KR100826453B1 - 이온 발생유닛 및 이온 발생장치 - Google Patents

Abstract

이온 발생부품(4)은 절연기판(41)상에 접지전극(42) 및 고압전극(43)과, 접지전극(42)의 표면에 형성된 절연막(44)과, 선상전극(線狀電極;45)을 구비하고 있다. 접지전극(42)은 절연기판(41)의 둘레 가장자리부에 형성되며, 선상전극(45)을 사이에 두고 상기 선상전극(45)과 평행한 한 쌍의 다리부(42a, 42b)를 갖고 있다. 또한, 접지전극(42)은 단자(5b)가 접촉하는 콘택트부(42c), 및 상측 수지 케이스(3)가 접촉하는 절연 케이스 접촉부(42d)를 갖고 있다. 절연기판(41)의 거의 전면에는, 고압전극(43) 및 접지전극(42)의 콘택트부(42c) 및 절연 케이스 접촉부(42d)를 남기고, 절연막(44)이 형성되어 있다.

이온 발생유닛, 이온 발생장치, 접지전극, 절연기판, 절연막, 선상전극

Description

이온 발생유닛 및 이온 발생장치{ION GENERATING UNIT AND ION GENERATING APPARATUS}

본 발명은 공기청정기나 에어컨 등의 이온 발생회로에 사용되는 이온 발생 유닛 및 이온 발생장치에 관한 것이다.

이러한 종류의 이온 발생장치로서, 종래, 특허문헌 1에 기재된 것이 알려져 있다. 도 12에 나타내는 바와 같이, 이 이온 발생장치(110)는, 하우징(120)과, 이 하우징(120)의 앞면에 부착된 방전전극(112)과, 대향전극(114)을 구비하고 있다. 하우징(120)의 상부에는 고압 전원부(118)가 배치되어 있다. 고압 전원부(118)는 방전전극(112)과 대향전극(114) 사이에 교류 고전압을 인가하는 고전압 발생회로를 내장하고 있다.

방전전극(112)은 복수의 톱니(112a)를 구비하고 있으며, 방전전극(112)과 대향전극(114)은 서로 수직의 관계를 갖고 있다. 한편, 대향전극(114)은 하우징(120)의 좌면부(座面部;120b)에 고정되어 있다. 상기 대향전극(114)은 유전체 세라믹에 금속을 매설한 구조로 이루어진다. 방전전극(112)과 대향전극(114)은 방전에 의해 오존을 발생시키는 작용과, 인가된 교류 고전압에 의해 공기를 마이너스 이온화하는 작용을 행한다.

특허문헌 1: 일본국 특허공개 평6-181087호 공보

그러나, 종래의 이온 발생장치(110)는 마이너스 이온을 발생시키기 위해서, 방전전극(112)에 -5kV∼-7kV의 고전압을 인가할 필요가 있다. 그 때문에, 전원회로나 절연구조가 복잡해져서, 이온 발생장치(110)의 제조 비용이 고가가 된다고 하는 문제가 있었다.

또한, -5kV∼-7kV의 고전압을 방전전극(112)에 인가하면, 오존이 부수적으로 발생해 버리기 때문에, 마이너스 이온만을 선택적으로 발생시킬 수 없었다. 또한, 방전전극(112)에 고전압이 인가되기 때문에, 충분한 안전대책을 강구할 필요가 있다.

또한, 방전전극(112)과 대향전극(114)이 서로 수직으로 대향하고 있기(입체적인 배치임) 때문에, 점유 체적이 커서, 이온 발생장치(110)의 소형화가 곤란하였다.

그래서, 본 발명의 목적은 낮은 인가전압으로 마이너스 이온 또는 플러스 이온을 발생시킬 수 있는 이온 발생유닛 및 이온 발생장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 이온 발생유닛은, 접지전극이 형성되며 접지전극의 일부를 제외하는 영역에 접지전극을 덮도록 절연막이 형성된 절연기판과, 선상전극(線狀電極)과, 절연기판 및 선상전극을 수납하는 절연 케이스를 구비하고, 선상전극이 접지전극에 대향하도록 절연기판에 선상전극을 부착하며, 접지전극의 절연막으로 덮여 있지 않은 부분과 절연 케이스가 접속하고 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 이온 발생유닛은 절연기판상에 콘택트부를 갖는 고압전극이 형성되며, 고압전극에 선상전극이 부착되고, 고압전극과 접지전극의 콘택트부 및 절연 케이스 접촉부를 남기고, 절연기판의 거의 전면을 덮도록 절연막이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

선상전극(100㎛ 이하의 선직경인 것이 바람직하다)을 사용함으로써, 전자가 선상전극의 선단부에 집중되기 쉬워져서, 강전계가 발생하기 쉬워진다. 또한, 인장강도가 2500N/㎟ 이상인 선상전극을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 접지전극의 절연막으로 덮여 있지 않은 부분과 절연 케이스를 접속함으로써, 절연 케이스의 이온 대전(帶電)이 저감하여, 절연 케이스 대전에 의한 이온 발생부의 전계강도의 저하를 방지할 수 있다.

