KR101026826B1

KR101026826B1 - 이온화 장치 및 이에 내장되는 방전 전극 조립체

Info

Publication number: KR101026826B1
Application number: KR1020040099805A
Authority: KR
Inventors: 이자키도모미; 도키타유키
Original assignee: 가부시키가이샤 키엔스
Priority date: 2003-12-02
Filing date: 2004-12-01
Publication date: 2011-04-04
Also published as: TW200520014A; US20060193100A1; KR20050053333A; TWI362682B; US20050116167A1; US7375944B2; CN1624998A; CN100568645C

Abstract

코로나 방전식의 이온화 장치는 이물질에 의한 방전 전극의 오염을 최소화하면서 이온의 발생량을 증가시키도록 구성되어 있다. 이온화 장치에 있어서, 클린 가스가 공급되는 가스 통로 유닛(11)은 전극 조립체(40)에 내부 클린 가스 통로(50, 48)를 구비하며, 클린 가스는 각각의 내부 클린 가스 통로(50, 48)를 통해 방출되어 클린 가스 흐름이 방전 전극(12)의 선단 부분을 에워싸게 된다. 전극 조립체(40)는 방전 전극(12)을 둘러싸는 가드 링(46; guard ring)을 구비하고, 이 가드 링(46)에는 분위기 공기의 자유로운 통과를 허용하는 외부 공기 유입 개구(46b)가 형성되어 있다. 방전 전극(12)의 팁을 에워싸는 클린 가스 흐름은 가드 링(46)의 외부 공기 유입 개구(46b)를 통하여 분위기 공기를 흡입하여 이온화 공기로 변화된다.

Description

이온화 장치 및 이에 내장되는 방전 전극 조립체{IONIZER AND DISCHARGE ELECTRODE ASSEMBLY MOUNTED THEREIN}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 방전 전극 바의 구조를 설명하는 도면이고,

도 2는 동일 실시예에 따른 방전 전극 바의 외형을 보여주는 사시도이고,

도 3은 방전 전극 바의 내부의 하방 영역에 배치되고 상호 연결되는 2개의 가스 통로 유닛의 사시도이고,

도 4는 전극 조립체를 포함한 가스 통로 유닛의 분해 사시도이고,

도 5는 전극 조립체의 본체의 측방 정면도이고,

도 6은 방전 전극 바의 하방 영역과 전극 조립체의 횡단면도이고,

도 7은 방전 전극 바의 회로도이고,

도 8은 전극 조립체의 일부 요소인 방전 전극의 팁(선단)의 변형예를 보여주는 부분 측방 정면도이고,

도 9는 변형예의 전극 조립체를 상부 전방에서 취한 도면이고,

도 10은 도 9의 전극 조립체를 상부 후방에서 취한 도면이고,

도 11은 도 9의 전극 조립체의 측방 정면도이고,

도 12는 도 9의 전극 조립체의 전방 정면도이고,

도 13은 도 9의 전극 조립체의 횡단면도이고,

도 14는 종래의 이온화 장치의 방전 전극 바의 구조를 설명하는 도면이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

100 : 방전 전극 바

10 : 케이스

11 : 가스 통로 유닛

12 : 방전 전극

18 : 대향 전극 플레이트

30 ; 고전압 커넥터 플레이트

32 : 도전성 연결 탭

38 : 원주 방향 플랜지

40 : 전극 조립체

41 : 전극 본체

45a : 전극 본체의 수평면

45b : 전극 본체의 경사면

46 : 가드 링

46a : 가드 링의 레그

46b : 외부 공기 유입 개구

46c : 가드 링의 링 본체

48b : 클린 가스 배출구

본 발명은 공기 중의 정전기 제어 또는 워크로부터의 전기 방전에 관한 것이다. 보다 구체적으로 말하면, 본 발명은 이온화 장치 및 이 장치에 내장되는 방전 전극 조립체에 관한 것이다.

워크로부터의 전기 방전뿐 아니라 부유 입자로부터의 전기 방전과 클린 룸에서의 청정화와 같이 공기 중의 정전기를 제어하는 데에 코로나 방전식의 이온화 장치가 널리 사용되고 있다.

도 14는 현재에 입수 가능한 DC 이온화 장치의 방전 전극 바를 도시하고 있다. 방전 전극 바(1)는 긴 관형 케이스(2)를 구비한다. 방전 전극을 각각 둘러싸는 원통형 노즐(3a, 3b)이 케이스(2)의 길이 방향을 따라 간격을 두고 케이스(2)에 부착되어 있다.

