KR100680890B1 - 이온발생장치 - Google Patents

Abstract

이온발생장치(1)는, 케이스(2)의 내부에, 이온발생전극(7)과, 상기 이온발생전극(7)에 음극성의 고전압을 인가하는 고전압발생회로를 조립하여 넣은 고압기판(5)이 배치되어 있다. 또한 이온발생전극(7)으로부터 이온방출구에 이르는 방향으로 상기 이온발생전극(7)이 발생하는 음이온을 포함하는 기류(WO)를 발생시키는 송풍기(9)가 조립되고, 기류를 이온방출구(4)로 향하여 판면에 연하여 정류하는 정류판(25)이 배치되어 있다. 상기 정류판(25)은 정류판(25)을 적어도 최표면부가 절연체로 구성하고, 이온발생전극(7)에 임하는 위치에서 일부가 송풍방향에서 면내에 절결됨에 의하여 대전방지용절결부(25c)가 형성되어 있다. 이에 의하여 송풍기와 정류판을 조립한 이온발생전극으로의 송풍효율을 높이는 것이 가능하고 또한 정류판과 이온발생전극과의 전기적인 간섭을 일으키기 어렵고, 정류판으로의 오염 등의 부착도 방지가능한 이온발생장치를 제공한다.

이온발생장치, 압전트랜스, 이온발생전극

Description

이온발생장치{Ion generating apparatus}

도 1 은 본 발명의 이온발생장치의 일례를 외관으로 도시하는 사시도.

도 2 는 도 1 의 내부구조를 도시하는 사시도.

도 3 은 도 2 의 평면도( 정류판제거의 상태)

도 4 는 도 2 의 평면도( 정류판이 있는 상태)

도 5 는 도 4 의 정면도.

도 6 은 도 1 의 이온발생장치의 회로구성의 일예를 도시하는 블록도.

도 7 은 도 6 의 상세구성의 일예를 도시하는 회로도.

도 8 은 전기적 클리닝기구의 일예를 작용과 함께 도시하는 측면도.

도 9 은 전기적 클리닝기구의 회로구성을 도시하는 도면.

도 10 은 불꽃방전대향전극을 이온발생전극에 접속시킨 후, 후퇴시키는 경우에 불꽃방전시키는 과정을 설명하는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1: 이온발생장치

2: 케이스

5: 고압기판

7: 이온발생전극

본 발명은 이온발생장치에 관한 것이다.

종래, 실내 혹은 자동차 내의 공기의 정화, 살균 혹은 소취 등을 행하기 위해서, 이온발생장치가 사용되고 있다. 이들의 대부분은, 케이스 내에 교류전원부와 승압용의 트랜스와 침상전극을 배치하고, 트랜스로 승압된 교류고전압을 침상전극으로 인가하여 코로나방전을 발생시켜, 그 방전에 의해 발생하는 이온을, 케이스에 천공 설치된 이온방출구로 방출시키는 것이다.

이온발생장치에서 발생하는 이온은, 음이온과 양이온이 있고, 예를 들면 음이온은 정화나 소취 혹은 살균의 효과에 있어서는, 음이온의 쪽이 뛰어나다고 알려져 있다. 일본 특허공개 2002-15834 호 공보에는 이러한 이온발생장치로서, 이온발생전극과, 이것에 이온발생용의 고전압을 인가흐는 압전트랜스를 가지는 고전압인가회로와, 발생하는 이온을 방출하기 시키는 기류발생용의 송풍기를 케이스 내에 조립한 구조를 개지하고 있다.

상기 공보에 개시된 이온발생장치는, 송풍기를 탑재하고 있는 것으로서, 기류의 방출효과에 관하여서는 특별한 주의를 기울이지 않고 있다. 그러나, 근년에 이르러 음이온에 대한 관심이 고조되고 있고 가정이나 자동차용에 있어서도 이온발생량이 더욱 큰 장치가 요망되고 있다.

송풍기를 탑재하는 이온발생장치에서는 이온 발생전극의 주위에서 발생하는 음이온이, 기류에 의하여 전극의 주위로부터 급속하게 날아가 버려 이온발생의 반응이 진행되기 쉽고, 음이온발생효율을 높이는 것이 가능하다. 이를 위해서는 난류로 되어 버리는 적어도 안정된 기류를 이온발생전극에 효율적으로 공급하는 것이 필요하다.

그러나, 일본 특개소 2002-15834 호 공보에는 그러한 기류의 제어에 관한 특별한 주의는 기울여지지 않고 있다고 할 수 있다.

따라서, 생각되어지는 개량으로서는 송풍기로부터의 기류를, 이온발생전극을 경유하여 이온방출구로 유도하는 정류판을 설치하는 것이 생각되어 질 수 있다. 이 경우 소형화 등의 요청에 의하여 이온발생장치의 케이스 내의 스페이스는 어느정도 한정되어 있기 때문에 송풍기, 이온발생전극 및 정류판의 3 개의 장치요소를, 좁은 공간 내에 밀집시켜 배치할 필요가 있다.

특히, 정류판을 배치하는 이온발생전극으로부터 이온방출구까지의 스페이스는 그다지 크지 않기 때문에, 전극과 정류판과의 거리를 접근시키는 것이 어렵다.

이 경우, 다음과 같은 불합리한 점이 발생하기 쉽다.

(1) 케이스와 마찬가지로, 정류판을 수지(플라스틱) 등의 절연체로서 구성하면, 이온발생전극으로부터의 고압전계에 의한 정류판이 분극, 대전하여 먼지나, 기름 등이 다량 흡착되어 오염이 진행되기 쉽게 된다.

(2) 여기서, 대전방지를 위하여 정류판을 금속판으로 하거나 혹은 표면을 금속도금등의 도체층을 피복하거나 하면, 이온발생전극과 정류판 상의 도체층과의 거리가 근접하여 있기 때문에 정류판과의 간격이 불꽃방전하고, 이온발생효율이 대폭 감소되거나 불안전화하는 것으로 연결된다. 또한 불꽃방전에 의한 냄새나 소음발생도 큰 문제점인 것이다.

