KR100853344B1 - 음이온 발생장치, 음이온 발생시스템 및 음이온 발생방법 - Google Patents

Abstract

음이온과 양이온이 혼재하는 클러스터 이온을 쉽게 대량으로 제조하며, 음이온만을 분리하여 이용할 수 있는 음이온 발생장치이다. 스프레이 노즐과 기액 분리기를 접속한 것을 특징으로 한다. 또한 음이온 발생을 한층 더 효과적으로 하기 위해 여러개가 병렬 상태로 배치되어 둘레 방향으로 연통된 복수개의 환상 유로와, 이 환상 유로에 있어서의 유입구와 유출구의 위치가 둘레 방향으로 어긋나도록 상기 환상 유로에 형성된 복수개의 유입구 및 유출구와, 다른 환상 유로에 형성된 상기 유입구와 상기 유출구를 연통시킨 복수개의 연통 유로로 이루어진 혼합 유로와, 이 혼합 유로에 연통된 유체의 공급 유로 및 배출 유로를 구비한 음이온 발생장치에 있어서, 공급 유로에 스프레이 노즐을 접속하고, 배출 유로에 기액 분리기를 접속한 것을 특징으로 한다. 또한, 음이온 발생장치를, 한 가지 계통의 송풍용 배관에 복수개 접속한 것을 특징으로 하는 음이온 발생시스템으로 한다.

Description

음이온 발생장치, 음이온 발생시스템 및 음이온 발생방법{NEGATIVE ION GENERATOR, AND SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING NEGATIVE ION}

본 발명은, 음이온 발생장치, 음이온 발생시스템 및 음이온 발생방법에 관한 것이다.

음이온의 발생방법으로는, 폭포 옆에 다수의 음이온이 존재하는 레나드 효과(Lenard's effect)에 착안하여, 공간 내에 인공 폭포를 만들어서 기계로 안개를 발생시키는 음이온 발생방법이 있다. 또한 블로어(blower)에 의한 송풍을 이용하여, 원심력을 이용해 미세한 안개를 발생시켜서 음이온을 발생시키는 방법이 있다. 그 밖에는 전기적으로 음이온을 만들어내는 코로나 방전 방식 등이 있다.

실내에 인공 폭포를 설치하여 미세한 안개를 발생시켜, 공기중에 음이온을 발생시키는 방법은, 폭포 근처에서는 부서진 물방울의 입자가 너무 커서 작은 물방울 입자로 되지 않아, 음이온의 발생이 한정된다. 또한 폭포의 근처에서는 아직 미세화될 물의 입자가 크기 때문에 양이온의 발생도 보여진다. 동시에 다량의 물을 환류시킬 필요가 있어 비용면에서도 많은 설비비가 필요하게 된다.

블로어 등에 의한 송풍에 의한 원심력을 이용하여, 미세한 안개를 발생시키서 음이온을 발생시키는 방법은, 마찬가지로 물의 입자가 충분히 미세화되지 않기 때문에, 양이온이 다수 발생하고, 발생되는 음이온의 수도 충분치 못하다. 동시에, 드레인이 다량으로 발생한다.

상기의 방법은 모두 발생되는 물의 입자가 아직 크기 때문에 양이온도 다수 존재하고, 발생되는 음이온의 수가 적다.

전기적으로 음이온을 발생시키는 코로나 방전 현상에 의한 방법은, 양이온도 동시에 발생하고, 음이온이 소멸되는 시간이 빨라서 실용상 문제점이 있으며, 오존이나 질소 산화물이 발생한다. 또한 전극이 더러워짐으로써 유해 가스가 발생할 우려가 있다. 항상 방전을 안정화시키기가 어렵기 때문에 안정적으로 안전하게 음이온을 발생시킬 수가 없다.

이들 모두는 음이온이 제조됨과 동시에 양이온이 발생한다. 그렇기 때문에, 음이온의 효과가 줄어들고 있다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 2유체 노즐인 스프레이 노즐에 기액 분리기를 접속한 것을 특징으로 하는 음이온 발생장치로 한 것이다.

여러개가 병렬 상태로 배치되어 둘레 방향으로 연통된 복수개의 환상 유로와, 이 환상 유로에 있어서의 유입구와 유출구의 위치가 둘레 방향으로 어긋나도록 상기 환상 유로에 형성된 복수개의 유입구 및 유출구와, 다른 환상 유로에 형성된 상기 유입구와 상기 유출구를 연통시킨 복수개의 연통 유로로 이루어진 혼합 유로와, 이 혼합 유로에 연통된 유체의 공급 유로 및 배출 유로를 구비한 음이온 발생장치로 해도 무방하다.

공급 유로나 배출 유로에 탱크를 접속하면 된다.

상기 공급 유로에 스프레이 노즐을 접속하고, 및/ 또는 상기 배출 유로에 기액 분리기를 접속하면 바람직하다.

공기를 공급하기 위한 블로어나 공기 압축기 등의 공기의 공급장치를 공급 유로에 접속하거나, 물의 공급장치를 공급 유로에 접속하면 된다.

상기 음이온 발생장치를, 한 가지 계통의 송풍용 배관에 복수개 접속한 것을 특징으로 하는 음이온 발생시스템으로 할 수도 있다.

