KR100992507B1 - 3차원 다단계 이온발생 및 토네이도 이온 가속기 장치 - Google Patents

3차원 다단계 이온발생 및 토네이도 이온 가속기 장치 Download PDF

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김창일
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아이앤비에어 주식회사
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Abstract

본 발명은 포지티브(+) 전극이 형성된 베이스판 및 이 베이스판과 대향하는 면에 구비되는 네거티브(-) 전극이 형성된 상판으로 이루어진 하나 이상의 이온발생부가 일렬로 배치되며, 각 이온발생부에는 펄스 형태의 고전압이 인가되고, 일단 측에 위치한 이온발생부에 비해 타단 측에 위치한 이온발생부에 인가되는 고전압의 크기가 점차 증가되는 것을 특징으로 하는 3차원 다단계 이온발생 및 토네이도 이온 가속기 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 다수의 유도코일을 구비하고, 다수의 유도코일에 자기장의 방향이 장치 외부를 향하도록 전원을 공급하되, 자기장의 방향과 마주하여 장치를 바라보았을 때 시계 방향이 되도록 다수의 유도코일에 전원을 순차적으로 공급함으로써, 포지티브(+) 전극과 네거티브(-) 전극 사이에서 생성된 풍부한 이온들이 이온들 사이의 반데르발스 반발력에 의해 직진성이 부가되도록 하여 별도의 송풍팬을 구비할 필요없이 이온을 한 방향으로 더 멀리 전파되도록 하는 3차원 다단계 이온발생 및 토네이도 이온 가속기 장치를 제공할 수 있다.

Description

3차원 다단계 이온발생 및 토네이도 이온 가속기 장치{3 DIMENTIONAL ION GENERATING AND TORNADO ION ACCELERATING APPARATUS}
본 발명은 3차원 다단계 이온발생 및 토네이도 이온 가속기 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다수개의 포지티브 전극판과 다수개의 네거티브 전극을 3차원으로 설계하고 각 전극에 인가되는 전압을 순차적으로 점점 더 고전압으로 인가되게 하여 다단 증폭 효과에 의해 보다 다량으로 양이온과 음이온을 효율적으로 발생시키도록 구성한 후 최종 발생 이온들에 회전 전기장을 순차적으로 인가하여 토네이도 형상으로 가속이 되도록 구성하여, 대형공간에 충분히 많은 양의 이온을 발생시키고 이온의 도달거리를 더 멀리 전파되도록 함으로써 단시간에 이온에 의한 공기 정화를 실현할 수 있는 3차원 다단계 이온발생 및 토네이도 이온 가속기 장치에 관한 것이다.
일반적으로 음이온은 담배연기, 자동차 매연 등 각종 유해물질에 형성된 양이온을 중화시켜 공기를 정화하고, 호흡이나 피부를 통해 인체에 흡수될 경우에는 세포의 신진대사를 촉진하고 활력을 증진시키며, 혈액을 정화하고 면역체계를 활성화시키는 작용을 하는 것으로 알려져 있다. 양이온은 공기 중 대전 입자를 중화시켜 정전기 발생을 방지하며 세포벽에 부착이 되면 세포벽에 존재하는 물 입자와 반응하여 수산화라디칼을 발생시켜 세포의 번식 활동을 억제하는 효과도 있다.
공기 중에서 생성되는 이온은 대부분 양이온이므로 가정이나 사무실의 실내 또는 차량 내부와 같이 공기순환이 원활히 이루어지지 않는 실내에 이온 발생장치를 구비할 경우 저렴한 비용으로 숲속과 같이 청정한 환경을 조성할 수 있다.
특히, 차량의 실내는 주행 시간이 길어짐에 따라 이산화탄소의 농도가 점차 높아져서 공기가 혼탁해지고, 담배 연기나 매연, 각종 이물질 등이 호흡기를 통해 인체에 흡수될 가능성이 매우 높으므로 이온 발생장치가 유용하게 사용될 수 있다.