본 발명의 과제는, 송풍기와 정류판을 조립함에 있어서, 이온발생전극으로의 송풍효율을 높이는 것이 가능하고, 또한 대전이나, 불꽃방전이라는 정류판과 이온발생전극간의 전기적인 간섭이 발생하기 어렵고, 나아가서는 송풍효율의 향상을 이온발생효율의 개선에 유효하게 이용할 수 있고 또한 정류판으로의 오염 등을 방지할 수 있는 이온발생장치를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 이온발생장치는,

이온방출구를 가지는 케이스와,

상기 케이스의 내부에 배치되는 이온발생전극과.

상기 이온발생전극에 음극성의 고전압을 인가하는 고전압발생회로를 조립한 고압기판과,

이온발생전극으로부터 이온방출구에 이르는 방향에, 상기 이온발생전극이 발생하는 음이온을 함유하는 기류를 발생시키는 송풍기와,

송풍방향으로 판면이 연하도록 배치된 판상형태를 가지고, 송풍방향으로 이온발생전극으로부터 하류 측에 위치하고, 또한 상기 이온방출구로 부터 상류 측에 위치하도록 상기 케이스의 내부에 배치되고, 기류를 이온방출구를 향하여 상기 판면에 연하여 정류하는 정류판을 구비하고,

정류판은 적어도 최표면부가 절연체로 구성되고, 또한, 상기 이온발생전극에 임한 위치에 상기 정류판의 일부가 상기 송풍방향에서 면내에 이를 관통하는 형태로 절결됨에 의하여, 대전방지용절결부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 의하면, 송풍기에 의한 송풍방향에 있어서, 이온발생전극과 이온방출구와의 사이에 정류판을 설치함에 의하여, 안정된 기류를 이온발생전극에 효율적으로 공급하는 것이 가능하다. 이 정류판은 최표면부(당연히 전체로도 가능하다.)가 절연체로서 구성되기 때문에 이온발생전극과 정류판의 사이에는 불꽃방전을 일으키기 어렵다.

그리고, 이온발생전극에 임한 위치에서는 정류판의 일부가 송풍방향에 있어서 면내에 이를 관통하는 형태로서 절결되어, 대전방지용절결부를 형성하고 있다. 그 결과, 이온발생전극의 근방에서부터는 정류판을 구성하는 절연체가 존재하지 않게 되고 분극, 대전에 따른 먼지 등의 부착도 발생하기 어렵게 된다.

또한, 고압기판은 고압발생에 동반하는 전원누설에 의하여 절연기판이나 실장된 소자의 절연몰드 등에 먼지 등이 부착하기 쉽다. 상기 먼지 등의 부착은 기판의 방열을 방해하여 회로의 오작동으로 연결되며, 또한 도전성의 먼지 등의 끼움 시에는 단락 등의 원인으로 되고 있다. 그러므로, 고압기판의 적어도 일부를 피복하는 기판보호체를 병용하면 고압기판의 오염방지도 동시에 도모하는 것이 가능하다.

정류판은 고압기판으로부터의 전계에 의하여 과도하게 분극하지 않도록, 고압기판과의 사이에 간극을 형성한 형태로서 배치하는 것이 바람직한다.

예를 들면, 케이스가 케이스저부를 형성하는 저부케이스를 가지는 경우, 고 압기판을 판면이 케이스저부에 연하는 위치관계에서 저부케이스체 상에 고착하는 것으로서 장치조립이 용이하게 된다. 이 경우, 정류판은 고압기판의 상방에 상기 고압기판과의 사이에 간극을 형성한 형태로서 배치하는 것이 가능하다.

송풍효율을 높이기 위하여, 이온방출구를 횡 길이방향으로 형성하는 경우, 정류판도 이온방출구에 대응하는 횡 길이방향으로 형성하는 것이 바람직하다. 또한 송풍팬은 이온방출구에 대응한 옆으로 긴 횡 길이방향의 형태를 가지고, 수평방향의 축선 주위에서 회전하는 옆으로 길이가 긴 송풍팬의 날개를 회전원주방향으로 일정간격으로 배치한 로우터리팬으로서 구성하는 것이 유효하다. 이 경우, 정류판의 길이방향 중앙에 임하는 위치에 이온발생전극을 배치하면 케이스 측벽의 간섭을 받기 어려운 안정된 기류를 이온발생전극으로 공급할 수 있게 되고, 기류에 대한 이온방출효율이 높여진다.

그리고 대전방지용절결부를 상기 중앙위치에서 상기 정류판을 폭방향으로 관통하는 형태로서 형성하면, 횡 길이방향의 정류판이 좌우로 분리되고, 대전방지효과를 일층 높일 수 있게 된다.

다음에, 상기와 같은 이온발생장치를 장시간 사용하게 되면, 기류에 포함된 먼지나, 유분 혹은 다른 오여물질이 이온발생전극에 부착하고 나아가서는 방전면이 그들 오염물질로서 피복되어 버린다. 이러한 상태로 되면, 이온발생을 위한 방전이 현저히 방해받게 되어 이온발생효율의 저하나, 심한 경우에는 이온발생의 정지로 이어지고 마는 경우가 있다.

이 경우, 일본 특개 2002-15834 호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 이온발 생전극에 부착하는 부착물을 전기적인 발열에 의하여 소실시키기 위한 전기적클리닝기구를 설치하면, 오염물을 확실하고 간단하게 제거하는 것이 가능하고, 그에 따라서 오염부착물에 의한 이온발생효율의 저하를 효과적으로 방지 내지는 억제하는 것이 가능하다.