또한, 접지전극의 표면을 절연막으로 덮음으로써, 이온 발생량을 거의 변화시키지 않고, 오존 발생의 억제효과를 얻을 수 있다. 또한, 고압전극과 접지전극의 콘택트부 및 절연 케이스 접촉부를 남기고, 절연기판의 거의 전면을 덮도록 절연막을 형성함으로써, 고압전극과 접지전극 사이가 절연막으로 덮여져서, 고압전극과 접지전극간의 결로(結露)에 의한 단락이 방지된다.

본 발명에 따른 이온 발생유닛에 있어서는, 접지전극이 선상전극의 길이방향에 대하여 거의 평행하게 배치되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 절연기판의 한 변에 오목부를 형성하고, 상기 오목부에 선상전극의 선단측을 돌출시킴과 아울러, 오목부의 양측의 절연기판상에, 선상전극을 사이에 배치해서 선상전극과 거의 평행한 2개의 다리부를 갖는 접지전극을 형성한다.

또한, 절연 케이스는 상측 케이스와 하측 케이스로 구성되어 있어도 좋으며, 이 경우, 하측 케이스에는 절연기판에 형성한 접지전극의 절연 케이스 접촉부에 거의 대응하는 위치에 돌기가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 혹은, 상측 케이스에는 절연기판에 형성한 접지전극의 절연 케이스 접촉부에 대응하는 위치에 볼록부가 형성되어 있어도 좋다. 하측 케이스에 형성한 돌기가 절연기판을 누름으로써, 및/또는 볼록부가 절연 케이스 접촉부에 접촉함으로써, 절연 케이스와 접지전극의 절연 케이스 접촉부와의 접촉성 신뢰성이 향상한다.

이상의 구성에 의해, 선상전극이나 접지전극 등을 평면형상으로 구성할 수 있으며, 박형의 이온 발생부품이 얻어진다.

또한, 접지전극에는, 예를 들면 산화루테늄이나 카본저항 등의 저항체가 사용된다. 선상전극이 접지전극에 접촉하는 것과 같은 사태가 발생한 경우에 있어서도, 저항체이면 쇼트에 의한 발열이나 발화 등의 위험을 저감할 수 있기 때문이다. 특히, 산화루테늄은 고전계가 가해지더라도 마이그레이션(migration)을 일으키지 않으므로, 최적의 재료이다.

또한, 고압전극의 콘택트부에 접촉 접속하고, 리드선과의 계지부(係止部)를 갖는 제1단자와, 접지전극의 콘택트부에 접촉 접속하고, 리드선과의 계지부를 갖는 제2단자를 구비하며, 제1단자와 제2단자가 절연 케이스에 수용되어 있어도 좋다.

또한, 본 발명에 따른 이온 발생장치는, 전술한 이온 발생유닛과, 마이너스 전압 또는 플러스 전압을 발생하는 고압전원을 구비한 것을 특징으로 한다. 혹은, 본 발명에 따른 이온 발생장치는, 제1단자와 제2단자에 각각 계지되는 리드선을 가지며, 또한, 전술한 특징을 갖는 이온 발생유닛과, 마이너스 전압 또는 플러스 전압을 발생시키는 고압전원을 구비한 것을 특징으로 한다. 고압전원으로부터의 출력전압의 절대값은 2.5kV 이하인 것이 바람직하다.

이상의 구성에 의해, 소형이며 저비용의 이온 발생장치가 얻어진다.

<발명의 효과>

본 발명에 따른 이온 발생유닛은, 가느다란 선상전극을 사용하고 있으므로, 전자가 선상전극의 선단부에 집중되기 쉬워져서, 강전계가 발생하기 쉬워진다. 따라서, 종래보다도 낮은 인가전압으로 마이너스 이온 또는 플러스 이온을 발생시킬 수 있다. 또한, 접지전극의 절연막으로 덮여 있지 않은 부분과 절연 케이스를 접속함으로써, 절연 케이스의 이온 대전이 저감하여, 절연 케이스 대전에 의한 이온 발생부의 전계강도의 저하를 방지할 수 있다.