상기 음이온 발생장치 및 음이온 발생시스템에 물과 공기를 보냄으로써 음이온을 발생시키는 음이온 발생방법으로 해도 무방하다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 물이 혼입된 공기를 보냄으로써, 스프레이 노즐에 있어서, 또한 유로 내에서 고속 공기의 충돌 난류 운동에 의해, 공기 중의 물이 비산화될 때, 음이온이 발생한다.

공기내에 물을 혼입시키는 수단으로서, 스프레이 노즐을 이용하면 물을 분무한 상태에서 공급할 수 있다. 또한 사이폰 현상에 의해 물을 빨아올려서 공급하면, 물을 가압 공급하기 위한 펌프를 생략할 수 있다.

배출 유로에 기액 분리기를 설치하여, 공기중의 안개를 응축수로 만들고, 응축수를 공기와 분리시키면 바람직하다. 기액 분리기는, 드레인 세퍼레이터, 드레인 캐치 등이 있다.

청구범위 제 9항에 기재된 발명에서는, 송풍용 배관에 의해 송풍된 공기에 의해 여러개의 음이온 발생장치에 의해서 음이온이 발생한다.

본 발명은 이상과 같이 구성되어 있기 때문에, 다량의 음이온을 쉽게 발생시킬 수 있다. 또한 기액 분리기를 설치한 구성에서는, 공기 속의 물기를 방출 공기와 분리함과 동시에 양이온을 분리할 수 있다.

청구범위 제 9항에 기재된 발명에서는, 여러 곳에서 음이온을 발생할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예의 음이온 발생장치의 개략도이다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예의 음이온 발생장치의 개략도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예의 음이온 발생장치에서 사용하는 혼합 유로를 파이프로 제작했을 경우의 사시도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예의 음이온 발생장치에서 사용하는 혼합 유로를 블록화해서 제작했을 경우의 사시도이다.

도 5는 음이온 발생장치를 여러 곳에 설치하여, 송풍용 배관에 의해 공기를 공급함으로써, 한 대의 압축기로 동시에 여러 곳에서 음이온을 발생할 수 있게 한 시스템의 개략도이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예의 음이온 발생장치에 의한 실험 결과 발생된 음이온의 양을 나타내는 그래프이다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예의 음이온 발생장치에 의한 실험 결과 발생된 음이온의 양을 나타내는 그래프이다.

도 8은 혼합기와 블로어를 조합시키고, 물을 공급하여 음이온을 발생시키는 음이온 발생장치의 개략도이다.

도 9는 본 발명의 실시예의 장치에서 사용하는 혼합 유로를 배관으로 제작했을 경우의 사시도이다.

도 10은 본 발명의 실시예의 음이온 발생장치에 의한 실험 결과 발생된 음이온의 양을 나타내는 그래프이다.

도 11 및 도 12는, 본 발명의 실시에에서 사용하는 스프레이 노즐의 단면도로서, 도 11은 외부 혼합식, 도 12는 내부 혼합식이다.

도 13은, 본 발명의 실시예에서 사용하는 기액 분리기의 개략도이다.

도면에서 사용하고 있는 부호의 설명은 다음과 같다.

1: 압축기

1′: 블로어

2: 혼합기

3: 스프레이 노즐

3': 물 조정 밸브

4: 유량계

5: 기액 분리기(드레인 세퍼레이터, 드레인 캐치 등)

6: 송풍용 배관

A: 2, 3, 4, 5로 이루어진 음이온 발생장치

B: 3, 4, 5로 이루어진 음이온 발생장치

21: 혼합 유로

22: 공급 유로

23: 배출 유로

24: 환상 유로

25: 연통 유로

26: 공급측 탱크

27: 배출측 탱크

28: 유입구

29: 유출구

51: 부재

52: 부재

53: 부재

54: 부재

55: 부재

56: 부재

57: 부재

58: 부재

61: 외부 용기

62: 내부 용기

63: 파이프

64: 파이프

이하, 본 발명의 실시의 형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1은 스프레이 노즐과 기액 분리기를 조합시키고, 공기를 공급할 때 생기는 흡인력을 이용해, 사이폰 현상에 의해 물을 흡인하며, 분무 형태의 물을 방출시켜서 클러스터 이온을 제조하며, 기액 분리기에 의해 응축수와 공기를 분리함으로써 공기 중으로 음이온을 분리하고, 물 속으로 양이온을 선택적으로 분리할 수 있는, 음이온 발생장치의 개략도이다. 장치를 구성하는 부호 1, 3, 4, 5는 파이프에 의해 접속되어 있다. 스프레이 노즐의 출구에는, 약간 간격을 비워두고 파이프가 설치되며, 그 파이프의 타단은 기액 분리기에 접속된다. 한편, 스프레이 노즐의 출구에 파이프를 부착할 경우, 간격을 비워두지 않고 밀착시켜도 무방하다.

스프레이 노즐에는 1유체 노즐과, 2유체 노즐이 있는데, 여기서는 2유체 노즐을 사용한다. 2유체 노즐은, 압착 공기의 고속 흐름을 이용하여 유체를 미세 입자화시키는 노즐로서, 가압된 액체만 분무하는 1유체 노즐에 비해 뛰어난 미세 입자화 성능 등을 갖는다.