특히, 이온발생전극이 선단이 첨예하게 형성되어 있는 경우, 이온발생전계가 집중하는 선단부에 오염물 등이 부착하면 이온발생효율이 현저하게 방해를 받게 된다. 그러므로, 전기적 클리닝기구에 의하여 상기 이온발생전극의 선단부에 부착한 부착물을 소실시키도록 하면 그러한 문제점을 해결하는 데에 극히 효과적이다. 또한 이온발생에 기여하는 전극의 첨예한 선단부에 부착한 오염을 선택적으로 제거하도록 하면, 클리닝의 목적을 충분히 달성하는 것이 가능하고, 또한 전기적 클리닝기구에 의한 전기적발열 능력을 그 정도로까지 높이지 않아도 되기 때문에 장치의 간략화에도 기여한다.

그런데, 일본 특개 2002-15834 호 공보에 개시되어 있는 장치구성에서는 정류판이 생략되어 있기 때문에 그다지 큰 이온발생효율의 향상을 기대할 수 없다.

그러므로 이온발생전극을 이온방출구에 가급적 근접시키는 배치로 하고 있다. 이 때문에 전기적 크리닝기구는, 이온발생전극의 측방에 스페이스를 확보하여 배치시키는 것이 불가능하기 때문에 케이스스페이스의 유효한 활용을 도모할 수 없다.

그러나, 본 발명에서는 이온발생전극과 이온방출구와의 사이에 정류판을 설치하기 때문에 상술한 바와 같이, 기류공급효율, 나아가서는 이온발생효율이 비약 적으로 높아진다. 그리고, 정류판에는 상기와 같이, 대전방지용절결부가 장치구성상, 필연적인 여분의 스페이스로 형성되어 있기 때문에 여기에 전기적 클리닝기구를 배치함에 의하여 케이스 스페이스의 유효한 활용을 도모할 수 있고, 나아가서는 정류판을 설치하고 있음에도 불구하고 장치 전체를 콤팩트하게 구성하는 것이 가능하다.

전기적 클리닝기구는 이온발생전극과 대향하는 불꽃방전용의 불꽃방전대향전극과, 이온발생전극과 불꽃방전대향전극과의 사이에 불꽃방전용의 고전압을 인가하는 불꽃방전용고전압발생부를 구비하고, 그 고전압인가로서 이온발생전극과 불꽃방전대향전극과의 사에에서 발생하는 방전 불꽃에 의하여 이온발생전극에 부착한 부착물을 소실시키도록 하는 구성으로 하는 것이 가능하다.

불꽃방전을 사용하면, 불꽃의 발열을 전극표면에 효율적으로 집중시키는 것이 가능하고, 부착한 오염 등을 일층 확실하게 제거하는 것이 가능하다. 또한, 이온발생전극은 선단이 첨예하게 형성되어 있는 경우, 불꽃방전대향전극을, 전계집중하기 쉬운 이온발생전극의 선단부와 대향시킴에 의하여 클리닝을 위한 불꽃방전을 확실하게 유발시키는 것이 가능하다.

불꽃방전시킬 때의 이온발생전극과 불꽃방전대향전극과의 대향간극(이하, '갭간극'이라 함)은 인가전압의 크기에 따라 다르지만 예를 들면 4,000 V 정도까지의 전압이라면, 2 mm 이하, 바람직하게는 1 mm 이하로 하는 것이 불꽃방전을 보다 확실하게 발생시키므로 바람직하다. 또한, 방전불꽃의 발생은 연속적으로 행하여도 좋고, 전극온도의 과도한 상승을 피하기 위하여 간헐적으로 행하는 것도 가능하다.

이 경우, 불꽃방전대향전극을 이온발생전극에 대하여, 이온발샐전극으로부터 이온발생시키기 위한 이격위치와, 불꽃방전대향전극와 이온발생전극과의 사이에서 방전불꽃을 발생히키기 위한 접근위치와의 사이에서 적어도, 상대적인 접근, 이격시키는 불꽃방전대향전극이동기구를 설치하는 것이 가능하다. 이온발생 시에는 불꽃방전대향전극을 이온발생전극으로부터 이격시키는 것으로서 본래 이온을 발생시켜야 하는 시기에 바람직하지 못한 불꽃방전이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수있다.

그리고, 본 발명의 경우, 정류판을 절결하여 형성한 대전방지용절결부를 불꽃방전대향전극의 접근, 이격을 위한 이동통로로서 활용하는 것이 가능하며, 장치의 콤팩트화를 도모할 수있다. 이격위치에서는 불꽃방전을 방지하기 위하여 3 mm 이상을 이온발생전극과 불꽃방전대향전극과의 대향간극을 형성하는 것이 바람직하다.

상기의 구성에 있어서는, 불꽃방전대향전극을 접지하여 둠에 의하여, 방전 시의 전류를 높이는 것이 가능하고, 나아가서는 클리닝을 위한 불꽃방전을 일층 확실하게 시키는 것이 가능하다. 이 경우, 불꽃방전대향전극이 이격위치에 있을 때에,이온발생전극과 접지된 불꽃방전대향전극과의 사이에는 코로나방전 형태에 의한 이온발생이 진행되기 쉽다. 이것은 불꽃방전대향전극 측의 오염부착 방지의 관점에서 유리하게 작용한다.

또한, 코로나방전에 있어서는, 이온발생전극의 선단이 첨예한 경우, 불꽃방전대향전극이 상기 이온발생전고의 선단에 정면으로부터 대향하는 경우에 방전의 전계분포가 동일하게 되어 이온발생효율이 향상된다.

본 발명에 있어서는, 이온발생전극의 전방에 위치하는 대전방지용절결부를 불꽃방전대향전극의 이동경로로서 이용함에 의하여, 불꽃방전대향전극을 이온발생전극의 선단에서 정면으로 대향시키는 것이 가능하고, 스페이스를 절략하는 외에, 이온발생효율을 높이는 것이 가능하도록 되어 있다.