또한, 접지전극의 표면을 절연막으로 덮음으로써, 이온 발생량을 거의 변화시키지 않고, 오존 발생의 억제효과를 얻을 수 있다. 또한, 고압전극과 접지전극의 콘택트부 및 절연 케이스 접촉부를 남기고, 절연기판의 거의 전면을 덮도록 절연막을 형성함으로써, 고압전극과 접지전극 사이가 절연막으로 덮여져서, 고압전극과 접지전극간의 결로에 의한 단락을 방지할 수 있다. 이 결과, 소형이며 저비용의 이온 발생유닛이나 이온 발생장치를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 이온 발생장치의 한 실시예를 나타내는 분해 사시도 이다.

도 2는 도 1에 나타낸 이온 발생장치의 단면도이다.

도 3은 도 1에 나타낸 이온 발생장치의 외관 사시도이다.

도 4는 도 1에 나타낸 이온 발생부품을 나타내는 평면도이다.

도 5는 상기 이온 발생부품을 구성하는 절연 케이스의 전개도이다.

도 6은 상기 절연 케이스를 조립한 상태의 요부를 확대해서 나타내는 단면도이다.

도 7은 이온 발생량이 100만개/cc가 되는 인가전압과 선상전극의 선직경과의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 8은 이온 발생장치로부터 50㎝ 떨어진 지점에서의 이온 발생량과 입력전압과의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 9는 이온 발생장치로부터 50㎝ 떨어진 지점에서의 이온 발생량을 나타내는 그래프이다.

도 10은 고압전원의 전기 회로도이다.

도 11은 이온 발생부품의 다른 실시예를 나타내는 평면도이다.

도 12는 종래의 이온 발생장치를 나타내는 외관 사시도이다.

이하에, 본 발명에 따른 이온 발생유닛 및 이온 발생장치의 실시예에 대해서 첨부의 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 이온 발생장치(1)의 분해 사시도, 도 2는 단면도, 도 3은 외관 사시 도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 이온 발생장치(1)는 하측 수지 케이스(2) 및 상측 수지 케이스(3)가 힌지(25)를 통해서 일체화된 절연 케이스와, 이온 발생부품(4)과, 제1단자(5a)와, 제2단자(5b)와, 리드선(7, 8)과, 고압전원을 구비하고 있다. 여기에, 하측 수지 케이스(2) 및 상측 수지 케이스(3)로 이루어지는 절연 케이스와, 이온 발생부품(4)과, 제1단자(5a)와, 제2단자(5b)로 이온 발생유닛을 구성하고 있다. 한편, 도 1에 있어서, 힌지(25)는 상하로 절단된 상태로 기재되어 있다.

하측 수지 케이스(2)는, 한쪽 단부의 측벽(2a)에 공기의 도입구(21)가 형성되고, 다른쪽 단부의 측벽(2b)에 공기의 토출구(22)가 형성되어 있다. 또한, 앞측의 측벽(2c)에는 계지암부(23)가 형성되어 있다.

상측 수지 케이스(3)는, 한쪽 단부의 측벽(3a)에 공기의 도입구(도시하지 않음)가 형성되고, 다른쪽 단부의 측벽(3b)에 공기의 토출구(32)가 형성되어 있다. 앞측의 측벽(3c)에는 클로부(claw;31)가 2개 형성되어 있다. 그리고, 힌지(25)의 일단(一端)은 케이스(2)의 안쪽측의 측벽(2d)에 접합하고, 타단(他端)은 케이스(3)의 안쪽측의 측벽(3d)에 접합하고 있다. 힌지(25)를 꾸부려서 클로부(31)를 하측 수지 케이스(2)의 계지암부(23)에 끼워 넣음으로써, 상측 수지 케이스(3)와 하측 수지 케이스(2)는 견고하게 접합하며, 통기성이 있는 절연 케이스가 된다.

상측 수지 케이스(3)와 하측 수지 케이스(2)가 내부에 형성하는 수용부에는, 이온 발생부품(4)과 단자(5a, 5b)가 배치되어 있다. 즉, 도 2에 나타내는 바와 같이, 이온 발생부품(4)은 상측 수지 케이스(3)의 내측에 형성한 기판받침대부(36)와 클로부(35) 사이에 끼워 맞춰져 있다. 절연 케이스의 재료로서는, 사출 성형이 가 능하며 또한 힌지가공이 가능한 PBT 수지나 PC 수지 등이 사용된다.