2유체 노즐에서는, 도 11, 도 12에 도시하는 바와 같이, 공기의 공급구로부터 압착 공기를 공급하고, 액체의 공급구로부터 액체를 공급해서, 노즐의 선단 외부(도 11) 또는 노즐의 선단 내부에서 공기와 액체가 혼합되어서 미세 입자화 스프레이로서 배출된다. 액체의 공급 방식으로는, 가압된 액체를 공급하는 방식과, 액체를 넣은 탱크에 끼워진 사이폰 튜브를 스프레이 노즐의 액체 공급구에 접속해, 스프레이 노즐 안을 압착 공기가 통과함으로써 사이폰의 원리에 의해 액체가 빨아 올려지도록 하는 방식, 더욱이 중력에 의해 공급하는 방식이 있다.

기액 분리기는, 공기나 그밖의 가스와 수분 등의 액체를 분리하는 것으로서, 여러가지 종류가 있으나, 대표적인 것으로, 주로 고압 공기 중의 수분을 제거하는데 사용되는 드레인 세퍼레이터가 있다. 한편, 그 중에서 다량의 수분을 제거하는 장치로서 드레인 캐치가 있다. 드레인 캐치는, 도 13에 도시하는 바와 같이, 다수개의 작은 구멍을 갖는 원통 형상의 내부 용기(62)에 가스와 액체가 혼합된 것을 도입하는 파이프(63)가 접속되며, 또한 이 내부 용기를 덮는 외부 용기(61)에 수분이 제거된 가스가 나오기 위한 파이프(64)가 설치되어 있다. 드레인 캐치에 물이 혼합된 음이온을 함유한 공기를 도입하면, 물 입자가 용기 내면에 충돌하여 물방울이 되어 떨어져서, 물이 제거된 음이온을 함유하는 공기가 파이프(64)의 출구로부터 나온다.

도 2는 스프레이 노즐과 혼합기를 조합시키고, 공기를 공급할 때 생기는 흡인력을 이용하여, 사이폰 현상에 의해 물을 흡인하며, 분무 형태의 물을 방출시켜서 클러스터 이온을 제조하고, 더욱이 혼합기를 이용함으로써, 더 많은 음이온의 발생을 가능케 하며, 기액 분리기에 의해 응축수를 공기와 분리함으로써 공기 중으로 음이온을 분리하고, 물 속으로 양이온을 선택적으로 분리할 수 있는, 음이온 발생장치의 개략도이다. 장치를 구성하는 부호 1, 2, 3, 4, 5는 파이프에 의해 접속되어 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예의 장치에서 사용하는 혼합 유로를 배관으로 제작했을 경우의 사시도이다.

혼합기(2)는, 일본 공개특허공보(특개평7-294162호)에 개시되어 있는 열교환장치와 동일한 유로를 갖는 것을 사용한다. 본 실시예의 혼합기(2)는, 혼합 유로(21), 이것에 공기와 물의 혼합 가스를 공급하는 공급 유로(22), 배출하는 배출 유로(23)로 이루어져 있다. 혼합 유로(21)는 환상 유로(24)와 연통 유로(25), 공급 유로(22)로부터의 혼합 가스를 연통 유로(25)에 도입하기 위한 탱크(26), 연통 유로(25)로부터의 혼합 가스를 배출 유로(23)에 도입하기 위한 탱크(27)로 이루어져 있다. 환상 유로는 2 이상의 임의의 수이어도 좋다. 연통 유로는 2 이상의 임의의 수이어도 좋다. 본 발명의 실시예에서는, 도 3에 기재된 것에서는, 환상 유로는 부호 5, 연통 유로는 부호 6을 사용하고 있다. 도 4에 기재된 것에서는, 환상 유로는 부호 2, 연통 유로는 부호 6을 사용하고 있다.

파이프 재료는, 예컨대 금속, 플라스틱 재료, 세라믹 등으로 제작된다.

스프레이 노즐에 고속의 공기를 공급하기 위한 수단으로는, 고속 팬(fan), 블로어, 압축기(compressor) 등을 사용한다.

스프레이 노즐에 고속의 공기를 보내면, 고속의 공기를 보낼 때의 공기의 유속에 의한 사이폰 현상을 이용하여 물을 빨아올려서, 물을 분무하여 물을 보낼 수 있다.

도 1의 경우, 압축기(1)로부터 스프레이 노즐(3)에 보내지는 고속의 공기 중에, 적정량의 물이 물의 유량계(4)를 통해서 보내지며, 스프레이 노즐(3)에 의해 분무되어 미세한 안개가 되어서 기액 분리기(5)에 혼입된다. 스프레이 노즐(3)에 의한 공기의 단열 팽창 운동에 의한 온도 저하로 인해, 기액 분리기(5)내에서 공기 중의 미세한 안개는 응축되어서 물방울이 되기 때문에, 기액 분리기(5)에 의해 공기 중의 물을 공기와 분리할 수 있다.