또한, 상기하는 실시 태양에서는 불꽃방전대향전극을 일본 특개 2002-15834 호 공보와 같이, 첨예 내지는 봉상으로 형성하는 것이 아니고, 면형상의 전극을 대향시키는 것이 코로나방전에 의한 이온발생효율을 높이는 데에 유리하다.

이 경우, 불꽃방전대향전극은 혹은 이온발생전극의 선단 측으로부터 보아서 평면형상, 돌출한 라운드형성( R 이 형성된) 면 형상, 혹은 구면상의 전극면을 가진 것을 이용하는 것이 보다 효과적이다.

본 발명의 실시의 형태에 대하여서는, 도면에 도시된 몇 개의 실시예를 참조하여 설명한다.

도 1 은 본 발명의 일실시예인 이온발생장치(1)의 외관을 도시하는 것으로서, ABS 수지 등의 플라스틱 성형체로서 구성된 케이스(2,42)를 가진다.

케이스(2,42)는 저부케이스(2)와 그 상방공간을 나누어 자르는 형태로서 상기 저부케이스(20)와 일체화되는 상부케이스(42)를 가지고, 상기 상부케이스(42)의 정면측에는 이온방출구(4)가 형성되고, 마찬가지로 배면 측에 기류흡입구(3)가 형성되어 있다.

도 2 는 상부케이스(42)를 제거한 상태의 케이스의 내부상태를 도시( 도면 우측이 도 1 의 이온방출구(4) 측이다.)하고,

이온발생전극(7)과 상기 이온발생전극(7)에 음극성의 고전압을 인가하는 고전압발생회로가 조립되어진 고압기판(5)이 배치되어 있다.

또한, 이온발생전극(7)으로부터 이온방출구(4)(도 1 참조)에 이르는 방향으로, 상기 이온발생전극(7)이 발생하는 음이온을 함유하는 기류(WO)를 발생시키는 송풍기(9)가 조립되어 있다. 케이스(2,42) 내에는 기류를 이온방출구(4)를 향한 판면에 연하여 정류하는 정류판(25)이 배치되어 있다.

정류판(25)은, 송풍방향(WO)으로 판면이 연하도록 배치된 판상형태를 가지고, 송풍방향(W1-W0)에 있어서, 이온발생전극(7)으로 부터 하류측에 위치하고, 또한 이온방출구(4)로부터 상류 측에 위치하도록 배치하고 있다.

정류판(25)은 적어도 최표면부, 본실시 형태에서는 그 전체가 절연체(플라스틱: 예를들면 ABS 수지이지만 이에 한정되는 것은 아니다.)로 구성되어 있다. 또한, 이온발생전극(7)에 임접한 위치에 상기 정류판(25)의 일부가 송풍방향에 있어 면내에 이것을 관통하여 절결함에 의하여 대전방지용 절결부(25c)가 형성되어 있다.

또한, 정류판(25)은 고압기판(5)의 적어도 일부를 피복하는 기판보호체를 병용하여 된다. 도 5 에 도시하는 바와 같이, 고압기판(5)은, 판면이 케이스 저면에 연하는 위치관계에서 저부케이스(2) 상에 고착되고, 정류판(25)은 상기 고압기판(5)의 상방에서 상기 고압기판(5)과의 사이의 간극이 형성된 형태로 배치 되어 있다.

정류판(25)은 고압기판(5)과 간섭하지 않는 위치에서 저부케이스(2)의 상면으로부터 돌출하는 스페이서지지체(27) 상에 고정되어 있다.

정류판(25)과 고압기판(5)과의 사이에 적당한 간극을 형성함에 의하여, 정류판(25)의 대전이 억제되고 먼지나 오염물 등의 부착을 억제하는 것이 가능하다. 특히 고압기판(5)이 후술하는 바와 같이, 고압트랜스를 포함하는 구성으로 되어 있기 있어 정류판(25)의 대전이 발생하기 쉽기 때문에 상기의 간극을 형성하는 것은 효과적이다. 상기 간극의 크기는 예를 들면 2 - 20 mm 정도이다.

이온발생전극(7)은 금속, 예를 들면 Ni 또는 Ni합금에 의하여 선단이 첨예하게 형성된다. 상기 이온발생전극(7)은 저부케이스(2)의 상면으로부터 돌출하는 스페이스지지체(27)에 의하여, 정류판(25)과 동일하게 또는, 그 이상 높게 위치하여 고정된다.

여기에서 본체부(7a)에 첨예한 방전부(7b)가 일체화된 판상 형태로 되어 있고, 저부케이스(2)의 저면 상에 돌출,설치한 스페이서지지체(27)의 상면에 대하여 본체부(7a)에 나사고정되어 있다.

또한 송풍기(9)는 송풍방향에 있어서, 이온발생전극(7) 보다도 상류 측에 위치하는 저부케이스(2) 상에 취부되어 있다. 그리고, 상기 송풍기(9)의 송풍팬(9f)이, 이온방출구(4)로 면하는 측에 송풍개구(21w)를 가지는 팬커버(21)로서 덮여져 있고, 상기 팬커버(21)와 정류판(25)이 일체의 수지성형체로 구성되어 부품 수의 저감이 도모되고 있다.

본 실시형태는, 도 1 에 도시되는 바와 같이, 상부케이스(42)에 그릴형상의 이온방출구(4)가 횡 길이방향으로 형성되어 있고, 도 2 에 도시하는 바와 같이, 송풍팬(9f)도 상기 이온방출구(4)에 대응한 횡 길이방향 형태를 가진다.

구체적으로는, 송풍팬(9f)은 수평방향의 축선 주위에서 회전하는 횡 길이 방향의 송풍날개(9b)를 회전 원주방향으로 일정 간격으로 배치한 로우터리팬으로 되어 있다.(이상, '로우터리팬(9f)'이라 한다.) 상기 로우터리팬(9f)의 회전축의 양단은, 저부케이스(2) 상에 설치된 한쌍의 브라켓(9k,9k)에 의하여 베어링(도시하지 않음)을 개재하여 회전가능하도록 지지되어 있다.