이온 발생부품(4)은, 도 4에 나타내는 바와 같이, 절연기판(41)상에 접지전극(42) 및 고압전극(43)과, 접지전극(42)의 표면에 형성된 절연막(44)과, 선상전극(線狀電極;45)을 구비하고 있다. 직사각형의 절연기판(41)은 한 변을 잘라내어 오목부(41a)를 형성하고 있다. 절연기판(41)에는, 예를 들면 폭 10.0㎜×길이 20.0㎜×두께 0.635㎜의 알루미나 기판이나 유리에폭시 기판 등이 사용된다. 선상전극(45)의 근원부(根元部)는 고압전극(43)에 솔더링되며, 선단측은 오목부(41a)로부터 돌출하고 있다. 선상전극(45)은 예를 들면 선직경이 100㎛ 이하인 극세선이며, 피아노선, 텅스텐선, 스테인리스선, 티탄선 등이 사용된다. 선직경이 100㎛ 이하임으로써, 전자가 선상전극(45)의 선단부에 집중되어, 강전계가 발생하기 쉬워진다.

또한, 선상전극(45)으로서는 인장강도가 2500N/㎟ 이상인 스테인리스선을 사용하는 것이 바람직하다. 선재(線材)의 조성비율이나 신선(伸線;wiredrawing) 후의 열처리에 의해 2500N/㎟ 이상의 인장강도를 얻고 있다. 이와 같이, 2500N/㎟ 이상의 선상전극(45)을 사용함으로써, 구부러지기 어렵고, 외력이 작용하더라도 복원성이 양호하며, 선상전극(45)이 소정 위치로부터 어긋나는 일이 없어진다.

접지전극(42)은 절연기판(41)의 둘레 가장자리부에 형성되며, 오목부(41a)의 양측의 절연기판(41)상에, 선상전극(45)을 사이에 두고 상기 선상전극(45)과 평행한 한 쌍의 다리부(42a, 42b)를 갖고 있다. 또한, 접지전극(42)은 단자(5b)가 접촉하는 콘택트부(42c), 및 상측 수지 케이스(3)의 기판받침대부(36)가 접촉하는 절연 케이스 접촉부(42d)를 갖고 있다. 절연 케이스 접촉부(42d)는 다리부(42a, 42b)(고 압 방전부)로부터 떨어진 위치이며, 또한 선상전극(45) 및 고압전극(43)으로부터 떨어진 위치에 있다. 선상전극(45) 및 고압전극(43)과 접지전극(42) 사이를 가능한 한 떼어놓아, 양자의 절연 내압(耐壓)을 확보하기 위함이다. 절연 케이스 접촉부(42d)는 가능한 한 작은 절연기판(41)으로 접촉을 보다 확실하게 하기 위해서, 절연기판(41)의 주변부쪽으로 불룩해지도록 형성되어 있다.

또한, 도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 접지전극(42)의 절연 케이스 접촉부(42d)가 접촉하는 받침대부(36)에는 상기 접촉부(42d)에 대응하는 위치에 볼록부(36a)가 형성되어 있으며, 또한, 하측 수지 케이스(2)에는 상기 볼록부(36a)와 거의 대향하는 위치에 돌기(24)가 형성되어 있다. 볼록부(36a)와 돌기(24)는 절연 케이스를 조립했을 때, 돌기(24)가 절연기판(41)을 누름과 아울러 볼록부(36a)가 절연 케이스 접촉부(42d)와 압접(壓接)한다. 볼록부(36a)의 높이(t)(도 6 참조)는 본 실시예에 있어서 0.1㎜이다. 이와 같이, 볼록부(36a)가 절연 케이스 접촉부(42d)에 압접함으로써, 절연 케이스와 접지전극(42)의 절연 케이스 접촉부(42d)와의 접촉 신뢰성이 향상한다. 특히, 하측 수지 케이스(2)에 형성한 돌기(24)가 볼록부(36a)와 거의 대향하는 위치에서 절연기판(41)을 누름으로써 보다 한 층 절연 케이스와 절연 케이스 접촉부(42d)와의 접촉 신뢰성이 향상한다.

한편, 상기 돌기(24) 및 볼록부(36a)는 어느 한쪽만이 형성되어 있어도 좋다. 돌기(24)만이 형성되어 있음으로써 절연 케이스 접촉부(42d)와 절연 케이스와의 접촉 신뢰성을 높일 수 있으며, 또는, 볼록부(36a)만이 형성되어 있음으로써 절연 케이스 접촉부(42d)와 절연 케이스와의 접촉 신뢰성을 높일 수 있다.

또한, 도 11에 나타내는 다른 실시예와 같이, 콘택트부(42c)가 상측 수지 케이스(3)와의 접촉부를 겸용해도 좋으며, 이 경우에는 접촉부(42d)를 형성하지 않아도 좋다.