도 2의 경우, 압축기(1)로부터 스프레이 노즐(3)에 보내지는 고속의 공기 중에, 스프레이 노즐(3)의 앞에서 적정량의 물이 물의 유량계(4)를 통해서 보내져서, 스프레이 노즐(3)에 의해 분무되어 미세한 안개가 되어 혼합 유로(2)에 혼입된다. 고속의 공기와 미세한 안개가 된 물의 혼합 공기는, 공급 유로(22)로부터 공급측의 탱크(26)로 들어간다. 탱크(26)내에서 충돌한 혼합 공기는, 탱크(26)에 접속된 복수개의 연통 유로(25)의 유입구(28)를 지나 유출구(29)로부터 1단째에 있는 환상 유로(24)에 들어가, 환상 유로(24)의 벽면에 충돌하며, 또한 다른 유입구로부터 들어온 물이 혼합된 공기끼리 충돌한다.

마찬가지로 고속의 물이 혼합된 공기는, 1단째에 있는 환상 유로(24)에 접속된 복수개의 연통 유로(25)의 유입구(28)를 지나 유출구(29)로부터 2단째에 있는 환상 유로(24)에 들어가, 환상 유로(24)의 벽면에 충돌함과 동시에 다른 유입구로부터 들어온 혼합 공기끼리 충돌한다. 그 후 마지막 환상 유로(24)에 접속된 복수개의 연통 유로(25)의 유입구(28)를 지나 유출구(29)로부터 탱크(27)로 들어간다. 탱크(27)의 내면에 충돌한 혼합 공기는 배출 유로(23)로부터 배출된다. 스프레이 노즐(3)에 의한 공기의 단열 팽창 운동에 의한 온도 저하와, 혼합 유로(21)내의 공기의 충돌 난류 운동에 의한 온도 저하로 인해, 공기 중의 미세한 안개는 응축되어서 물방울이 되기 때문에, 배출 유로(23)에 기액 분리기(5)를 설치하면 공기 중의 물을 공기와 분리시킬 수 있다.

도 1의 경우, 스프레이 노즐에 의해 분무된 공기 중의 물은, 음이온을 발생하게 되는데 아직 물의 입자가 크기 때문에 다량의 양이온도 포함하고 있다. 이 때 스프레이 노즐의 출구에 기액 분리기를 설치하면, 공기 중의 물을 공기와 분리시킬 수 있어, 공기 중의 물이 공간에 방출되는 것을 막을 수 있다. 이 때 음이온보다 입자가 큰 양이온도 물과 함께 분리되기 때문에, 기액 분리기(5)의 출구로부터 방출되는 음이온 발생 효과를 높일 수 있다. 이 때 음이온은 공기 중의 미세화된 물 분자와 결합하도록 되어 있기 때문에 안정된 상태에서 존재하게 되어, 음이온만을 다량으로 함유한 고속의 공기가 기액 분리기(5)로부터 배출된다.

도 2의 경우, 스프레이 노즐에 의해 분무된 공기 중의 물은, 음이온을 발생하게 되는데 아직 물의 입자가 크기 때문에 다량의 양이온을 포함하고 있다.

그 후 다량의 음이온과 양이온이 혼재하는 공기 중의 물은 탱크(26)의 내벽면, 환상 유로(24)의 벽면에 충돌함과 동시에 다른 유출구로부터 들어온 물이 혼합된 공기끼리 충돌할 때 더욱 잘게 부서져서 미세한 안개가 되어 흩어진다. 그 때 물은 수소 결합이 끊어져서 음전하를 띠게 된다. 그렇기 때문에 공기는 더욱 많은 양의 음이온을 함유하게 된다.

고속의 혼합 공기는 환상 유로(24)내의 여러 곳에서 벽면에 충돌하여 충돌 난류 운동을 하며, 혼합 공기 속의 물은 더욱 잘게 미세화되기 때문에 매우 미세한 입자로 되어 있으므로, 음이온이 결합되어 안정된 상태로 존재하게 된다.

혼합 유로(21)를 고속의 공기가 지나갈 때에는, 유로 내의 충돌 난류 운동에 의해 공기의 온도가 낮아진다. 그렇기 때문에 공기 중의 입자가 큰 미세한 안개 형태의 물은 응축되어서 물방울화하게 된다. 이 때 배출 유로에 기액 분리기를 설치함으로써, 발생하는 응축수를 공기와 분리하여 응축수가 공간으로 방출되는 것을 막을 수 있다. 이 때 음이온보다 입자가 큰 양이온도 응축수와 함께 분리되기 때문에, 배출 유로(23)의 출구로부터 방출되는 음이온 발생 효과를 높일 수 있다. 이 때, 음이온은 공기 중의 미세화된 물 분자와 결합하도록 되어 있기 때문에 안정된 상태에서 존재하게 되며, 음이온을 다량으로 함유한 고속의 공기가 배출 유로(23)로부터 배출된다.

폭포에 의한 단 한번뿐인 낙하에 의한 비산 방식, 오로지 스프레이 노즐에만 의한 분무에서는, 아직 물의 입자가 커서 양이온이 아직 많이 존재하고 있는데, 본 장치에서는, 폭포가 흘러서 물이 단 한번뿐인 낙하에 의해 비산될 때 발생하는 음이온 제조법, 블로어 등에 의한 송풍에 의한 원심력을 이용하여, 미세한 안개를 발생시켜서 음이온을 발생시키는 방법보다, 더 효과적으로 다량의 미세한 물 입자를 제조할 수 있으므로, 다량의 음이온을 제조할 수 있게 된다.

