 달리 변형된 형태의 전극의 구조를 예시하였는데, 그 형태가 다를 뿐 기능면에서는 동일하므로, 동일된 구성에 대한 설명은 생략한다.In FIG. 4, the structure of the electrode including graphene has been described. In this embodiment, the structure of the electrode in a deformed form is exemplified differently from that in FIG. 4, but since the form is different but the function is the same, a description of the same structure will be omitted.
최하부에 제1 절연베이스층(411')이 배치되고, 그 위에 제1 절연베이스층(411')을 덮는 형태로 연결 전극(412')을 위한 배선이 설치되고, 그 위에 그래핀층(413')이 위치한다.A first insulating
최종적으로, 그래핀(413')의 위에 제2 절연베이스층(414')이 적층된다. 이때, 제2 절연베이스층(414')은 하부의 다른 구조들을 덮는 형태로 적층되고, 상부에서 소정 각도로 기울어지는 경사(I)가 생기도록 한다.Finally, a second
이와 같이, 제2 절연베이스층(414')에 경사(I)를 형성함으로써, 물방울이 쉽게 굴러떨어지도록 구성한다. 이와 같은 구성에 의해, 구동부(100)의 동작에 의해 진동 및 열에 의해 우적 및 김서림을 제거함에 있어 부가적인 도움을 줄 수 있도록 한다.In this way, by forming the inclination I on the second insulating base layer 414', the water droplet is configured to easily roll down. With such a configuration, it is possible to provide additional help in removing raindrops and fogging due to vibration and heat by the operation of the
도 6a 내지 도 6d은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전계 방식에 의한 기상오염물질 제거장치에서 기상에 따른 오염물질을 제거하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.6A to 6D are diagrams for explaining a method of removing pollutants according to the gas phase in the apparatus for removing gaseous pollutants using an electric field method according to a preferred embodiment of the present invention.
도 6a에 전극부(400)의 전기적 극성을 간략하게 나타내었다. 절연체(제1 절연 베이스층(411) 및 제2 절연 베이스층(414) 중 어느 하나)의 일면에 교번적으로 '-', 및 '+' 극성을 갖는 전극이 스위칭부(300)와 연결되어 있음을 간략하게 도시하였다. 절연체의 상부에는 우적 및 김서림에 의한 물 분자(10)를 도시하였다.6A schematically shows the electrical polarity of the
이와 같이 전극 사이에 우적이 형성되어 있는 경우, 도 6b에 도시한 바와 같이, t=0에서 전극 1,2,…,n에 대해 Vt(t)=V2cos(2πft)를 인가하고, 전극 1', 2',…,n'에 대해서는 위상을 π만큼 반전시킨 Vt(t)=V2cos(2πft+π)를 인가한다. 이때, V2cos(2πft) 및 V2cos(2πft+π)는 동시에 인가되어야 한다. 또한, 주파수 f는 30MHz 내지 300GHz로 매우 높은 고주파 신호의 주파수이다.When a droplet is formed between the electrodes in this way, as shown in FIG. 6B , at t=0, the
예를 들어, 마이크로파 3GHz를 사용한다면, 전극의 길이는 다음과 같이 계산할 수 있다.For example, if microwave 3GHz is used, the length of the electrode can be calculated as follows.
파장의 길이를 λ라 하면, λ=(광속도/주파수)이므로, λ=(3×108)/(3×109)m=10cm이 된다. 이를 기준으로 λ/2 이하로 설계를 하면 문제가 되지 않으나, 파장의 길이를 2cm 이하로 하게 되면 실질적으로 전극을 구현할 수 없다. 그러므로, 이러한 점을 고려하여 전극의 폭을 설계하여야 한다.If the length of the wavelength is λ, λ=(speed of light/frequency), so λ=(3×10 8 )/(3×10 9 )m=10 cm. Based on this, it is not a problem if the design is made with λ/2 or less, but if the length of the wavelength is set to 2 cm or less, the electrode cannot be practically implemented. Therefore, the width of the electrode should be designed in consideration of this point.