절연기판(41)의 거의 전면에는, 고압전극(43) 및 접지전극(42)의 콘택트부(42c) 및 절연 케이스 접촉부(42d)를 남기고, 절연막(44)이 스크린 인쇄로 형성되어 있다. 절연막(44)은 스크린 인쇄의 위치 어긋남을 허용하기 때문에, 절연기판(41)의 주위에는 실시되어 있지 않다.

절연막(44)의 재료로서는 실리콘계 수지, 유리 글레이즈(glass glaze), 에폭시계 수지 등이 사용된다. 접지전극(42)은 50㏁ 정도의 저항값을 갖고 있다. 접지전극(42)의 재료로서는, 산화루테늄 페이스트나 카본 페이스트 등이 사용된다. 특히, 산화루테늄은 고전계가 가해지더라도 마이그레이션(migration)을 일으키지 않으므로, 최적의 재료이다.

금속제 단자(5a, 5b)는 각각 계지부(係止部;51)와 발부(foot portion;52)로 구성되어 있다. 계지부(51)는 상측 수지 케이스(3)의 상면(3e)에 형성된 홀딩부(holding portion;33, 34)에 끼워 넣어져 있다. 단자(5a)의 발부(52)는 고압전극(43)의 콘택트부(43a)에 접촉 접속하고, 단자(5b)의 발부(52)는 접지전극(42)의 콘택트부(42c)에 접촉 접속하고 있다.

고압용 리드선(7)의 단부(7a)는 상측 수지 케이스(3)의 홀딩부(33)의 정면에 형성된 개구부(도시하지 않음)에 끼워 넣어지며, 심선(core wire;71)이 단자(5a)의 계지부(51)에 걸어 맞춰져서 전기적으로 접속된다. 마찬가지로, 접지용 리드선(8) 의 단부(8a)는 홀딩부(34)의 정면에 형성된 개구부(도시하지 않음)에 끼워 넣어지며, 심선(81)이 단자(5b)의 계지부(51)에 걸어 맞춰져서 전기적으로 접속된다.

고압용 리드선(7)은 고압전원의 마이너스 출력단자에 접속되고, 접지용 리드선(8)은 고압전원의 접지 출력단자에 접속된다. 고압전원은 마이너스의 직류전압을 공급하지만, 마이너스의 직류 바이어스를 중첩한 교류전압을 공급해도 좋다. 그리고, 이 이온 발생장치(1)는 공기청정기나 공조기 등에 편입된다. 다시 말해서, 고압전원이 공기청정기의 전원 회로부에 세트되고, 이온 발생유닛이 송풍 경로에 세트됨으로써, 공기청정기 등은 마이너스 이온을 포함한 바람을 송풍한다.

이상의 구성으로 이루어지는 이온 발생장치(1)는, -1.3kV∼-2.5kV의 전압으로 마이너스 이온을 발생시킬 수 있다. 즉, 선상전극(45)에 마이너스 전압을 가하면, 선상전극(45)과 접지전극(42) 사이에서 강전계가 형성된다. 또한, 선상전극(45)의 선단부는 절연 파괴하여 코로나 방전상태가 된다. 이때, 선상전극(45)의 선단부 주변에서는, 공기 중의 분자가 플라스마화되고, 분자가 +이온과 -이온으로 나뉘며, 공기 중의 +이온은 선상전극(45)에 흡수되고, 마이너스 이온이 남게 된다.

선단이 가느다란(곡률반경이 작은) 선상전극(45) 쪽이, 선단이 굵은 전극보다도 전자가 집중되기 쉬워서, 강전계가 발생하기 쉽다. 따라서, 선상전극(45)을 사용함으로써, 낮은 인가전압으로도 마이너스 이온을 발생시킬 수 있다.

표 1은 선상전극(45)에 인가하는 전압을 변화시켰을 때의 마이너스 이온 발생량을 측정한 결과를 나타내는 것이다. 측정에는, 주지의 에버트식 측정장치를 사용하였다. 측정지점은 이온 발생장치(1)로부터 바람이 불어가는 쪽으로 30㎝ 떨어 진 지점이다. 풍속은 2.0m/s로 하였다. 표 1에는 비교를 위해서, 도 12에 나타낸 종래의 이온 발생장치(110)의 톱니(112a)가 하나인 구성의 것을 사용해서 마이너스 이온 발생량을 측정한 결과도 아울러 기재하고 있다.

인가전압(kV)	비교예	실시예
-1.50	0.1 이하	10-50
-1.75	0.1 이하	50-95
-2.00	0.1 이하	60-120
-2.25	0.1 이하	120 이상
-2.50	0.1 이하	120 이상
-2.75	0.1 이하	120 이상
-3.00	0.1 이하	120 이상
-3.25	0.1 이하	120 이상
-3.50	10-20	120 이상
-3.75	60-100	120 이상

(단위: ×10⁴개/cc)

표 1로부터, 본 실시예의 이온 발생장치(1)는 저전압으로도 충분한 마이너스 이온을 발생하고 있음을 알 수 있다.