또한, 스프레이 노즐을 이용하여 물을 미세한 안개로 만들기 때문에, 필요한 소비 공기량을 줄일 수 있다.

동시에 배출 유로에 미스트 세퍼레이터, 드레인 캐치 등의 기액 분리기를 설치함으로써, 고압 공기의 스프레이 노즐에 의한 단열 팽창 운동, 혼합기 내에서의 충돌 난류 운동에 의해 발생하는 혼합 유로 내의 온도 저하로 인해, 냉각 장치를 사용하지 않아도, 공기 중의 미세한 안개를 응축시켜서 물방울로 만들어서 방출 공기와 분리할 수 있게 된다.

응축수와 분리되고, 미세화된 물 분자와 결합하여 안정된 상태에 있는 음이온은, 고속의 공기와 함께 이용 공간으로 배출되어, 음이온을 넓은 공간으로 확산시키는 작용을 한다.

분리된 응축수는 용기 내, 혹은 실외에 분리 회수되어 이용 공간 내에 방출되는 것을 방지할 수 있다. 이 때 입자가 큰 양이온도 응축수와 함께 분리되기 때문에, 기액 분리기 출구로부터 음이온만을 방출할 수 있게 되어, 음이온 발생 효과를 높일 수 있다.

코로나 방전과 같이 전극이 더러워짐으로써 유해 가스가 발생할 우려도 없으며, 스프레이 노즐에 의한 분무, 또 스프레이 노즐에 의해 분무되어 혼합기 내에서 고속 공기 속의 미세한 양의 물을 반복해서 충돌 난류 운동시킴으로써, 다량의 음이온만을 효과적으로 안전하게 안정적으로 제조할 수 있게 된다.

이상의 구성에 의해 본 실시예에서는 도 6, 도 7과 같이 뛰어난 성능이 달성된다.

실시된 실험에서는, 도 1의 구성의 경우, 압축기에 의한 5㎏/㎠의 가압 공기를 12ℓ/min 사용했을 경우, 2.0cc/min의 일정한 양의 물을 혼입시키면, 도 6에 도시하는 바와 같이 기액 분리기(5)의 출구에서 96만개/㎤, 1m 떨어진 곳에서 8만 9천개/㎤의 음이온을 발생했다. 단열 팽창 운동에 의한 공기의 온도 저하는, 6.8℃로 되어 있다. 실험에서는, 스프레이 노즐로서 가부시키가이샤 ATMAX제의 AM12를 사용하고, 기액 분리기로서는 SMC 가부시키가이샤제의 드레인 캐치 AMG150을 사용하고 있다(도 2의 구성에서도 동일함).

더욱이, 기액 분리기 출구에서는 양이온의 발생은 전혀 검출되지 않으며, 발생되는 응축수는 미스트 세퍼레이터, 드레인 캐치 등의 기액 분리기에 의해 이용 공간 내에 방출되지 않고 안전하게 용기 안 또는 실외로 회수된다.

도 2의 구성의 경우, 압축기에 의한 5㎏/㎠의 가압 공기를 12ℓ/min 사용했을 경우, 2.0cc/min의 일정한 양의 물을 혼입시키면, 도 7에 도시하는 바와 같이 기액 분리기(5)의 출구에서 180만개/㎤, 음이온 발생장치의 배출 유로(23)로부터 1m 떨어진 곳에서 28만개/㎤의 음이온을 발생하고 있으며, 국제 이온화 규격(1m 떨어진 지점에서 10만개 이상/㎤ 측정)을 거뜬히 뛰어넘고 있다. 단열 팽창 운동, 충돌 난류 운동에 의한 공기의 온도 저하는, 9.9℃로 되어 있다.

더욱이, 기액 분리기 출구에서는 양이온의 발생은 전혀 검출되지 않으며, 혼합 유로 내에서 발생되는 응축수는 미스트 세퍼레이터, 드레인 캐치 등의 기액 분리기에 의해 이용 공간 내에 방출되지 않고 안전하게 용기 안 또는 실외로 회수된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예의 음이온 발생장치에서 사용하는 혼합 유로를 블록화하여 제작한 것을 나타내는 도면이다.

도면에서는 부재(51)에서부터 부재(58)로 순서대로 결합하여 열교환 유로를 제작한다. 부재(54, 56)는 도면과 같은 원통 형상의 부재인데, 인접하는 부재(55, 57)의 중앙에 볼록부가 형성되어 있으며, 이것과 다른쪽의 인접하는 부재에 의해 환상 유로(24, 24)가 형성되도록 되어 있다. 또한 부재(53, 55, 57)에는, 유입구(28), 유출구(29)를 갖는 연통 유로(25)가 설치되어 있다. 더욱이 부재(57, 58)에 의해 공급측의 탱크(26)가 형성되고, 부재(51, 52, 53)에 의해 배출측의 탱크(27)가 형성된다.

한편, 당연히 공급측과 배출측을 반대로 해도 좋다.