실내 공기 중에 존재하고 있는 악취 냄새 분자 또는 휘발성 유기화합물과 기타 인체에 해로운 가스성분을 제거하기 위하여 최근 이온 발생 장치를 장착하여 제품이 출시되고 있으나 이온 발생량도 적고 사용시간에도 제한적이며 방출되어진 이온이 방출기로부터 멀어짐에 따라 급격히 이온밀도가 떨어지므로 공간이 매우 큰 홀이나 교회 강당 등에는 사실 이온 발생에 의한 공기 정화 효과를 기대하기가 어려운 현실이다. 따라서, 기존 제품으로 넓은 공간에 존재하는 유해가스를 이온과 결합시켜 분해하기 위해서는 수십 수백 대 기기가 설치되어야 하므로 매우 비경제적이다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 다수의 이온 발생기를 장착하여 각 이온 발생기에 순차적으로 고전압을 증가시키면서 인가함으로써, 오존이나 기타 유해물질의 발생을 억제하면서 대형공간에 충분히 많은 양의 이온을 발생시키고 이온의 도달거리를 더 멀리 전파되도록 하여 단시간에 이온에 의한 공기 정화를 실현할 수 있는 3차원 다단계 이온발생 및 토네이도 이온 가속기 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 네거티브(-) 전극을 형성하는 금속판을 포지티브(+) 전극의 동심원 바깥에 위치하도록 하여 전기장의 분포가 최대한으로 넓어지도록 함으로써, 그 전기장을 통과하는 공기가 많아져서 이온 발생량이 극대화되는 3차원 다단계 이온발생 및 토네이도 이온 가속기 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 다수의 유도코일을 구비하고, 다수의 유도코일에 자기장의 방향이 장치 외부를 향하도록 전원을 공급하되, 자기장의 방향과 마주하여 장치를 바라보았을 때 시계 방향이 되도록 다수의 유도코일에 전원을 순차적으로 공급함으로써, 포지티브(+) 전극과 네거티브(-) 전극 사이에서 생성된 풍부한 이온들이 장치의 외부 공간으로 확산될 때 이온들 사이의 반데르발스 반발력이 더욱 증가되고, 이온들 사이의 반데르발스 반발력이 증가됨으로써 장치 외부로 확산되는 이온들의 직진성이 더욱 배가되어 별도의 송풍팬을 구비할 필요없이 이온을 한 방향으로 더 멀리 전파될 수 있도록 하는 3차원 다단계 이온발생 및 토네이도 이온 가속기 장치를 제공하기 위한 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 포지티브(+) 전극이 형성된 베이스판 및 이 베이스판과 대향하는 면에 구비되는 네거티브(-) 전극이 형성된 상판으로 이루어진 하나 이상의 이온발생부가 일렬로 배치되며, 각 이온발생부에는 펄스 형태의 고전압이 인가되고, 일단 측에 위치한 이온발생부에 비해 타단 측에 위치한 이온발생부에 인가되는 고전압의 크기가 점차 증가되는 것을 특징으로 하며, 상기 각 이온발생부를 이루는 포지티브(+) 전극의 면적은 상기 일단 측에서 상기 타단 측으로 갈수록 점점 더 커지도록 형성되는 것을 특징으로 하며, 상기 포지티브(+) 전극은, 표면에 형성되는 플라즈마 에너지에 의해 오존 발생을 억제하기 위하여 실리콘 전극을 덮는 층의 알루미나 절연체로 구성된 것을 특징으로 하며, 상기 타단 측 최외곽의 이온발생부 옆에 배치되고, 상기 일단 측에서 상기 타단 측 방향으로 갈수록 간격이 좁아지거나 동등한 간격으로 권선되는 하나 이상의 유도코일로 이루어지는 이온유도코일부를 포함한다.
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또한, 상기 각 이온발생부의 베이스판은, 적층형 알루미나 세라믹 기판으로 형성되며, 상기 포지티브(+) 전극은 실리콘 재질로 내부와 외부 전극을 형성하고, 상기 네거티브(-) 전극은 베릴륨-동 합금을 포함한 금속재질로 되어 있는 침상 형태 또는 탄소 브러쉬 형태인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 네거티브(-) 전극은, 상기 포지티브(+) 전극의 동심원 바깥에 위치되도록 하는 것을 특징으로 한다.