또한, 도 12에 나타낸 종래의 이온 발생장치(110)의 톱니(112a)는, 선단부를 깎은 연필형상의 것이기 때문에, 사용을 계속하면 선단부가 무뎌지는 경시 변화가 있어, 꼭 연필의 끝이 깎여져서 둥그렇게 되는 것처럼 점차로 곡률반경이 커져 버린다. 그 때문에, 곡률반경이 커짐에 따라, 이온 발생량이 감소한다.

한편, 본 실시예의 선상전극(45)은 선직경이 일정하기 때문에, 경시 변화에 의해 곡률반경이 변화하는 일이 없다. 그 때문에, 이온 발생량은 안정된다.

도 7은 이온 발생량이 100만개/cc가 되는 인가전압과 선상전극(45)의 선직경과의 관계를 나타내는 그래프이다. 측정지점은 이온 발생장치(1)로부터 바람이 불어가는 쪽으로 50㎝ 떨어진 지점이다. 풍속은 3.0m/s로 하였다. 그래프로부터, 선상전극(45)의 선직경이 100㎛ 이하이면, -2.0kV 정도의 낮은 인가전압으로 충분한 양의 마이너스 이온이 발생하는 것을 알 수 있다.

또한, 일반적으로 강전계에 의해 이온을 발생시키면, 주위의 절연물에 동일 극성의 이온이 대전한다. 그리고, 이 주위의 대전이 이온을 발생시키고 있는 강전계와 동일한 극성이므로, 서로 반발해서 전계를 서로 약하게 한다. 이온 발생량은 전계의 강도에 비례하므로, 이온의 발생량이 감소한다. 다시 말하면, 선상전극(45)에 인가되는 음의 전위와 절연 케이스에 대전하는 음전위가 동일한 극성이 되기 때문에, 이온의 발생량이 감소한다.

그래서, 이온 발생장치(1)는 접지전극(42)의 절연 케이스 접촉부(42d)와 상측 수지 케이스(3)의 기판받침대부(36)(볼록부(36a))를 직접 접촉시켜서, 절연 케이스에 대전한 전하(마이너스 이온)가 접지전극(42)을 통해서 어스에 흐르는 구조로 하고 있다. 이 결과, 절연 케이스의 이온 대전이 저감하여, 절연 케이스 대전에 의한 이온 발생부의 전계 강도의 저하를 방지할 수 있으며, 마이너스 이온의 발생량의 저하를 방지할 수 있다.

또한, 접지전극(42)의 표면을 절연막(44)으로 덮음으로써, 마이너스 이온 발생량을 거의 변화시키지 않고, 오존 발생의 억제효과를 얻을 수 있다. 또한, 고압전극(43)과 접지전극(42)의 콘택트부(42c) 및 절연 케이스 접촉부(42d)를 남기고, 절연기판(41)의 거의 전면을 덮도록 절연막(44)을 형성함으로써, 고압전극(43)과 접지전극(42) 사이가 절연막(44)으로 덮여져서, 고압전극(43)과 접지전극(42)간의 결로에 의한 단락이 방지된다.

도 8은 이온 발생장치(1)로부터 바람이 불어가는 쪽으로 50㎝ 떨어진 지점에서의 이온 발생량과 입력전압과의 관계를 나타내는 그래프이다(실선 참조). 풍속은 2∼3m/s로 하고, 이온 측정기의 측정 상한은 123만개/cc이다. 비교를 위해서, 도 1에 나타낸 이온 발생장치(1)와 동일한 구조이지만, 접지전극(42)이 절연 케이스에 접속하고 있지 않은 이온 발생장치의 이온 발생량을 측정한 결과도 아울러 기재하고 있다(점선 참조). 그래프로부터, 접지전극(42)을 절연 케이스에 접속함으로써, 이온 발생 전압이 낮아짐을 알 수 있다. 또한, 측정 한계에 달하는 전압도, 접지전극(42)이 절연 케이스에 접속하고 있지 않은 경우와 비교해서 낮아지고 있음을 알 수 있다.

도 9는 입력전압을 -2.5kV로 고정했을 때의, 이온 발생장치(1)로부터 50㎝ 떨어진 지점에서의 이온 발생량을 나타내는 그래프이다(실선 참조). 비교를 위해서, 도 1에 나타낸 이온 발생장치(1)와 동일한 구조이지만, 접지전극(42)이 절연 케이스에 접속하고 있지 않은 이온 발생장치의 이온 발생량을 측정한 결과도 아울러 기재하고 있다(점선 참조). 그래프로부터, 접지전극(42)을 절연 케이스에 접속함으로써, 이온 발생량이 많아짐을 알 수 있다.