주파수 f가 더 높아지면 매우 작은 면적에 전극의 길이를 μm로 구현하게 되고, 그래핀은 전하의 이동도가 200,000cm2/V.sec로, 구리의 150배 정도에 해당하므로, 3GHz 이상의 고주파 신호에 대해서도 고속 대응이 가능한 장점이 있다.When the frequency f is higher, the electrode length is realized in μm in a very small area, and graphene has a charge mobility of 200,000 cm 2 /V.sec, which is about 150 times that of copper, so a high frequency signal of 3 GHz or higher It also has the advantage of being able to respond at high speed.
도 6c에 전계가 바뀌는 과정을 도시하였다. (a)는 t=t0일때의 전극을 나타낸 것이고, (b)는 t=t1일때의 전극을 나타낸 것이다. t=0에서 절연체 위에 형성된 물분자는 쌍극 분자이므로 전계의 방향에 따라 배열된다. 고속으로 전계가 변경되면 물분자는 진동하게 됨과 함께 회전하면서 다른 분자들과 마찰에 의해 열이 발생한다. 이는 마이크로파 오븐과 유사한 원리로 물을 가열시킬 수 있으며, 물 분자(10)가 가열되면 온도 상승으로 인해 우적과 김서림이 1차적으로 제거되는 효과가 있다.6c shows a process of changing the electric field. (a) shows the electrode when t = t 0 , (b) shows the electrode when t = t 1 . At t=0, the water molecules formed on the insulator are dipole molecules, so they are arranged according to the direction of the electric field. When the electric field is changed at high speed, water molecules vibrate and rotate, generating heat by friction with other molecules. This can heat water in a principle similar to that of a microwave oven, and when the
물 분자(10)의 일측이 양(+)으로 대전되고, 타측이 음(-)으로 대전된 후, 이에 대해 고주파에 의해 우적 및 김서림이 제거된 후, 전극 1-1' 및 2-2'의 사이의 전극 커버에 형성된 우적에 대해 전극 1-1' 및 2-2'에 인가된 고주파와 고전류에 의해 t=t2에서 전극1의 커버에 우적이 음(-)으로 대전되고, 전극 1'의 커버는 우적이 양(+)으로 대전된다.After one side of the
고전압 및 고주파수로 극성이 변하게 되면, 전극 1의 극성이 음(-)으로 변한다. 이때, 전극 1의 커버에 형성된 음(-)으로 대전된 우적은 서로 전기적으로 동일한 극성에 의한 밀림 현상이 발생하여, 경사면을 따라 이동된다. When the polarity is changed at high voltage and high frequency, the polarity of
전극에 고주파를 인가하여 진동이 완료된 후, 다음 중 하나의 동작을 할 수 있다. 첫번째로, 구동부(100)에서 V2cos(2πft) 및 V2cos(2πft+π)에서 주파수 f를 0으로 하여 직류전압을 인가한다. 두번째로, PWM 제어기(130)에서 DC 전압을 인가한다. 세번째로, 스위칭부(300)에서 도 6d와 같은 신호를 전극부(400)에 인가한다.After vibration is completed by applying a high frequency to the electrode, one of the following operations can be performed. First, in the
이러한 동작에 의해, 도체인 그래핀층(413)에 공급되는 전력에 의해 열이 발생되고, 1차적으로 제거된 우적 및 김서림 중 제거되지 않고 남아있던 잔여 우적 및 김서림이 최종적으로 제거된다.By this operation, heat is generated by the electric power supplied to the
도 7은 우적 및 김서림 제거를 위한 구동부의 반복 동작을 설명하기 위한 도면이다.7 is a view for explaining the repeated operation of the driving unit for removing raindrops and fogging.