삭제
삭제
또한, 상기 이온유도코일부는, 이온의 진행 방향인 상기 일단 측에서 상기 타단 측으로의 방향과 일치되는 방향으로 자기장이 형성되도록 전원을 공급받되, 펄스 형태로 모든 유도 코일에 전원을 동시에 공급받거나, 상기 자기장의 방향과 마주하여 이온유도코일부를 바라보았을 때 시계방향이 되도록 각 유도 코일에 순차적으로 전원을 공급받는 것을 특징으로 한다.
이상 살펴본 바와 같은 본 발명에 따르면, 다수의 이온 발생부를 장착하여 각 이온 발생부에 순차적으로 고전압을 증가시키면서 인가함으로써, 오존이나 기타 유해물질의 발생을 억제하면서 대형공간에 충분히 많은 양의 이온을 발생시키고 이온의 도달거리를 더 멀리 전파되도록 하여 단시간에 이온에 의한 공기 정화를 실현할 수 있는 3차원 다단계 이온발생 및 토네이도 이온 가속기 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 네거티브(-) 전극을 형성하는 금속판을 포지티브(+) 전극의 동심원 바깥에 위치하도록 하여 전기장의 분포가 최대한으로 넓어지도록 함으로써, 그 전기장을 통과하는 공기가 많아져서 이온 발생량이 극대화되는 3차원 다단계 이온발생 및 토네이도 이온 가속기 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 다수의 유도코일을 구비하고, 다수의 유도코일에 자기장의 방향이 장치 외부를 향하도록 전원을 공급하되, 자기장의 방향과 마주하여 장치를 바라보았을 때 시계 방향이 되도록 다수의 유도코일에 전원을 순차적으로 공급함으로써, 포지티브(+) 전극과 네거티브(-) 전극 사이에서 생성된 풍부한 이온들이 장치의 외부 공간으로 확산될 때 이온들 사이의 반데르발스 반발력이 더욱 증가되고, 이온들 사이의 반데르발스 반발력이 증가됨으로써 장치 외부로 확산되는 이온들의 직진성이 더욱 배가되어 별도의 송풍팬을 구비할 필요없이 이온을 한 방향으로 더 멀리 전파될 수 있도록 하는 3차원 다단계 이온발생 및 토네이도 이온 가속기 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3차원 다단계 이온발생 및 토네이도 이온 가속기 장치의 내부구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3차원 다단계 이온발생 및 토네이도 이온 가속기 장치의 포지티브(+) 전극의 내외부 전극의 적층 구조 형태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3차원 다단계 이온발생 및 토네이도 이온 가속기 장치의 네거티브(-) 전극의 형태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3차원 다단계 이온발생 및 토네이도 이온 가속기 장치의 각 이온 발생부에 순차적으로 인가되는 전압을 나타낸 도면이다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3차원 다단계 이온발생 및 토네이도 이온 가속기 장치의 내부구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하여 볼 때, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3차원 다단계 이온발생 및 토네이도 이온 가속기 장치는, 고전압에 의해 이온을 발생시키는 이온 발생수단(600)과 이온 발생수단(600)에서 발생된 이온을 외부로 신속하게 방출하기 위한 방출요소인 이온 유도코일부(500ic)로 구성된다.
또한, 이온발생수단(600)은 포지티브(+) 전극(550)이 형성된 베이스판(502)과 이 베이스판(502)과 대향하는 면에 구비되는 네거티브(-) 전극(510)이 형성된 상판(501)으로 이루어진 하나 이상의 이온 발생부가 일렬로 연결되도록 함이 바람직하다.
즉, 본 발명의 이온 발생부를 적어도 하나 이상 연이어 직렬 연결하여 구성된다. 한편, 이러한 이온 발생수단(600)의 이온발생부는 본 발명의 적용대상에 따라 다양하게 증감될 수 있다.