또한, 선상전극(45)에 인가하는 전압을 낮게 할 수 있기 때문에, 고압전원의 비용을 낮추는 것이 가능해진다. 일반적으로, 출력전압의 절대값이 2.5kV 이하이면, 전원회로나 절연구조를 간소화할 수 있다. 예를 들면, 도 10에 나타내는 바와 같이, 교류회로(65)에서 발생한 교류전압을 트랜스(66)로 승압(昇壓)하고, 또한 콕크로프트(cockcroft) 회로(커패시터(C)와 다이오드(D)를 조합해서 정류, 배압(倍壓)을 행하는 회로)로 승압하는 경우를 생각한다. 이 경우, 종래의 이온 발생장치이면, 트랜스(66)로 -1kV∼-1.5kV 정도로 승압한 후, 도 10A에 나타내는 바와 같은 콕크로프트 회로(67)로 5배압, 다시 말하면 -5kV∼-7.5kV 정도 승압할 필요가 있다. 한편, 본 실시예의 이온 발생장치(1)이면, 도 10B에 나타내는 바와 같은 콕크로프트 회로(68)로 2배압, 다시 말하면, -2kV∼-3kV 정도 승압하는 것만으로도 된다. 따라서, 콕크로프트 회로의 커패시터(C)나 다이오드(D)의 수를 줄일 수 있으며, 회로도 간소해진다.

또한, 종래보다도 인가전압을 낮게 할 수 있기 때문에, 안전성의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 선상전극(45)과 접지전극(42)이 절연기판(41)상에 평면적으로 구성되기 때문에, 점유 체적이 작아져서, 소형화를 도모할 수 있다.

또한, 표 2는 선상전극(45)에 인가하는 전압을 변화시켰을 때의 오존 발생량을 측정한 결과를 나타내는 것이다. 측정지점은 이온 발생장치(1)로부터 5㎜ 떨어진 지점이다. 풍속은 0m/s로 하였다. 표 2에는, 비교를 위해서, 도 12에 나타낸 종래의 이온 발생장치(110)의 톱니(112a)가 하나인 구성의 것을 사용해서 오존 발생량을 측정한 결과도 아울러 기재하고 있다.

인가전압(kV)	비교예	실시예
		절연막(44) 없음	절연막(44) 있음
-2.5	-	0.01 이하	0.01 이하
-3.0	-	4.0-5.0	0.01 이하
-3.5	0.01 이하	5.0 이상	0.01 이하
-4.0	0.01 이하	5.0 이상	0.01 이하
-4.5	0.8-1.0	5.0 이상	0.01 이하
-5.0	2.2-2.5	5.0 이상	0.01 이하

표 2로부터, 본 실시예의 이온 발생장치(1)는, 사용상태에 있어서의 오존 발생량이 극히 적음을 알 수 있다. 또한, 접지전극(42)을 덮는 절연막(44)이 형성되어 있으므로, 접지전극(42)과 선상전극(45) 사이의 방전 개시 전압을 공기만의 경우와 비교해서 높게 할 수 있다. 이 결과, 선상전극(45)의 선단부와 접지전극(42) 사이에서 흐르는 암전류(暗電流;dark current)(누설 전류이며, 방전이 아니다)를 억제할 수 있다. 이것에 의해, 전류의 양에 비례해서 발생하는 오존의 발생량을 저감할 수 있다.

또한, 접지전극(42)을 절연막(44)으로 덮음으로써, 소형화의 요구로 접지전극(42)과 선상전극(45)과의 간격이 좁아지더라도, 접지전극(42)과 선상전극(45) 사이에서의 이상 방전 등의 문제를 방지할 수 있다.

도 11은 다른 이온 발생부품(4A)의 평면도이다. 이온 발생부품(4A)의 접지전극(42)은 선상전극(45)과 평행한 다리부(42a)를 1개만 갖고 있다. 절연막(44)은 절연기판(41)의 거의 전면을 덮는 것이 아니라, 콘택트부(42c)를 남기고 접지전극(42)과 그 근방 부분만을 덮고 있다. 또한, 이 이온 발생부품(4A)은 콘택트부(42c)로 절연 케이스의 상측 수지 케이스(3)에 직접 접합하고 있다고 하는 특징이 있다.

한편, 본 발명은 상기 실시예에 한정하는 것은 아니며, 그 요지의 범위 내에서 다양하게 변경할 수 있다.