종래의 방전 전극 바(1)에 있어서는, 인접 노즐(3, 3) 사이마다 고전압원 유닛(4) 또는 제어 유닛(5)이 배치되어 있고, 각 노즐(3)로부터의 클린 가스가 케이스(2) 내측에서 연장되는 가요성 튜브(6)를 통해 공급된다. 도 14에 있어서, DC 방전 전극 바(1)의 양극 노즐은 3a로 지시되어 있고, 음극 노즐은 3b로 지시되어 있다.

노즐이 방전 전극을 둘러싸고 있는 종래의 방전 전극 바(1)에 있어서, 노즐은 방전 전극과 동일한 극의 전기로 대전된다. 따라서, 이 경우에는 노즐이 방전 전극 둘레의 전기장을 완화시켜서, 이온 발생량이 감소한다는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 노즐에 의한 이온 발생량의 감소를 억제할 수 있는 코로나 방전식의 이온화 장치와, 이 이온화 장치에 조립되는 방전 전극 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 방전 전극의 오염을 방지할 수 있는 이온화 장치와, 이 이온화 장치에 조립되는 방전 전극 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 2가지 다른 요건, 즉 방전 전극의 오염 방지 및 충분한 이온 발생량을 보장하는 이온화 장치와, 이 이온화 장치에 조립되는 방전 전극 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 방전 전극에 고전압을 인가하여 코로나 방전시킴으로서 이온화 공기를 생성하는 이온화 장치가 제공되며, 이 이온화 장치는

상기 방전 전극의 선단과 동축을 이루는 클린 가스 배출구를 구비하며,

상기 이온화 공기는 분위기 공기를 클린 가스의 흐름 내로 흡입하면서 상기 클린 가스 배출구를 통하여 클린 가스를 분출함으로써 생성된다.

본 발명의 제1 양태에 있어서, 클린 가스 배출구로부터 분출되는 클린 가스는 방전 전극 근처의 분위기 공기를 흡입하여, 분위기 공기와 함께 이온화 공기의 형태로 하향 유동한다.

종래의 이온화 장치와 달리, 본 발명의 제1 양태는 방전 전극 둘레에 노즐을 구비하지 않는다. 따라서, 본 발명의 제1 양태에 따른 이온화 장치는, 노즐을 구 비하는 종래의 이온화 장치에서 노즐의 전하에 의해 초래되었던 문제점인 방전 전극 둘레에서의 전기장 완화를 방지할 수 있으며, 이로써 이온 발생량의 저하를 방지한다. 더욱이, 클린 가스 배출구로부터 방출되는 클린 가스는 방전 전극의 팁에 인접해서 클린 가스 흐름을 형성하므로, 본 발명의 제1 양태에 따른 이온화 장치는 클린 가스 흐름의 도움으로 방전 전극의 팁이 오염되는 것을 방지한다.

방전 전극의 선단(팁)은 바람직하게는 클린 가스 배출구의 중심선 상에 위치되어 있고, 바람직하게는 클린 가스 배출구의 전방으로 돌출한다. 이 경우에, 클린 가스 배출구로부터의 클린 가스 흐름은 방전 전극의 팁을 에워싸고, 주변 공기에 대한 배리어(barrier)를 구성한다. 즉, 방전 전극의 팁이 전방으로 돌출하지만, 클린 가스 흐름은 주변 공기가 방전 전극의 팁과 직접 접촉하는 것을 방지한다. 또한, 클린 가스 흐름의 외주층은 주변 공기를 흡입하여, 방전 전극의 팁으로부터 전방으로 약간 떨어진 위치에서 주변 공기와 합쳐진다. 거기서 전체 공기가 이온화된 후에, 전방을 향해 배출된다. 따라서, 이온화 장치는, 방전 전극의 팁이 클린 가스 배출구 내측에 위치한 이온화 장치에 의해 생성되는 이온화 공기의 발생량보다 클린 가스 배출구로부터 돌출한 방전 전극의 팁으로부터 인가되는 전기장이 강하기 때문에 의해 이온화 공기의 발생량을 더 많게 할 수 있다. 동시에, 클린 가스 흐름이 주변 공기에 대한 배리어로서 기능하기 때문에 방전 전극의 돌출 팁은 주변 공기에 의한 오염으로부터 확실하게 보호된다. 따라서, 클린 가스 배출구로부터 돌출하는 방전 전극의 팁의 돌출 높이(거리)는 바람직하게는 방전 전극의 오염을 방지하는 요건과 이온화 공기의 발생량을 증가시키는 요건 사이의 유리한 밸 런스에 따라 결정된다.