본 실시예에서는, 세라믹, 플라스틱, 금속 등의 재질 안에 유로를 새기거나, 주형 등을 이용하여 주물, 플라스틱, 유리 등의 유동체를 유로의 공간부만 제외하고 냉각시켜 굳히거나, 세라믹 등의 유동체를 유로의 공간부만 제외하고, 외부로부터 눌러 굳혀서(pack) 건조시키거나, 소결시켜서 고정화시킴으로써 유로를 형성한다.

이로써 대량 생산하여 장치의 비용을 저렴하게 할 수 있게 된다.

도 5는 도 1 또는 도 2의 구성의 음이온 발생장치를 여러 곳에 설치하고, 배관에 의해 공기를 공급함으로써 한 대의 압축기에 의해 공기를 송풍용 배관에 의해 공급함으로써 동시에 여러 곳에서 음이온을 발생할 수 있게 한 시스템으로 이루어진 본 발명의 실시예이다.

음이온의 특성에 따라, 이온 농도가 짙은 쪽에서 희박한 쪽으로 확산되어 점차 균질하게 된다. 시간의 경과와 함께, 즉, 음이온 발생장치로부터 거리가 멀어짐에 따라 확산되어 간다.

그러므로 음이온의 효과를 높이기 위해서는, 개방된 공간보다 칸막이된 공간 내에 장치를 설치하는 편이 더 효과를 높일 수 있게 된다. 또한, 동일한 실내에 다수개를 설치한 쪽이 더 효과가 크다.

또한 밀폐 공간에서는 음이온만이 존재하고, 양이온이 존재하지 않는 것이 가장 바람직하다.

그렇기 때문에 다수의 실내 공간에 동시에 음이온을 발생시키기 위해서는, 같은 수 이상의 음이온 발생장치를 필요로 하는데, 압축기를 실외에 설치하고, 배관에 의해 각 실내에 공기의 공급구를 설치함으로써, 한 대의 압축기로 복수개의 실내 공간의 여러 곳에서 동시에 음이온을 발생시킬 수 있게 된다. 동시에 소음, 진동의 발생원이 되는 압축기를 실외에 설치함으로써, 한층 더 실내의 정숙화를 꾀할 수 있게 된다.

도 4의 시스템에 따라 실외에 압축기를 둠으로써, 실내에 압축기의 소음을 전달하지 않고, 한 대의 압축기로 복수개의 실내의 여러 곳에서 동시에 음이온을 발생시켜 효과를 높일 수 있게 된다.

본 발명의 음이온 발생장치는, 음이온 발생을 위한 것뿐만 아니라, 더 나아가 다음과 같은 이용법도 생각할 수 있다.

물의 입자가 미세화되는 현상을 이용하여, 불순물을 포함하고 있는 물, 예컨대 바닷물 등을 본 실시예의 장치에 주입하면, 공기와 혼합되어 바닷물이 미세화되어 입자가 작은 수분은 공기와 함께 방출되지만, 염분 등의 불순물을 포함한 입자가 큰 미스트는, 스프레이 노즐에 의한 공기의 단열 팽창 운동, 스프레이 노즐에 의한 공기의 단열 팽창 운동과 혼합 가스에 의한 충돌 난류 운동에 의한 혼합 유로 내에서 발생하는 온도 저하로 인해 응축되어 물방울화된다.

스프레이 노즐 혹은 혼합기에 미스트 세퍼레이터, 드레인 캐치 등의 기액 분리기를 설치함으로써, 물방울을 분리시키면, 방출 공기와 분리되어 더욱 효율을 높 일 수 있게 된다. 이렇게 해서 수중에 녹아 있는 염분 등의 불순물과 물을 분리시킬 수 있다.

또 다른 이용법으로서, 동일한 방법으로 물 대신에 약품 등의 액체를 보내면, 약품을 잘게 미세 입자화시켜, 단시간에 대기중에 균일한 상태로 확산시킬 수 있으므로, 실내의 공간을 단시간에 살균시킬 수도 있게 된다.

스프레이 노즐 혹은 혼합기에 미스트 세퍼레이터, 드레인 캐치 등의 기액 분리기를 설치함으로써, 스프레이 노즐에 의한 공기의 단열 팽창 운동, 스프레이 노즐에 의한 공기의 단열 팽창 운동과 혼합 가스에 의한 충돌 난류 운동에 의한 혼합 유로 내에서 발생하는 온도 저하로 인해 약품은 응축되어 물방울화된다.

스프레이 노즐 혹은 혼합기에 미스트 세퍼레이터, 드레인 캐치 등의 기액 분리기를 설치함으로써, 혼합 가스에 의한 충돌 난류 운동에 의한 혼합 유로 내의 온도 저하로 인해, 입자가 큰 미스트를 응축시켜서 물방울로 만들어서 분리시키면, 방출 공기와 분리되어 더욱 효율을 높일 수 있게 된다.

또 다른 이용법으로서, 물 대신에 여러 종류의 액체의 혼합물을 본 실시예의 장치에 주입하면, 여러 종류의 액체를 균일하게 미세 입자화시킬 수 있다.