팬커버(21)는 한쌍의 브라켓(9k,9k)에 걸쳐진 형태로서 로우터리팬(9f)의 길이방향에 연하여 각 상방으로 배치되는 커버본체(23)를 가진다. 커버본체(23)는 브라켓(9k,9k), 나아가서는 로우터리팬(9f)의 저부케이스(2)로 부터 들려짐을 방지하는 팬고정부로서 역할을 수행한다.

또한, 팬커버(21)는 정류판(25)의 양단으로부터 판면 방향으로 송풍방향 후방측에 각각 연장돌출하는 한 쌍의 제1연결부(23p,23p)(도 4 참조)와, 상기 제1연결부(23p,23p)의 후단으로 부터 서있는 형태로서 설치되고, 각각 커버본체(23)의 양단과 결합하는 한 쌍의 제2연결부(121,12)를 가진다.

그리고, 커버본체(23)와 한쌍의 제2연결부(121,12)가 형성하는 문형상의 프레임구조의 내측이 송풍개구(21w)로 되어 있다. 또한, 커버본체(23) 상에는 이온발생장치(1)의 전원스위치(6)를 가지는 스위치기판(6s)이 배치되어 있다.

다음에, 정류판(25)의 길이방향, 나아가서는 로우터리팬(9f)의 축선방향 양 단에 대응하여, 상기 로우터리팬(9f)로 부터의 기류의, 정류판(25)의 면내 길이방향(횡방향)으로의 확대를 규제하면서, 이것을 이온방출구(4)로 향하도록 가이드하는 횡방향정류판(26,26)이 설치되어 있다.

이온방출구(4)는 로우터리팬(9f)의 회전날개(9b) 보다도 길이방향의 치수가 크게 되고, 상기 횡방향정류판(26,26)은 이온방출구(4)에 접근할수록, 상기 이온방출구(4)의 양단 위치를 향하여 정류판(25)의 면내 길이 방향에서의 대향간극이 확장되도록, 경사배치되어 있다.

본 실시형태에서, 횡방향정류판(26,26)은, 각 대응하는 제2연결부(121,12)와 정류판(25)의 대응하는 단부에 걸쳐진 형태로서 그들과 일체로 형성되어 있다.

정류판(25)은 이온방출구(4) 및 로우터리팬(9f)에 대응한 횡방향으로 형성되고, 이 길이방향 중앙에 임한 위치에 이온발생전극(7)이 배치된다. 그리고 대전방지용 절결부(25c)는 상기 중앙 위치에서 상기 정류판(25)을 횡방향으로 관통하는 형태로서 형성되어 있다.

그리고, 로우터리팬(9f)의 전원기판(15)(후술의 전기적클리닝기구(78)의 전원겸 제어기판도 겸하고 있다.)이 고압기판(5)과 함께 저부케이스(2) 상에 설치되고, 대전방지용절결부(25c)에서 분리된 정류판(25)의 제1부분(25a)이 고압기판(5)을 덮어쓰고, 제2부분(25b)가 전원기판(15)를 덮고 있다.

고압기판(5)은 이온발생전극(7)에 이온발생을 위한 고전압을 인가하는 유니트로서, 절연성기판과 이에 조립되어지는 고전압발생용 회로로서 구성된다.

도 6 에 그 블록도를 도시하는 바와 같이, 입력부(36), 발진부(37), 스위칭 부(38), 승압부(39) 및 변환부(변환수단)(40)를 포함한다.

도 7 은 구체적인 회로구성의 일례를 도시하는 것이다. 승압부(39)는 압전트랜스(70)를 포함하여 구성된다. 이것은, 압전세라믹소자판(71)에 입력측단자(72a,73a)와 출력측단자(74a)를 형성하고, 그 입력측단자(72a,73a)로 부터의 일차측 교류입력전압을, 압전세락믹소자판(71)의 기계진동을 개재하여 일차측 교류전압보다도 고압의 이차측 교류전압으로 전환하고, 출력측 단자(74a)에서 이온방출전극을 향하여 출력하는 것이다.

한편, 변환부(40)는, 이온발생전극(7)으로의 전압인가 극성이 마이너스 측에 우위로 되도록, 압전트랜스의 이차측 교류출력을 전환하는 것이다. 이로 인해, 이온발생전극(7)은 주로 음이온발생원으로서 기능하는 것이 된다.

입력부(36)는, 고압기판(5) 상에 병설되는 도시하지 아니하는 안정화전원회로로부터의 직류정압입력을, 조정용의 저항기(도시하지 않음)를 개재하여 회로 각소에 분배하는 역활을 한다. 한편, 발진부(발진회로)(37)는, 직류정전압입력을 받아서, 압전트랜스(70)로의 일차측 교류입력에 대응한 주파수로 발진파형을 생성한다. 이 발진부(37)는, 본 실시형태에서는, 오피앰프(62)와, 마이너스 귀환 측의 저항기(52)와 콘덴서(53)로 구성되는 방형파 발진회로로 구성되고 있다.

또, 저항기(54,55 및 56)는, 발진입력의 기준전압, 즉, 발진의 전압진폭의 중심치를 규정하기 위한 것으로, 가변저항기(56)에 의해, 그 설정치를 변경할 수 있도록 되어있다.

또, 스위칭부(스위칭회로)(38)는, 발진부(37)로 부터의 파형신호를 받아서, 전원유니트(30)로 부터의 직류정전압입력을 고속스위칭하는 것에 의해, 압전트랜스(70)의 일차측으로의 입력교류파형을 생성한다.

구체적으로는, 스위칭부(38)는, 한 쌍의 트랜지스터(65,66)를 포함하는 푸시풀 스위칭회로로서 구성되고 있다. 이들 트랜지스터(65,66)는, 오피앰프(62)의 입력(43은 풀업저항이다)에 의해 온ㆍ오프하여, 발진부(발진회로)(37)의 발진주파수로서 발진하는 방형파교류파형을 발생시킨다. 이 파형이 압전트랜스(70)의 일차측에 입력된다.