시간 t의 구간에 따라 구동부(100)는 다음의 동작을 수행할 수 있다.According to the period of time t, the driving
구동부(100)는 t0 내지 t1 구간에서는 A 동작을 수행하고, t1 내지 t2 구간에서는 B 동작을 수행하며, t2 내지 t3 구간에서는 C 동작을 수행하도록 제어할 수 있다.The driving
A 동작은 전극부(400)에 고주파를 인가하는 동작이다. B 동작은 전극의 순서 즉, 1-1', 2-2', 3-3', …, n-n'의 순서에 따라 고주파를 인가하는 동작이다. C 동작은 PWM 제어기(130)에서 PWM 제어에 의해 열을 발생시키는 동작이다.Operation A is an operation of applying a high frequency to the
본 실시예에 따르면, 구동부(100)에서 A, B, C 동작을 반복적으로 수행하도록 제어하게 되면, 기상에 따른 오염물질 즉, 우적 및 김서림 제거 효과를 극적으로 향상시킬 수 있다.According to the present embodiment, when the driving
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential characteristics thereof. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention. do.
100 : 구동부 200 : 위상 반전부
300 : 스위칭부 400 : 전극부100: driving unit 200: phase inversion unit
300: switching unit 400: electrode unit
Claims (5)
고주파 및 전압을 공급하는 구동부;
상기 구동부로부터 공급되는 고주파를 이용하여 상기 한 쌍의 전극의 위상을 반전시키는 위상 반전부; 및
상기 구동부에서 공급되는 고주파 및 상기 위상 반전부로부터 공급되는 고주파를 스위칭하여 상기 전극부로 전달하는 스위칭부;를 포함하고,
상기 전극은,
제1 베이스 절연층;
상기 베이스 절연층의 상부에 적층되는 연결전극층;
상기 연결전극층의 상부에 적층되는 그래핀층; 및
상기 그래핀층의 상부에 적층되는 제2 베이스 절연층;을 포함하며,
상기 제2 베이스 절연층은, 두께를 조절하여 일측으로 기울어지는 경사가 생기는 형상인 것을 특징으로 하는 전계 방식에 의한 기상오염물질 제거장치.an electrode unit in which a plurality of pairs of electrodes arranged to have different phase differences are disposed;
a driving unit for supplying high frequency and voltage;
a phase inversion unit for inverting the phases of the pair of electrodes by using the high frequency supplied from the driving unit; and
a switching unit that switches the high frequency supplied from the driving unit and the high frequency supplied from the phase inversion unit and transmits it to the electrode unit;
The electrode is
a first base insulating layer;
a connection electrode layer stacked on the base insulating layer;
a graphene layer stacked on the connection electrode layer; and
a second base insulating layer laminated on the graphene layer;
The second base insulating layer is a gaseous pollutant removal device by an electric field method, characterized in that the shape is inclined to one side by adjusting the thickness.
상기 구동부는,
전압을 인가받아 상기 전압을 승압하는 전압 승압기;
상기 전극부로 고주파를 인가하는 고주파 발전기; 및
상기 전압 및 고주파의 인가를 제어하는 PWM 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 방식에 의한 기상오염물질 제거장치.The method of claim 1,
The driving unit,
a voltage booster that boosts the voltage by receiving a voltage;
a high-frequency generator for applying a high-frequency to the electrode; and
and a PWM controller for controlling the application of the voltage and the high frequency.
상기 구동부는, 상기 전극부로 상기 고주파를 인가하는 동작, 상기 전극부 내의 전극들의 배치순서에 따라 고주파를 인가하는 동작, 및 상기 PWM 제어기를 구동하는 동작을 반복적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 전계 방식에 의한 기상오염물질 제거장치.3. The method of claim 2,
In the electric field method, characterized in that the driving unit repeatedly performs the operation of applying the high frequency to the electrode unit, the operation of applying the high frequency according to the arrangement order of the electrodes in the electrode unit, and the operation of driving the PWM controller A device for removing gaseous pollutants by
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