스프레이 노즐 또는 혼합기에 미스트 세퍼레이터, 드레인 캐치 등의 기액 분리기를 설치함으로써, 스프레이 노즐에 의한 공기의 단열 팽창 운동, 스프레이 노즐에 의한 공기의 단열 팽창 운동과 혼합 가스에 의한 충돌 난류 운동에 의한 혼합 유로 내에서 발생하는 온도 저하로 인해 액체는 응축되어 물방울화된다.

스프레이 노즐 또는 혼합기에 미스트 세퍼레이터, 드레인 캐치 등의 기액 분 리기를 설치함으로써, 혼합 가스에 의한 충돌 난류 운동에 의한 혼합 유로 내의 온도 저하로 인해, 입자가 큰 미스트를 응축시켜서 물방울로 만들어서 분리시키면, 방출 공기와 분리되어 더욱 효율을 높일 수 있게 된다.

도 8은 혼합 유로와 블로어를 조합시키고, 물을 공급하여 음이온을 발생시키는 음이온 발생장치의 개략도이다.

도 9는 본 발명의 일 실시예의 장치에서 사용하는 혼합 유로를 배관으로 제작했을 경우의 사시도이다.

본 실시예의 혼합기(2)는 도 8에 도시하는 바와 같이 혼합 유로(21), 이것에 공기와 물의 혼합 가스를 공급하는 공급 유로(22), 배출하는 배출 유로(23)로 이루어져 있다. 혼합 유로(21)는 환상 유로(24)와 연통 유로(25), 공급 유로(22)로부터의 혼합 가스를 연통 유로(25)에 도입하기 위한 공급측의 탱크(26), 연통 유로(25)로부터의 혼합 가스를 배출 유로(23)에 도입하기 위한 배출측의 탱크(27)로 이루어져 있다. 환상 유로는 1 이상의 임의의 수이어도 좋다. 연통 유로는 2 이상의 임의의 수이어도 좋다. 본 발명의 일 실시예에서는, 환상 유로는 부호 2, 연통 유로는 부호 6을 사용하고 있다.

파이프 재료는, 예컨대 금속, 플라스틱 재료 등으로 제작된다.

유로에 고속의 공기를 공급하기 위한 수단으로는, 팬, 블로어, 압축기 등을 사용한다.

음이온을 발생시키기 위해 유로의 앞에 물의 공급 장치를 설치하여, 고속의 공기와 물을 혼입하도록 한다. 물을 공급하는 공급 장치로는 물을 가압하여 압송 하는 물 펌프 등이 있다. 수도물 등의 가압되어 있는 물은 그대로 펌프 없이 이용해도 무방하다.

또한 물의 중력에 의한 압력 차를 이용하여, 공급 유로보다 상방에 있는 저수 탱크 등의 물을 내보내도 좋다.

물을 가열하거나 또는 초음파를 이용해 안개 형태로 만들어서 블로어의 공기 취입구로부터 공기와 함께 도입하도록 할 수도 있다.

음이온 발생을 위한 조건을 효과적으로 만들기 위해서 물의 공급 장치에 물의 조정 밸브를 설치하면 바람직하다.

블로어(1′)로부터 유로에 보내지는 고속의 공기 중에, 혼합기(2)의 앞에서 적정량의 물이 물의 조정 밸브(3′)를 통해서 혼입된다. 고속의 공기와 물의 혼합 공기는, 공급 유로(22)에서부터 공급측의 탱크(26)에 들어온다. 탱크(26)내에서 충돌한 혼합 공기는, 탱크(26)에 접속된 복수개의 연통 유로(25)의 유입구(28)를 지나 유출구(29)로부터 1단째에 있는 환상 유로(24)로 들어가고, 환상 유로(24)의 벽면에 충돌하며, 또한 다른 유입구로부터 들어온 혼합 공기끼리 충돌한다.

마찬가지로 고속의 혼합 공기는, 1단째에 있는 환상 유로(24)에 접속된 복수개의 연통 유로(25)의 유입구(28)를 지나서 유출구(29)로부터 2단째에 있는 환상 유로(24)에 들어가, 환상 유로(24)의 벽면에 충돌함과 동시에 다른 유입구로부터 들어온 혼합 공기끼리 충돌한다.

그 후 2단째에 있는 환상 유로(24)에 접속된 복수개의 연통 유로(25)의 유입구(28)를 지나서 유출구(28)로부터 탱크(27) 안으로 들어간다. 탱크(27)의 내면에 충돌한 혼합 공기는 배출 유로(23)로부터 배출된다.

공기중의 물은, 탱크(26)의 내벽면에 충돌할 때, 잘게 부서져서 미세한 안개가 되어 흩어진다. 그 때에 물은 수소 결합이 끊어져서 음전하를 띠게 된다. 더욱이 고속의 공기는 다음의 환상 유로(24)내의 여러 곳에서 벽면에 충돌하여 충돌 난류 운동을 하며, 공기 속의 물은 더욱 잘게 미세화된다. 마지막으로 탱크(27) 내면에 충돌한다. 그 때의 물의 입자는 여러개의 충돌 난류 운동에 의해 매우 미세한 입자로 되어 있기 때문에, 음이온이 부착되게 된다. 이렇기 때문에, 음이온을 포함한 고속의 혼합 공기가 배출 유로(23)로부터 배출된다.