다음으로, 압전트랜스(70)의 압전세락믹소자판(71)은 횡으로 긴 판상으로 형성되고, 그 판면 긴 쪽 방향 중간 위치에서, 판 두께 방향으로 분극처리된 제 1 판상영역(71a)과, 판면 긴 쪽 방향으로 분극처리된 제2판상영역(71b)으로 구분되고 있다. 그리고, 제1판상영역(71a)의 양면을 덮는 형태로, 입력측단자(72a,73a)가 접속되는 입력측전극대(72,73)가 형성되는 한편, 제2판상영역(71b)의 판면 긴 쪽 방향의 단면에, 출력측단자(74a)가 접속되는 출력측전극(74)이 형성되고있다.

상기의 구성의 압전트랜스(70)에서는, 입력측전극대(72,73)를 개재하여 제1판상영역(71a)에 대하여 교류입력을 행하면, 제1판상영역(71a)에서는 그 분극방향이 두께방향이기 때문에, 긴 쪽 방향으로 전파하는 판파(板波)가 판두께방향의 전계와 강하게 결합하는 형태로 되어, 전기에너지의 대부분이, 긴 쪽 방향으로 전파하는 판파의 에너지로 전환된다.

한편, 이 긴 쪽 방향의 판파는 제1판상영역(71b)에 전해지지만, 여기에서는 분극방향이 긴 쪽 방향이기 때문에, 상기 판파는 긴 쪽 방향의 전계와 강하게 결합 한다. 그리고, 입력측의 교류주파수를 압전세라믹 소자판(71)의 기계진동의 공명주파수에 대응(바람직하게는 일치)시키는 때에, 소자판(71)의 인피던스는, 입력측에서는 거의 최소(공진)로 되는 데 대하여 입력측에서는 최대(반공진)로 되고, 이 인피던스 변환비에 대응한 승압비에 의해 일차측 입력이 승압되어 이차측 출력으로 된다.

이와 같은 작동원리를 가지는 압전트랜스(70)는 구조가 간단하고, 또, 철심을 가지는 권선형트랜스와 비교하여 매우 경량ㆍ컴팩트하게 구성할 수 있는 잇점이 있다. 그리고, 부하가 큰 조건에서도 인피던스 변환효율이 높고, 안정적으로 높은 승압비를 가질 수 있다. 또, 이온 방출에 따른 방전전류의 발생을 제외하면 부하개방에 가까운 조건에서 구동되는 이온발생장치에서는, 이온발생에 적합한 고압을 안정적으로 발생하는 것이 가능하여, 상기의 트랜스 특유의 잇점도 유효하게 활용하는 것이 가능하다.

압전세락믹 소자판(71)의 재질은, 예를 들면, 본 실시예에서는 지르콘산 티탄산연계 페로브스카이트형 압전세락믹(이른바 PZT)으로 구성하고 있다. 이것은, 지르콘산연과 티탄산연과의 고용체를 주체로 구성되는 것으로, 인피던스 변환효율이 뛰어나기 때문에 본 발명에 적합하게 사용할 수 있다. 또, 지르콘산연과 티탄산연의 배합비는, 지르콘산연/티탄산연의 몰비로 0.8 ~ 1.3 정도로 하는데, 양호한 인피던스 변화효율을 실현하는데 바람직하다. 또, 필요에 따라서 지르코늄 혹은 티탄의 일부를, Ni, Nb, Mg, Co, Mn 등으로 치환하는 것도 가능하다.

또, PZT 계의 압전세라믹 소자판은, 구동주파수가 극단적으로 높아지면 공진 첨예도가 급속히 둔화하여, 변환효율의 저하를 초래하여, 일차측 교류입력의 주파수는, 40 ~ 300 kHz 정도의 비교적 낮은 주파수 범위에서, 소자판(71)의 기계적 공명주파수로 대응한 값으로 설정하는 것이 바람직하다. 역으로 말하면, 소자판(71)의 기계적 공명주파수가 상기의 주파수 범위에서 수용되도록, 소자판(71)의 치수를 설정하는 것이 바람직하다.

또, PZT 계의 압전세라믹 소자판을 사용하는 경우, 그 일차측 교류입력의 전압레벨은, 음이온의 발생효율을 확보하고, 또 소자의 내구성 확보의 관점에서, 15 ~ 40 V 정도로 설정하는 것이 바람직하다. 이로 인해, 이온발생전극(7)으로의 인가전압레벨은, 상기의 일차측교류입력의 주파수범위(40 ~ 300 KHz 정도)를 고려하면, 500 ~ 3,000 V 정도(예를 들면 2,000 V)를 확보할 수 있다.

다음으로, 변환부(40)는, 정류수단으로서의 다이오드(76)를 포함하고 있다. 이 다이오드(76)는, 이온발생전극(7)을 마이너스극성으로 차지업시키는 방향의 전하이동은 허용하고, 이와 역방향의 전하이동을 저지하도록, 압전트랜스(70)의 이차측 교류출력을 정류하는 역할을 수행한다.

이 실시예에서는, 압전트랜스(70)의 출력측단자(74a)로부터의 출력선(74a)의 말단이 접지되고, 그 중간에서부터 이온발생전극(7)이 분기하여 접속됨과 동시에, 다이어드(76)는 이온발생전극(7)의 분기점보다도 하류 측에 접속되고 있다. 또, 본 실시형태에서는, 내전압을 확보하기 위해 복수 개(여기서는 4개)의 다이오드(76)를 직렬 접속하고 있다.

한편, 압전트랜스(70)의 이차측 교류출력을 발진부(발진회로)(37)에 귀환시 키기 위해 경로(75a) 상에, 귀환 커패시턴스가 설치되고 있다. 압전트랜스(70)는, 작동의 안정화를 도모하기 위해서, 압전세라믹 소자판(71)의 공명주파수를 중심으로 한 비교적 좁은 범위로 구동주파수를 유지하는 것이 필요하다. 상기와 같은 귀환 커패시턴스를 설치하는 것은, 압전트랜스(70)의 구동주파수를 안정화시키는 데에 유효하다.

