KR100985843B1 - 이온발생용 전극 구조물 - Google Patents

Abstract

낮은 전압에서 이온을 발생시킬 수 있으며 장기간 사용 가능한 이온발생용 전극 구조물이 개시된다. 본 발명에 따른 이온발생용 전극 구조물은 방전전극과 유도전극 및 그 사이에 세라믹 절연층을 포함하는 이온발생용 전극 구조물에 있어서, 방전전극은 복수의 끝단을 갖되 각 끝단은 라운딩되어 있으며, 방전전극의 형태를 포크, 참빗, 생선뼈와 같은 형태로 마련함으로써 방전개시전압은 낮추면서도 전극 및 절연체의 수명은 연장시키는 효과가 있다. 또한, 세라믹 절연체에 음이온을 발생시키는 금속돌기를 더 마련함으로써 이온발생장치의 공간을 점유하지 않으면서 인체에 유효한 음이온을 다량 발생시킬 수 있다.

Description

이온발생용 전극 구조물{Electrode Structures for generating ion }

본 발명은 이온발생용 전극 구조물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전극 구조를 개선하여 이온발생 성능을 향상시킬 수 있는 전극 구조물에 관한 것이다.

공기청정기, 에어컨, 가습기 등에 사용되는 이온발생장치는 방전전극과 유도전극을 구비하는 이온발생소자에 교류전압을 인가하여 양이온과 음이온을 발생시키고 수산기(OH) 또는 과산화수소(H2O2)를 생성하며, 이 생성물질들이 세균에 부착하여 산화반응을 일으킴으로써 세균 제거 및 살균을 한다.

이러한 이온발생장치의 일례로 한국 특허출원 제10-2004-58859호의 이온발생용 세라믹 전극 구조물 및 그를 이용한 이온발생장치를 들 수 있다. 이 발명은 방전전극의 면적보다 유도전극의 면적이 크도록 마련하고, 방전전극 이외에 세라믹 절연체 밖에 별도의 방전침을 두어 이온 발생량을 증가시키고 있다.

또한 이온발생장치의 다른 일례로 일본 특허공개 제2003-36954호의 이온발생소자 및 이온발생장치를 들 수 있다. 이 발명은 격자 형상의 방전전극을 설치함으로써 이온 발생량을 증가시키고 있다.

그런데, 전자인 한국 특허출원 제10-2004-58859호에 개시된 기술은 방전전극의 침 끝에서 방전이 우선적으로 이루어지기 때문에 방전 전압이 낮다는 장점은 있으나, 장시간 사용 시 침 끝의 전하 쏠림 현상에 의해 전극의 부식 및 절연체의 파괴가 빨리 발생한다는 문제점이 있다.

또한, 후자인 일본 특허공개 제2003-36954호에 개시된 방전전극은 격자형 방전전극의 이온 발생 면적이 넓어 다량의 이온을 생성할 수는 있지만 끝점이 없기 때문에 방전개시전압이 높아 인체에 유해한 오존발생량이 많으며, 이온을 발생시키기 위해서는 고전압 발생장치가 필요하다는 단점을 가진다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 낮은 전압에서 이온을 발생시킬 수 있으며 장기간 사용 가능한 이온발생용 전극 구조물을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이온발생용 전극 구조물은 방전전극과 유도전극 및 그 사이에 세라믹 절연층을 포함하는 이온발생용 전극 구조물에 있어서, 방전전극은 복수의 끝단을 갖되 각 끝단은 라운딩되어 있다.

또한 본 발명에 따른 이온발생용 전극 구조물의 방전전극은 전극연결부와 전극부로 이루어지고, 전극부는 전극연결부로부터 분기되어 복수의 끝단을 형성한다.

또한 본 발명에 따른 이온발생용 전극 구조물의 전극부는 전극연결부와 직각 으로 배치된다.

또한 본 발명에 따른 이온발생용 전극 구조물의 전극부는 전극연결부에 대해 수직인 상태에서 ±90°사이의 기울기를 갖는다.

또한 본 발명에 따른 이온발생용 전극 구조물의 세라믹 절연층 상에는 음이온을 발생시키기 위한 금속돌기가 더 마련된다. 금속돌기는 방전전극 프린팅 시 마련되는 도전라인에 접속된다.

또한 본 발명에 따른 이온발생용 전극 구조물은 방전전극 및 유도전극을 커버하기 위한 보호 코팅체가 더 구비하고, 금속돌기의 끝단은 보호 코팅체의 외부로 노출된다.