좀 더 구체적으로 본 발명의 이온 발생부의 바람직한 실시예를 보면, 각 이온 발생부의 베이스판(502)은 적층형 알루미나 세라믹 기판으로 형성되며, 포지티브(+) 전극(550)의 내부 전극(550a)과 외부 전극(550b)은 실리콘(Si) 재질의 비금속으로 스크린 프린트하여 소결 공정을 거쳐 동심원 모양이 되도록 형성하고, 네거티브(-) 전극은 베릴륨-동 합금을 포함한 금속재질로 되어 있는 침상형태 또는 탄소 브러쉬(Carbon brush) 형태인 것이 바람직하다.
그리고, 각 이온발생부에는 펄스 형태의 고전압이 인가되고, 일단(공기 유입) 측에 위치한 이온발생부에 대해 타단(공기 유출) 측에 위치한 이온발생부에 인가되는 고전압의 크기는 점차 증가하면서 동시 또는 순차적으로 인가되도록 함이 바람직하다.
또한, 각 이온 발생부의 포지티브(+) 전극(550)은 보다 많은 양의 이온이 방출될 수 있도록 하기 위하여 일단(공기 유입) 측부터 타단(공기 유출) 측으로 갈수록 세라믹 기판의 형상과 구성되는 내부(550a) 및 외부 전극(550b)의 면적을 점점 증가 되도록 형성하는 것이 바람직하다.
도 1을 참조하여 보면, 세 개의 이온발생부가 직렬로 나란히 배치되어 이온발생수단(600)을 구성하고 있으며, 이온발생부의 포지티브(+) 전극(550)의 면적은 공기가 유입되는 측에서부터 유출되는 측으로 갈수록, 즉 단계마다 점점 커지도록 형성되어 있음을 알 수 있다.
즉, 각 단계에서 인가되는 고전압의 세기에 맞도록 그 면적을 설계하여 구성하고, 일단(공기 유입)측에 위치한 이온 발생부부터 타단(공기 유출)측에 위치한 이온 발생부까지 인가되는 고전압의 세기가 점점 증가하도록 함으로써, 초기에 발생되었던 이온의 밀도가 다단 이온발생 영역을 거치면서 이미 형성되었던 이온의 밀도가 중첩이 되면서 점점 더 높은 농도의 이온들로 형성이 되도록 하고, 이로 인해 인가되는 고전압에 의한 전기장 형성시 에너지 손실을 최대한 감소시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3차원 다단계 이온발생 및 토네이도 이온 가속기 장치의 각 이온 발생부에 순차적으로 전가되는 전압을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하여 바람직한 실시예를 볼 때, 각 이온 발생부의 포지티브(+) 전극(550)과 네거티브(-) 전극(510)에 인가되는 고전압의 비율은 항상 1:1.3 내지 1:1.7로 유지되도록 함이 바람직하며, 일단(공기 유입)측의 이온발생부부터 타단(공기 유출)측의 이온발생부까지 순차적으로 고전압이 인가되도록 함이 매우 바람직하다.
예를 들어, 일단(공기 유입)측의 이온발생부로부터 타단(공기 유출)측의 이온발생부로 갈수록 포지티브(+) 전극(550)에 인가되는 고전압은 각각 +2.0kV ~ +2.4kV, +2.8kV ~ +3.2kV, +4.4kV ~ +4.8kV로 인가하고, 동시에 네거티브(-) 전극(510)에는 차례로 -3.2kV ~ -3.6kV, -4.4kV ~ -4.8kV, -6.8kV ~ -7.2kV를 인가하여 그 비율이 1:1.3 내지 1:1.7로 유지되도록 한다.
도 5에는, HV1(+) : 2.4 KV, HV1(-) : -3.6KV, HV2(+) : 3.2 KV, HV1(-) : -4.8KV, HV3(+) : 4.8 KV, HV1(-) : -7.2KV의 고전압이 각 이온발생부에 순차적으로 인가됨을 나타내었다. 또한, 포지티브(+) 전극과 네거티브(-) 전극에 인가되는 전압은 전원 1{HV1(+) & HV1(-)}, 전원 2{HV2(+) & HV3(-)}, 전원 3{HV3(+) & HV3(-)}과 같이 독립된 전원으로 이루어진다.