본 실시예의 장치에 있어서는, 폭포가 흘러서 물이 단 한번뿐인 낙하로 비산될 때 발생하는 음이온 제조법보다, 더욱 효율적으로 대량의 미세한 물 입자를 제조할 수 있기 때문에, 대량의 음이온 제조를 가능하게 할 수 있다.

또한 폭포에 의한 단 한번뿐인 낙하에 의한 물의 비산 방식에서는, 아직 물의 입자가 커서 양이온이 아직 많이 존재하고 있으나, 본 방법에서는 물의 대부분을 음이온을 띠는 미세한 입자로 만들 수 있기 때문에, 양이온을 발생시키지 않고, 대량의 음이온을 연속적으로 안정되게 제조하여, 미세한 물 입자에 부착시킬 수 있게 된다.

음이온 제조에 사용한 고속의 공기는 그대로 이용 공간으로 배출되어, 음이온을 넓은 공간에 확산시키는 작용을 한다. 또한 물의 대부분을 미세한 입자로 만들 수 있게 되므로, 물의 순환식 회수, 드레인 등의 발생도 없다.

코로나 방전과 같이 전극의 더러움으로 인해 유해 가스가 발생할 우려도 없 으며, 혼합기(2)내에서 고속의 공기 속의 물을 반복해서 충돌 난류 운동시킴으로써, 폭포의 낙하에 따른 레나드 현상 이상의, 대량의 음이온을 효과적으로 안전하게 제조할 수 있게 된다.

물의 입자가 미세화되는 현상을 이용하여, 불순물을 포함하고 있는 물, 예컨대 바닷물 등을 본 실시예의 장치에 주입하면, 공기와 혼합되어 바닷물이 미세화되어서 수분이 증발하여, 염분 등의 불순물을 포함한 수분과 분리되며, 이렇게 해서 수중에 녹아 있는 염분 등의 불순물과 물을 분리시킬 수 있다.

또 다른 이용법으로서, 동일한 방법으로 물 대신에 약품 등의 액체를 보내면, 약품을 잘게 미세 입자화시켜, 단시간에 대기 중에 균일한 상태로 확산시키거나 할 수 있으므로, 실내의 공간을 단시간에 살균시킬 수도 있게 된다.

이상의 구성에 의해 본 실시예에서는 도 10의 그래프와 같이 뛰어난 성능이 달성된다.

실시된 실험에서는, 펌프에 의한 0.1ℓ/시간의 일정한 속도의 수량을 압축기에 의한 가압 공기에 혼입시키면 음이온 발생장치의 배출 유로(23)로부터 1m 떨어진 곳에서 공기 유량 500ℓ/분의 경우에는 64만개/㎤의 음이온을 발생하고 있어, 국제 이온화 규격(1m 떨어진 지점에서 10만개 이상/㎤ 측정)을 거뜬히 뛰어넘고 있다.

이상의 실시예에서도 도 4에 기재되어 있는 혼합 유로를 블록화하여 제작한 것을 사용할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 음이온 발생장치, 음이온 발생시스템 및 음이온 발생방법은, 다양한 용도에 있어서의 음이온 발생장치, 음이온 발생시스템 및 음이온 발생방법으로서 유용하며, 특히 가정에서 실내에서 사용하기에 적합하다.

Claims (12)

1. 삭제
2. 여러 개가 병렬 상태로 배치되어 둘레 방향으로 연통된 복수 개의 환상 유로와, 이 환상 유로에 있어서의 유입구와 유출구의 위치가 둘레 방향으로 어긋나도록 상기 환상 유로에 형성된 복수 개의 유입구 및 유출구와, 다른 환상 유로에 형성된 상기 유입구와 상기 유출구를 연통시킨 복수 개의 연통 유로로 이루어진 혼합 유로와, 상기 혼합 유로에 연통된 유체의 공급 유로 및 배출 유로를 구비한 음이온 발생장치.
3. 제2항에 있어서, 공급 유로에 탱크를 접속한 음이온 발생장치.
4. 제2항에 있어서, 배출 유로에 탱크를 접속한 음이온 발생장치.
5. 제2항에 있어서, 공급 유로에 스프레이 노즐을 접속한 것을 특징으로 하는 음이온 발생장치.
6. 제2항에 있어서, 배출 유로에 기액 분리기를 접속한 것을 특징으로 하는 음이온 발생장치.
7. 제2항에 있어서, 공급 유로에 스프레이 노즐을 접속하고, 배출 유로에 기액 분리기를 접속한 것을 특징으로 하는 음이온 발생장치.
8. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 공기의 공급 장치 및 물의 공급장치를 접속한 음이온 발생장치.
9. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 음이온 발생장치를, 한 가지 계통의 송풍용 배관에 복수개 접속한 것을 특징으로 하는 음이온 발생시스템.
10. 제8항에 기재된 음이온 발생장치를, 한 가지 계통의 송풍용 배관에 복수개 접속한 것을 특징으로 하는 음이온 발생시스템.
11. 제8항에 기재된 음이온 발생장치에 물 및 공기를 보냄으로써 음이온을 발생시키는 음이온 발생방법.
12. 제10항에 기재된 음이온 발생시스템에 물과 공기를 보냄으로써 음이온을 발생시키는 음이온 발생방법.

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