예를 들면, 일반 생활용의 음이온발생장치로서, 공기청정효과, 살균효과 혹은 소취효과 등을 유효하게 이끌어내기 위해서는, 이온발생전극(7)의 전극선단에서 전방측에, 1 m 이간한 위치에 있어서 측정되는 1 ㎤ 당의 음이온 발생량이 10만개 이상의 이온발생량을 확보하는 것이 바람직하다. 이 경우, 이온발생전극(7)으로의 인가전압은 1,000 ~ 3,000 V로 하는 것이 좋다. 또, 압전트랜스(70)의 이차측 출력전압은, 상술한 바와 같이 변환부(40)에서 정류된 마이너스극성 맥류의 형태로 이온발생전극(7)에 인가된다.

이온발생방전이 이른바 무성방전에 가까운 형태로 되는 경우, 공기 중에서는 오존을 발생하기 쉽다는 문제가 있다. 오존은 산화력이 강하고, 살균력이나 유기물 등으로의 산화분해력도 뛰어나지만, 발생량이 많아지면, 불쾌한 자극적인 냄새가 강해 지는 단점이 있다.

예를 들면, 상기의 맥류의 주파수(정류 전의 교류주파수로 대용한다)가 너무 크면, 오존발생량이 증대하여 오존 냄새가 강해지는 경우가 있다. 이러한 관점에 있어서, 이온발생전극(7)에 인가되는 맥류주파수는 150 KHz 이하로 하는 것이 좋고, 이로 인해 또 오존발생량을 0.1 ppm 이하로 머물게 하는 것이 가능하고, 과도 한 오존취의 발생을 억제할 수 있다.

한편, 소량의 오존의 발생은, 음이온과의 상승효과에 의해 살균효과 등을 보다 높일 수 있다. 이러한 관점에 있어서, 오존발생량은 0.01 ppm 이상 0.04 ppm 이하로 하는 것이 좋다. 이 경우, 이온발생전극(7)으로의 인가전압을 1,000 ~ 2,500 V로 하고, 맥류주파수를 50 ~ 150 KHz 로 하는 것이 좋다.

다음에 도 2 에 도시한 바와 같이, 이온발생장치(1)는 이온발생전극(7)에 부착하는 부착물, 구체적으로는 이온발생전극(7)의 선단부에 부착한 먼지나 유분 , 기타의 오염물질로 되는 부착물을 전기적 발열에 의하여 태워 없애는 전기적클리닝기구(78)가 상술한 대전방지용절결부(25c) 내에 설치되어 있다.

상기하는 전기적클리닝기구(78)는, 이온발생전극(7)과 대향하는 불꽃방전용의 불꽃방전대향전극(88)과,

상기 불꽃방전대향전극(88)을 이온발생전극(7)에 대하여, 이온발생전극(7)으로부터 이온발생시키기 위한 이격위치(도8(b))와, 불꽃방전대향전극(88)과 이온발생전극(7)과의 사이에서 방전불꽃을 발생시키기 위한 접근위치(도8(a))와의 사이에서, 접근, 이격시키는 불꽃방전대향전극이동기구(79)를 구비한다.

여기에서는, 이온발생전극(7)의 위치는 고정되고, 불꽃방전대향전극이동기구(79)가 불꽃방전대향전극(83)을 이동시키는 것으로서 구성되어 있다. 그리고 도 4 에 도시하는 바와 같이, 대전방지용절결부(25c)가 불꽃방지대향전극(83)의 접근, 이격을 위한 이동통로로서 되어 있다.

도 8 에 도시하는 바와 같이, 불꽃방지대향전극(83)은 이온발생전극(7)으로 의 접근 시에 클리닝용의 불꽃방전을 촉진시키기 위하여 접지시키고 있다. 이 때문에, 상술의 불꽃방지대향전극(83)은 상기 이온발생전극(7)에 대하여 이격 위치에 있는 경우, 코로나방전에 의한 이온발생이 촉진되기 쉽게 된다.

이온발생전극(7)의 선단이 첨예하기 때문에 불꽃방전대향전극(83)은 상기 이온발생전극(7)의 선단에서 정면으로부터 대향하는 형태로서 되어 코로나방전에 의한 이온발생효율이 보다 높게 된다.

또한, 도 8 에 도시하는 바와 같이, 상기 불꽃방전대향전극(83)은 이온발생전극(7)의 선단에 대하여 돌출하여 라운드져진( 'R' 이 형성된) 면상(평면형상 혹은 구면상으로도 좋다.)의 대향면을 가지고 있다. 이러한 형태의 채용은 클리닝용의 불꽃발생을 촉진하고 코로나방전에 의한 이온발생촉진의 쌍방에서 효과를 발하게 된다.

본 실시형태에서는 돌출하여 라운드져진 면상에 구부려진 띠형상의 금속부재로서 불꽃방전대향전극(83)을 구성하고, 그 양단을 이동베이스(84)에 고정함에 의하여 대전방지용절결부(25c) 내에 상기 이동베이스(84)와 일체로 이동가능하게 하고 있다.

불꽃방전대향전극이동기구(79)는 저부케이스(2)에 고정되어진 솔레노이드(80)를 포함하고, 그 진퇴로드(81)의 선단부에 결합부재(82)를 개재하며, 불꽃방전대향전극(83)이 부착되어진 이동베이스(84)의 후단부가 결합되어 있다. 진퇴로드(81)가 솔레노이드(80)에 의하여 진,퇴구동됨에 따라서, 불꽃방전대향전극(83)의 선단면이 이온발생전극(7)의 선단을 향하여 접근, 이격된다.