이렇게 각 이온발생부에 고전압을 점차 증가시키면서 순차적으로 음이온과 양이온 발생농도의 균형이 평형을 이루도록 인가하게 되면, 각 이온 발생부를 거치면서 플라즈마 에너지가 점점 더 강하게 인가되고 플라즈마로 인한 이온이 순차적으로 변하는 전기장에 의해 가속화되어 이온 밀도가 점점 더 증가하게 된다.
이와 같이 본 발명은 다수개의 포지티브(+) 전극과 다수개의 네거티브(-) 전극을 3차원으로 설계하고 각 전극에 인가되는 전압을 순차적으로 점점 더 고전압으로 인가되게 하여 다단 증폭 효과에 의해 보다 다량으로 양이온과 음이온을 효율적으로 발생시키도록 구성한 후 최종 발생 이온들에 회전 전기장을 순차적으로 인가하여 토네이도 형상으로 가속이 되도록 구성하여, 대형공간에 충분히 많은 양의 이온을 발생시키고 이온의 도달거리를 더 멀리 전파되도록 함으로써 단시간에 이온에 의한 공기 정화를 실현할 수 있는 효과가 발생한다.
기존에 하나로 구성된 이온 발생 장치는 이온 발생량에 한계가 있으므로, 도 1에서 나타낸 바와 같이, 일단(공기 유입)측의 이온 발생부에서 발생된 이온이 점차 타단(공기 유출)측의 이온 발생부로 유도되면서 각 이온 발생부에서 발생된 이온과 합쳐진 상태가 되어 이온의 양이 점점 더 많아지도록 구성되었다.
일단(공기 유입) 측으로부터 타단(공기 유출) 측의 이온 발생부를 거치면서 유도되어온 공기는 점점 더 강한 전기장을 통과하게 되어 이온들에 가해지는 전기장 에너지로 인하여 이온들이 서로 밀착될 수 있는 에너지 레벨까지 상승하도록 하여 이온 클러스트가 형성된 후 대기중으로 전파되도록 하였다.
이를 위해, 각 이온발생부의 포지티브(+) 전극(550)과 네거티브(-) 전극(510)의 거리는 일정하게 배열하고 고전압의 세기를 점차 증가시킴으로써 전기장의 세기가 증가되는 방법을 사용하였다.
이온 발생을 위한 고전압은 외부 입력 직류 전원을 12V 직류 또는 교류 전압을 펄스 고전압으로 변환하여 공급하며 베이스판(502)과 상판(501)에 인가되는 고전압은 적층형 압전 트랜스포머(미도시)와 스위칭 회로(미도시)를 통하여 65Hz에서 85Hz까지 펄스로 인가되도록 하였고 각 이온 발생부에 인가되는 전압을 조정함으로써 이온 발생량을 조절할 수 있도록 하였다.
베이스판(502)에 형성된 전극들은 상판(501)의 네거티브(-) 전극(510)으로부터 포지티브(+) 전극(550)으로 전자 이동을 유도하며 강 전기장이 형성되면 전류는 베이스판(502)의 포지티브(+) 전극(550)으로부터 상판(501)의 네거티브(-) 전극(510) 쪽으로 흘러 일정한 전기장이 형성된다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3차원 다단계 이온발생 및 토네이도 이온 가속기 장치의 포지티브(+) 전극의 내외부 전극의 적층 구조 형태를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하여 바람직한 실시예를 볼 때, 포지티브(+) 전극(550)은 다층 구조 세라믹으로 형성되는 전극부와 포지티브(+) 전극 표면에 형성되는 플라즈마 에너지에 의해 오존 발생을 억제하기 위하여 실리콘 전극을 덮는 층의 알루미나 절연체로 구성된 절연전극부(570)로 구성되도록 함이 바람직하다.
절연전극부(570)는 전극부와 서로 다른 크기를 가지면서 각 단계에서 플라즈마 에너지에 의해 오존 발생을 방지할 수 있는 알루미나 절연물 코팅 재질을 최하 10미트론 이상 코팅하여 전극부에 고전압이 인가되어도 오존이 발생하지 못하도록 한다.