예를 들면, 접지전극의 절연 케이스 접촉부의 위치는, 상기 실시예에서 나타낸 위치에 한하는 것은 아니며, 선상전극(고압전극)과의 절연 내압이 확보되는 위치이면 된다. 또한, 이온 발생부품의 선상전극은 1개에 한하는 것은 아니며, 2개 이상 구비하고 있어도 된다. 단, 2개 이상의 선상전극을 형성하는 경우에는, 선상전극끼리가 너무 접근하면, 전계 분포가 어지러워져서 방전효율이 저하하므로, 간격에 주의할 필요가 있다. 또한, 본 발명은 마이너스 이온의 발생뿐만 아니라, 플러스 이온의 발생에도 적용할 수 있다. 이 경우, 플러스 전압을 발생하는 고압전원을 사용하여, 고압전극에 플러스 전압을 인가하게 된다.

이상과 같이, 본 발명은 공기청정기나 에어컨 등의 이온 발생회로에 사용되는 이온 발생유닛 및 이온 발생장치에 유용하며, 특히, 낮은 인가전압으로 마이너스 이온 또는 플러스 이온을 발생시킬 수 있는 점에서 우수하다.

Claims (13)

1. 접지전극이 형성되며 상기 접지전극의 일부를 제외하는 영역에 상기 접지전극을 덮도록 절연막이 형성된 절연기판과, 선상전극(線狀電極)과, 상기 절연기판 및 상기 선상전극을 수납하는 절연 케이스를 구비하고, 상기 선상전극이 상기 접지전극에 대향하도록 상기 절연기판에 상기 선상전극을 부착하며, 상기 접지전극의 상기 절연막으로 덮여 있지 않은 부분과 상기 절연 케이스가 접속하고 있는 것을 특징으로 하는 이온 발생유닛.
2. 제1항에 있어서, 상기 선상전극은 선직경이 100㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 이온 발생유닛.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 선상전극은 인장강도가 2500N/㎟ 이상인 것을 특징으로 하는 이온 발생유닛.
4. 제1항에 있어서, 상기 절연기판상에 콘택트부를 갖는 고압전극이 형성되고, 상기 고압전극에 상기 선상전극이 부착되며, 상기 고압전극과 상기 접지전극의 콘택트부 및 절연 케이스 접촉부를 남기고, 상기 절연기판의 전면을 덮도록 상기 절연막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이온 발생유닛.
5. 제1항에 있어서, 상기 접지전극이 상기 선상전극의 길이방향에 대하여 평행하게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 이온 발생유닛.
6. 제1항에 있어서, 상기 절연기판의 한 변에 오목부를 형성하고, 상기 오목부에 상기 선상전극의 선단측을 돌출시킴과 아울러, 상기 오목부의 양측의 절연기판상에, 상기 선상전극을 사이에 배치해서 선상전극과 평행한 2개의 다리부를 갖는 상기 접지전극을 형성한 것을 특징으로 하는 이온 발생유닛.
7. 제1항에 있어서, 상기 절연 케이스는 상측 케이스와 하측 케이스로 구성되며, 하측 케이스에는 상기 절연기판에 형성한 접지전극의 절연 케이스 접촉부에 대응하는 위치에 돌기가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이온 발생유닛.
8. 제1항에 있어서, 상기 절연 케이스는 상측 케이스와 하측 케이스로 구성되며, 상측 케이스에는 상기 절연기판에 형성한 접지전극의 절연 케이스 접촉부에 대응하는 위치에 볼록부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이온 발생유닛.
9. 제1항에 있어서, 상기 접지전극이 저항체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이온 발생유닛.
10. 제4항에 있어서, 상기 고압전극의 콘택트부에 접촉 접속하고, 리드선과의 계지부(係止部)를 갖는 제1단자와, 상기 접지전극의 콘택트부에 접촉 접속하고, 리드선과의 계지부를 갖는 제2단자를 구비하며, 상기 제1단자와 상기 제2단자가 상기 절연 케이스에 수용되어 있는 것을 특징으로 하는 이온 발생유닛.
11. 제1항에 기재된 이온 발생유닛과, 마이너스 전압 또는 플러스 전압을 발생하는 고압전원을 구비한 것을 특징으로 하는 이온 발생장치.
12. 제10항에 기재된 이온 발생유닛, 및 상기 제1단자와 상기 제2단자에 각각 계지되는 리드선을 가지며, 또한, 마이너스 전압 또는 플러스 전압을 발생하는 고압전원을 구비한 것을 특징으로 하는 이온 발생장치.
13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 고압전원으로부터의 출력전압의 절대값이 2.5kV 이하인 것을 특징으로 하는 이온 발생장치.

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