본 발명에 따른 이온발생용 전극 구조물은 방전전극의 끝단을 라운딩 형태로 하고 방전전극의 형태를 포크, 참빗, 생선뼈와 같은 형태로 마련함으로써 방전개시전압은 낮추면서도 전극 및 절연체의 수명은 연장시키는 효과가 있다. 또한, 세라믹 절연체에 음이온을 발생시키는 금속돌기를 더 마련함으로써 이온발생장치의 공간을 점유하지 않으면서 인체에 유효한 음이온을 다량 발생시킬 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 이온발생용 전극 구조물을 분해 도시한 도면이다. 도면을 참조하면, 본 발명의 이온발생용 전극 구조물은 세라믹 절연체(10)를 구비하며, 세라믹 절연체(10)의 양면에는 각각 방전전극(20)과 유도전극(30)이 마련된다.

세라믹 절연체(10)는 가로길이 1 ~ 500mm, 세로길이 1 ~ 50mm를 가지며, 폴리이미드, 에폭시 등의 수지 재료 또는 알루미나, 결정화 유리, 스테라이트 등의 세라믹스 재료를 사용한다. 본 실시예에서는 내열성 및 강도가 우수한 알루미나를 사용한다.

방전전극(20)과 유도전극(30)은 각각 세라믹 절연체(10)에 일체로 마련된다. 각 전극(20,30)은 텅스텐과 같은 도전체를 세라믹 절연체(10) 상에 프린팅하여 형성한다. 유도전극(30)의 면적은 방전전극의 면적의 1 ~ 20배를 가진다.

이온 발생량을 결정하는 방전전극(20)은 다양한 패턴을 가질 수 있는데 바람직하게는 복수의 끝단(21)을 가지되, 각 끝단(21)은 라운딩 형태를 가진다. 라운딩 형태의 끝단을 갖는 방전전극(20)은 종래의 방전침과 마찬가지로 낮은 전압에서 쉽게 이온을 발생시킬 수 있는 한편, 장시간 사용하더라도 전하 쏠림 현상이 상대적으로 작기 때문에 방전전극(20) 및 세라믹 절연체(10)의 파괴 수명을 연장할 수 있다.

또한, 방전전극(20)과 유도전극(30)에는 보호 코팅체(40,50)가 각각 적층 형성된다. 보호 코팅체(40,50)는 전극(20,30) 전체를 덮을 수 있도록 세라믹 절연체(10)와 실질적으로 동일한 사이즈로 마련되며, 재질로는 세라믹 또는 폴리머 등이 이용 가능하다.

보호 코팅체(40,50)에는 각 전극(20,30)에 전원을 공급하기 위한 접점(42,43)이 마련된다. 접점은 쓰루홀 형태로 가공되며, 외부 회로기판(미도시)의 전선과 솔더링에 의해 연결된다. 유도전극(30)의 상부 접점(43)을 위해서는 세라믹 절연체(10)에도 쓰루홀(13)이 마련되며, 유도전극(30)의 접점(43)은 하측의 보호 코팅체(50)에 마련될 수도 있다.

한편, 세라믹 절연체(10)에는 음이온의 발생량을 증가시키기 위한 금속돌기(60)가 마련된다. 금속돌기(60)는 시중에서 용이하게 구입할 수 있는 침상전극으로서 (-)성분의 고전압이 인가되면 플라즈마 방전에 의하여 다량의 전자를 공기 중으로 방출하며, 이 전자는 공기 중의 산소분자와 결합하여 음이온을 발생시킨다. 세라믹 절연체(10) 상에 마련되는 금속돌기(60)는 방전전극(20)의 프린팅 시 추가로 마련되는 도전라인에 접속되어 전원을 공급받는다. 금속돌기(60)의 끝단은 발생된 음이온을 공기 중으로 방출하기 위해 보호 코팅층(40)에 마련되는 쓰루홀(46)을 통해 외부로 노출된다.

이와 같이 이온 발생용 전극 구조물 내에 금속돌기(60)를 설치하게 되면, 인체에 유효한 음이온의 발생량을 크게 향상시키면서도 전극 구조물이 설치될 이온발생장치의 내부 공간을 금속돌기가 점유하지 않기 때문에 이온발생장치의 소형화에 유리하다는 장점이 있다.

도면에서 미설명된 참조부호 70은 양이온/음이온 발생 시 함께 발생되는 오존을 저감시키기 위한 히팅전극이며, 47은 히팅전극에 전원을 공급하기 위한 접점이다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 방전전극 패턴을 도시한 것이다. 도시된 바와 같이 포크 형태로 마련된 방전전극(20)은 전극연결부(22)와 전극부(24)를 구비한다. 전극연결부(22)는 고전압을 인가하기 위한 외부 전원과 전극부(24)를 전기적으로 연결하는 역할을 하며, 전극부(24)는 이러한 전극연결부(22)로부터 분기되어 양이온과 음이온을 발생시킨다.