즉, 베이스판(502)의 전극 표면에 8~15㎛ 두께의 절연체로 형성하여 이 주변에 고전압이 인가될 때 고전압에 의하여 베이스판(502)의 전극 바로 근처에서 플라스마 에너지에 의해 양이온뿐 아니라 오존도 함께 발생할 수 있으므로 전기장을 형성하는 포지티브(+) 전극 표면 상부에 알루미나 세라믹으로 절연층을 형성하게 함으로써 오존(O3) 발생을 최대한 억제하도록 하였다.
또한, 포지티브(+) 전극(550)은 풍부한 플라즈마 영역을 형성시키기 위하여 베이스판(502) 내부에 실리콘 전극을 일부 형성시켜 베이스판(502)의 정전용량을 11.5㎌ ~13.5㎌ 정도를 유지할 수 있도록 하였다.
그리고, 베이스판(502)의 포지티브(+) 전압 인가용 내부 및 외부 금속체를 형성하는 방법으로는 실리콘 페이스트를 스크린 프린팅한 후 소성하는 과정을 통해 부착력을 향상시켰으며, 네거티브(-) 전압 인가용 금속체는 고압방전에 의한 스파크 방지를 위하여 베릴륨-동 합금 재질의 금속을 사용하여 베이스판(502)을 향하도록 부착하였다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3차원 다단계 이온발생 및 토네이도 이온 가속기 장치의 네거티브(-) 전극의 형태를 나타낸 도면이다.
도 1과 도 4를 참조하여 바람직한 실시예에 따른 네거티브(-) 전극은 베릴륨-동 합금을 포함한 금속재질로 되어 있는 침상 형태(510a) 또는 탄소 브러쉬 형태(510b)인 것이 바람직하다.
즉, 네거티브(-) 전극(510)은 니켈, 구리와 같은 천이금속 종류를 사용하거나 베릴륨-동과 같은 스파크 내구성이 강한 금속합금 재질로 형성하며, 포지티브(+) 전극면을 향하도록 구성함에 있어 각 단계에서 인가되는 고전압에 의한 전류밀도에 따라 그 형상을 조절할 수 있도록 구성된 침상 형태(510a)인 것에 그 특징이 있다.
또한, 네거티브(-) 전극(510)의 금속판은, 포지티브(+) 전극(550)의 동심원 바깥에 위치되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 침상 구조의 형상은 침상 구조의 정점으로부터 벌어지는 각도가 9°에서 13° 사이로 형성되도록 하고 침상 구조의 최상부의 크기는 0.08 ~ 0.12mm 사이로 형성되도록 하여 가장 최적의 네거티브 이온이 발생 되도록 할 수 있다.
즉, 네거티브(-) 전극(510)과 베이스판(502)의 포지티브(+) 전극(550) 사이의 전기장의 분포도를 균일하게 하기 위하여 상부에 형성된 도전 금속체인 네거티브(-) 전극(510)은 끝 부분의 각도를 9~13°사이로 형성하였고, 끝단 부분의 크기는 0.08~0.12mm로 형성하여 전류밀도가 끝단 부분에 많이 형성되도록 구성하였다.
이에 따라 네거티브(-) 전극은 베이스판(502)의 포지티브(+) 전극(550)을 향하도록 되어 있으며, 포지티브(+) 전극(550)은 전기장 분포가 매우 균일하도록 배열하였다. 한편, 이온 발생에 필요한 전류밀도를 높이기 위하여 네거티브(-) 전극(510)의 베릴륨-동 합금 끝 부분의 크기는 50~100㎛로 하였다.
또한, 네거티브(-) 전극(510)은 침상형태(510a) 이외에도 탄소브러쉬(Carbon brush)형태(510b)로 형성되도록 할 수도 있으며, 침상형태(510a)와 탄소브러쉬 형태(510b)를 동시에 구비할 수도 있을 것이다.
상판(501)에 형성된 네거티브(-) 전극(510)은 베이스판(502)으로 형성되는 강력한 전기장을 유도하기 위하여 상부 전극에 공급되는 표면에 고전압이 인가될 수 있도록 면적을 크게 하였다.