도 9 는 불꽃방전대향전극이동기구(79)의 전기적구성의 일예를 도시하는 회로도이다. 솔레노이드(80)는 커넥터(187)에 의하여 직류전원(전원기판(15):도 2 상에 탑재되어 있다.)에 접속되어 있다.

한편,솔레노이드(80)의 작동신호는 스위치기구(185)(본실시예에서는 페트MOS로서 구성되어 있다.)를 개재하여 제어부(186)에 의하여 공급된다. 제어부(186)는 출입력포트(186a)와, 이에 접속된 CPU(186b), RAM(186c,186d)가 조립되어진 마이크로프로세서로서 구성되고, 롬(186d)에는 불꽃방전대향전극이동기구(79)의 동작제어프로그램이 기록되어 있다.

CPU(186b)는 RAM(186c)을 작동영역으로 하여 동작제어를 실행함에 의하여 방전대향전극이동기구(78)의 동작제어주체로서 기능한다. 제어부(186)가 불꽃방전대향전극이동기구(79)의 구동지령신호를 발하면 페트MOS(185)가 턴-온하고, 솔레노이드(80)가 직류구동전압을 수전하여 작동시키도록 되어 있다.

상기의 제어부(186)는 제어프로그램에 의하여, 전기적클리닝기구(78)를 이온발생전극(70)의 클리닝을 위하여 미리 정해진 타이밍으로 자동작동시키는 클리닝기구자동제어부로서 기능시키는 것이 가능하다. 이 클리닝기구자동제어부는 예를 들면, 이온발생장치의 전원투입 시에 전기적 클리닝기구를 작동시키는 것으로서 구성할 수 있다. 본 실시형태에서는 이온발생장치의 전원을 넣으면 제어부(186)는 전원투입신호를 받고, 이것을 트리거로서 하여 전기적 클리닝기구(78)의 동작프로그램을 시작시킨다.

도 10 (a)에서와 같이, 불꽃방전대향전극(83)은 솔레노이드(80)의 작동에 의하여 이온발생전극(7)을 향하여 접근하고, 도 10 (b)에 도시하는 바와 같이 이것에 접촉한다.

그 상태에서, 불꽃방전대향전극(83)이 이온발생전극(7)의 선단으로부터 이격하면 이온발생전극(7)에 방전용의 전압( 1,000 - 3,000 V) 가 인가되어 있기 때문에, 양 전극(7,83) 사이의 에어갭이 일정이하로 좁혀지면 방전불꽃(SP)이 발생하여 불꽃에 의한 열집중에 의하여 이온발생전극(7)의 선단부(7a)에 부착된 먼지나 오염물 등의 부착물이 소실되어 날아가 버린다. 불꽃방전대향전극(83)이 다시 후퇴하여 에어갭이 확대되면 방전불꽃의 발생이 정지한다. 그 이후, 이온발생장치(7)에는 이온발생전극(7)에 이온발생용전압이 인가되어 있기 때문에, 불꽃방전이 종료함과 동시에 곧 이온발생모드로 이행하는 것이 가능하다.

Claims (7)

1. 이온방출구를 가지는 케이스와,

   상기 케이스의 내부에 배치되는 이온발생전극과.

   상기 이온발생전극에 음극성의 고전압을 인가하는 고전압발생회로가 조립되어진 고압기판과,

   상기 이온발생전극으로 부터 상기 이온방출구에 이르는 방향으로, 상기 이온발생전극이 발생하는 음이온을 함유하는 기류를 발생시키는 송풍기와,

   상기 송풍방향으로 판면이 연하도록 배치된 판상 형태를 가지고, 상기 송풍방향에서 상기이온발생전극으로부터 하류 측에 위치하고, 또한 상기 이온방출구로부터 상류 측에 위치하도록 상기 케이스의 내부에 배치되고, 상기 기류를 상기 이온방출구를 향하여 상기 판면에 연하여 정류하는 정류판을 구비하고,

   상기 정류판은 적어도 최표면부가 절연체로 구성되고, 또한, 상기 이온발생전극에 임한 위치에서 상기 정류판의 일부가 상기 송풍방향에서의 면내에 이를 관통하는 형태로 절결됨에 의하여, 대전방지용절결부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 정류판은 상기 고압기판의 적어도 일부를 덮도록 기판보호체를 병용되는 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 케이스는 케이스저부로 되는 저부케이스를 가지고, 상기 고압기판은 판면이 케이스저부면에 연하는 위치관계로서 상기 저부케이 상에 고정되고, 상기 정류판은 상기 고압기판의 상방에서 상기 고압기판과의 사이에 간극을 형성한 형태로서 배치되는 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 이온방출구가 횡 길이방향으로 형성되고, 상기 정류판은 상기 이온방출구에 대응하는 횡 길이방향으로 형성되어, 그 길이방향 중앙에 임하는 위치에 상기 이온발생전극이 배치되도록 함과 동시에, 상기 대전방지용절결부가 상기 중앙위치에서 상기 정류판을 폭방향으로 관통하는 형태로 형성되어 지는 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 이온발생전극에 부착하는 부착물을 전기적 발열에 의하여 소실시키기 위한 전기적 클리닝기구를 상기 대전방지용절결부 내에 설치한 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 전기적 클리닝기구는, 상기 이온발생전극과 대향하는 불꽃방전용의 불꽃방전대향전극과,

   상기 불꽃방전대향전극을 상기 이온발생전극에 대하여 이온발생전극으로부터 이온발생시키기 위한 이격위치와, 불꽃방전대향전극과 이온발생전극과의 사이에서, 상기 방전불꽃을 발생시키기 위한 접근위치와의 사이에서 접근, 이격시키는 불꽃방전대향전극이동기구를 구비하고,

   상기 대전방지용절결부가 상기 불꽃방전대향전극의 상기 접근, 이격을 위한 이동통로로서 되는 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 불꽃방전대향전극은 접지되어 지는 것을 특징으로 하는 이온발생장치.

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