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 방전전극을 도시한 것이다. 본 실시예의 방전전극(20)은 참빗과 같이 전극연결부(22)와 복수의 전극부(24)가 직각으로 배치된다.

도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 방전전극을 도시한 것이다. 본 실시예의 방전전극(20)은 생선뼈와 같이 전극부(24)가 전극연결부(22)에 대해 수직인 상태에서 ±90°사이의 값을 가진다.

	방전 개시전압(kV)	음이온 발생량	양이온 발생량	오존 발생량(ppm)	사용시간 (@10kV)
종래 1	6.0	100만	100만	0.01	850시간
종래 2	6.6	100만	100만	0.02	820시간
1실시예	3.8	250만	180만	0.02	1430시간
2실시예	4.2	320만	240만	0.01	1310시간
3실시예	4.2	330만	260만	0.01	1310시간

표 1은 종래 기술에 개시된 발명 1,2와 본 발명의 제1,2,3실시예에 따라 마련된 전극 구조물을 이온발생장치에 설치하고 교류전원을 인가하여 방전개시전압과, 방전전극의 양이온 및 음이온 발생 효과 등을 실험한 결과이다. 표 1에 나타낸 바와 같이 종래 1의 방전침을 구비한 방전전극은 방전개시전압은 낮지만 사용시간이 상대적으로 짧음을 알 수 있으며, 종래 2의 격자 형상의 방전전극은 사용시간은 길지만 방전개시전압이 상대적으로 높음을 알 수 있다. 또한, 양 발명은 양이온과 음이온의 발생량이 그리 많지 않음을 알 수 있다.

이에 비해 본원발명에 따른 방전전극은 표 1에 나타낸 바와 같이 방전개시전압도 3.8/4.2/4.2로 상대적으로 낮으면서도 사용시간이 현저하게 연장되었음을 확인할 수 있다. 제1실시예와 같이 방전전극을 포크 형태로 마련하게 되면 방전 개시전압이 낮아져 상대적으로 사용시간이 길어지게 되며, 제2실시예와 같이 방전전극을 참빗 형태로 마련하게 되면 낮은 방전 개시전압에서 음이온과 양이온의 발생량이 증가하게 된다. 제3실시예와 같이 방전전극을 생선뼈 형태(전극부(24)가 R1과R2의 기울기를 가짐)로 마련하게 되면 참빗 형태보다 방전전극의 면적이 증가하게 되어 이온 발생량이 더 증가되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 이온발생용 전극 구조물을 도시한 분해 사시도이다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 이온발생용 전극 구조물의 방전전극을 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 이온발생용 전극 구조물의 방전전극을 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 이온발생용 전극 구조물의 방전전극을 도시한 도면이다.

*도면의 주요 참조부호에 대한 간단한 설명*

10..세라믹 절연체 20..방전전극

21..끝단 22..전극연결부

24..전극부 30..유도전극

40,50..보호 코팅층 42,43,47..접점

46..쓰루홀

Claims (7)

1. 방전전극과 유도전극 및 그 사이에 세라믹 절연층을 포함하는 이온발생용 전극 구조물에 있어서,

   상기 방전전극은 복수의 끝단을 갖되, 각 끝단은 라운딩되어 있으며,

   상기 세라믹 절연층 상에는 음이온을 발생시키기 위한 금속돌기가 더 마련되되, 상기 금속돌기의 끝단은 상기 방전전극 및 유도전극을 커버하기 위해 상기 전극 구조물 내에 마련되는 보호 코팅체의 쓰루홀을 통해 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 이온발생용 전극 구조물.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 방전전극은 전극연결부와 전극부로 이루어지고,

   상기 전극부는 전극연결부로부터 분기되어 복수의 끝단을 형성하는 것을 특징으로 하는 이온발생용 전극 구조물.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 전극부는 전극연결부와 직각으로 배치되는 것을 특징으로 하는 이온발생용 전극 구조물.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 전극부는 전극연결부에 대해 수직인 상태에서 ±90°사이의 기울기를 갖는 것을 특징으로 하는 이온발생용 전극 구조물.
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서,

   상기 금속돌기는 세라믹 절연체 상의 방전전극 프린팅 시 마련되는 도전라인에 접속되는 것을 특징으로 하는 이온발생용 전극 구조물.
7. 삭제

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