그리고, 네거티브(-) 전극에 베릴륨-동 합금을 사용하는 이유는 최대한 음이온을 많이 발생시키도록 하면서 고전압 방전에 의한 스파크 발생으로 인한 오존 발생량을 극소화하고, 시간에 따라 고 전류밀도에 의해 전극 끝단 마모가 일어나는 현상을 최대한 방지하여 수명이 연장되도록 함에 있다.
도 1을 참조하여 본 발명의 다른 특징을 볼 때, 일단(공기 유입) 측에서 타단(공기 유출) 측으로 진행하는 이온의 진행 방향에 대하여 전방에서 후방으로 향하면서 간격이 좁아지거나 동등한 간격으로 권선되는 하나 이상의 유도코일로 이루어지며, 전원을 공급받는 이온 유도코일부(500ic)가 더 구비된다.
즉, 이온 유도코일부(500ic)가 타단(공기 유출) 측 최외곽의 이온발생부 옆에 배치되고 이온이 방출되는 진행방향인 일단(공기 유입) 측에서 타단(공기 유출) 측 방향으로 갈수록 다수개의 유도코일의 간격이 좁아지게 권선되도록 함으로써, 회전 자기장에 의해 작은 토네이도 형태의 이온 회오리가 발생 되도록 하며 발생된 이온이 보다 멀리 전파될 수 있도록 한다.
또한, 이온 유도코일부(500ic)는 자기장이 이온의 진행 방향과 일치되는 방향으로 형성되도록 전원을 공급받는다.
이때, 하나 이상의 유도코일로 이루어진 이온 유도코일부(500ic)에 일정한 주기로 펄스 형태로 모든 유도코일에 동시에 전원을 공급 또는 중단하는 방식에 의해 이온진행을 가속화할 수 있다.
또는, 위의 자기장의 방향을 마주하여 외부에서 이온 유도코일부(500ic)를 바라보았을 때 시계방향이 되도록 유도코일에 순차적으로 토네이도 형태로 전원을 공급함으로써 회전 자기장에 의해 작은 크기의 토네이도 이온 바람이 다수개의 코일로 형성된 자기장을 통해 자연스럽게 회전 방출이 되도록 할 수 있다.
즉, 에나멜 동선 코일이 형성된 유도코일을 다수 개 배치함으로써 최종 단에 점점 더 강력한 자기장과 더 많은 공간 면적에 대해 자기장이 형성되도록 하여 시간에 따라 계속 변하는 자기장의 세기에 따라 발생된 이온들이 점점 더 가속이 되고, 또는 회전 자기장에 의해 작은 크기의 토네이도 이온 바람이 하나 이상의 코일로 형성된 자기장을 통해 자연스럽게 회전 방출이 되도록 한다.
이렇게 유도 코일들을 이온 진행방향으로 다수 개 배열하고, 유도코일들에 형성된 자기장의 방향을 마주하여 이온 유도코일부(500ic)를 보았을 때 시계방향이 되도록 순차적으로 각 유도코일에 전원을 공급함으로써 포지티브(+) 전극(550)과 네거티브(-) 전극(510) 사이에서 생성된 풍부한 이온들이 이온들 사이의 반데르발스 반발력에 의해 직진성이 배가되도록 하였다.
또한, 다수개의 유도 코일을 다단 증폭 가속된 이온의 마지막 단에 최대한 가깝게 배열함으로써 직진성 효율을 극대화하였다. 이렇게 함으로써 일단(공기 유입)측에 별도의 송풍팬을 구비하지 않고서도 생성된 이온들을 효과적으로 방출할 수 있게 된다.
상판(501)은 베이스판(502)과 가이드 기둥(504a)으로 연결 지지되고, 상판(501)은 고정되어 있거나 선택적으로 분리 가능하게 구비되도록 할 수 있다. 즉, 상판(501)과 베이스판(502)을 가이드 기둥(504a)에 고정하기 위해서는 가이드기둥(504a)에 안착된 상판(501)과 높이 조절용 원통형 부품(504c)을 너트(504b)로 고정하였다.
이와 같이 본 발명의 3차원 다단계 이온발생 및 토네이도 이온 가속기 장치는 강한 전기장에 의해 이온이 보다 더 효율적으로 생성되고 가속될 수 있으며, 마지막 이온 발생부를 통과하면서 이온 수명을 연장할 수 있는 이온 뭉치인 이온 클러스터를 대기 중으로 방출할 수 있다. 또한, 방출된 이온 클러스터는 이온 유도코일부(500ic)를 통과하면서 와류를 일으켜 대기 중으로 확산 방출될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 3차원 다단계 이온발생 및 토네이도 이온 가속기 장치는 고층빌딩, 상가, 학교, 병원, 관공서 등과 같은 집합건물의 공조기 덕트에 적용이 가능하며, 시공 환경, 풍량, 이온 발생량 등을 고려하여 장치의 수를 증가하거나 감소시키는 설계 변경을 통해 시공이 가능할 것이다.
이외에도 실내의 벽이나 바닥 또는 천장에 구비되어 이온 클러스터를 실내로 배출시키도록 구성되거나, 산소발생기, 공기조화살균기, 공기청정기 등과 같은 공기 정화 기기류에 일체로 구비되어 각 기기에서 배출되는 공기에 이온 클러스터를 함유시키도록 구성될 수 있을 것이다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
501 : 상판 502 : 베이스판
504a 504b 504c : 지지용 기둥 510 : 네거티브(-) 전극
510a : 네거티브(-) 전극의 침상형태
510b : 네거티브(-)의 전극의 탄소브러쉬형태
550 : 포지티브(+) 전극
550a : 포지티브(+) 전극의 내부 전극
550b : 포지티브(+) 전극의 외부 전극
570 : 절연 전극부 500ic : 이온유도코일부
600 : 이온 발생수단

Claims (7)

  1. 포지티브(+) 전극이 형성된 베이스판 및 이 베이스판과 대향하는 면에 구비되는 네거티브(-) 전극이 형성된 상판으로 이루어진 하나 이상의 이온발생부가 일렬로 배치되며,
    각 이온발생부에는 펄스 형태의 고전압이 인가되고, 일단 측에 위치한 이온발생부에 비해 타단 측에 위치한 이온발생부에 인가되는 고전압의 크기가 점차 증가되는 것을 특징으로 하며,
    상기 각 이온발생부를 이루는 포지티브(+) 전극의 면적은 상기 일단 측에서 상기 타단 측으로 갈수록 점점 더 커지도록 형성되는 것을 특징으로 하며,
    상기 포지티브(+) 전극은, 표면에 형성되는 플라즈마 에너지에 의해 오존 발생을 억제하기 위하여 실리콘 전극을 덮는 층의 알루미나 절연체로 구성된 것을 특징으로 하며,
    상기 타단 측 최외곽의 이온발생부 옆에 배치되고, 상기 일단 측에서 상기 타단 측 방향으로 갈수록 간격이 좁아지거나 동등한 간격으로 권선되는 하나 이상의 유도코일로 이루어지는 이온유도코일부를 포함하는 3차원 다단계 이온발생 및 토네이도 이온 가속기 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 각 이온발생부의 베이스판은, 적층형 알루미나 세라믹 기판으로 형성되며, 상기 포지티브(+) 전극은 실리콘 재질로 내부와 외부 전극을 형성하고, 상기 네거티브(-) 전극은 베릴륨-동 합금을 포함한 금속재질로 되어 있는 침상 형태 또는 탄소 브러쉬 형태인 것을 특징으로 하는 3차원 다단계 이온발생 및 토네이도 이온 가속기 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 네거티브(-) 전극은,
    상기 포지티브(+) 전극의 동심원 바깥에 위치되도록 하는 것을 특징으로 하는 3차원 다단계 이온발생 및 토네이도 이온 가속기 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 상기 이온유도코일부는,
    이온의 진행 방향인 상기 일단 측에서 상기 타단 측으로의 방향과 일치되는 방향으로 자기장이 형성되도록 전원을 공급받되, 펄스 형태로 모든 유도 코일에 전원을 동시에 공급받거나, 상기 자기장의 방향과 마주하여 이온유도코일부를 바라보았을 때 시계방향이 되도록 각 유도 코일에 순차적으로 전원을 공급받는 것을 특징으로 하는 3차원 다단계 이온발생 및 토네이도 이온 가속기 장치.
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