본 발명의 제2 양태에 따르면, 방전 전극에 고전압을 인가하여 코로나 방전시킴으로서 이온화 공기를 생성하는 이온화 장치가 제공되며, 이 이온화 장치는

방전 전극을 지지하고, 클린 가스 흐름이 상기 방전 전극의 선단 부분을 에워싸게 하도록 클린 가스를 방출하는 가스 배출구를 구비하는 전극 지지 부재와,

상기 방전 전극의 선단으로부터 전방에 간격을 둔 위치에 마련되며, 상기 방전 전극 둘레의 이온화 가스가 통과하여 전방을 향해 유출되는 것을 허용하면서 손가락이 외측 전방으로부터 방전 전극의 선단에 접촉하는 것을 방지하는 개구가 형성되어 있는 핑거 가드와,

상기 핑거 가드를 상기 전극 지지 부재에 접속하는 복수의 레그를 포함하며,

상기 방전 전극의 선단을 에워싸는 클린 가스 흐름은, 상기 레그들 사이에 마련된 외부 공기 유입 개구를 통하여 복수의 레그에 의해 형성된 공간 내로 유입되는 분위기 공기를 흡입하면서 이온화 공기를 생성한다.

본 발명의 제2 양태에 있어서, 방전 전극의 선단(팁)은 연속 벽을 형성하는 슬리브가 방전 전극의 팁을 둘러싸고 있는 종래의 이온화 장치와 달리 간격을 두고 떨어진 레그에 의해 둘러싸여 있다. 따라서, 본 발명의 제2 양태는, 종래의 이온화 장치에 사용된 슬리브에 하전된 전기에 비교할 때 방전 전극과 동일 극성으로 레그에 하전된 전기를 감소시킨다. 이는, 본 발명의 제2 양태가 방전 전극 둘레에서의 전기장의 완화를 방지하여, 이온 발생량의 감소를 방지한다는 것을 의미하는 것이다. 또한, 클린 가스 흐름이 방전 전극의 팁을 에워싸므로, 분위기 공기에 의 한 방전 전극의 팁의 오염을 방지한다. 더욱이, 본 발명의 제2 양태에 따르면, 핑거 가드는 조작자의 손가락이 방전 전극의 팁에 우발적으로 접촉하는 것을 방지한다.

본 발명의 제2 양태에 따른 이온화 장치에 있어서, 방전 전극의 말단 부분은 바람직하게는 클린 가스 배출구의 중앙에 위치되어, 클린 가스 배출구로부터의 클린 가스 흐름이 방전 전극의 선단 부분을 에워싸는 것을 보장한다. 또한 바람직하게는, 방전 전극의 선단(팁)은 클린 가스 배출구의 전방으로 약간 돌출한다.

본 발명의 제3 양태에 따르면, 방전 전극에 고전압을 인가하여 코로나 방전시킴으로서 이온화 공기를 생성하는 이온화 장치에 분리 가능하게 조립되는 방전 전극 조립체가 제공되며, 이 방전 전극 조립체는

방전 전극과,

상기 방전 전극을 지지하고, 클린 가스 흐름이 상기 방전 전극의 선단 부분을 에워싸게 하도록 클린 가스를 방출하는 가스 배출구를 구비하는 전극 지지 부재와,

상기 핑거 가드를 상기 전극 지지 부재에 접속하는 복수의 레그와,

상기 방전 전극의 선단과 동축을 이루는 클린 가스 배출구를 포함하며,

본 발명의 제3 양태에 따른 방전 전극 조립체를 이온화 장치에 조립하면, 이온화 장치는 본 발명의 제2 양태에 따른 이온화 장치와 관련하여 언급한 효과를 달성한다. 더욱이, 방전 전극의 마모로 인하여 이온화 장치의 성능이 저하되면, 방전 전극 조립체는 마모된 방전 전극을 새로운 방전 전극으로 교체하여 이온화 장치의 초기 성능을 회복할 수 있다. 또한, 교체 중에, 방전 전극 조립체의 핑거 가드는 사용자의 손가락이 방전 전극의 팁에 우발적으로 접촉하는 것을 방지하여 조작자를 보호한다.

본 발명의 제3 양태에 따른 방전 전극 조립체에서, 방전 전극의 말단 부분은 바람직하게는 클린 가스 배출구의 중앙에 위치되어, 클린 가스 배출구로부터의 클린 가스 흐름이 방전 전극의 선단 부분을 에워싸는 것을 보장한다. 더욱 바람직하게는, 방전 전극의 선단(팁)은 클린 가스 배출구의 전방으로 약간 돌출한다.

본 발명의 보다 구체적인 양태에 따르면, 방전 전극에 고전압을 인가하여 코로나 방전시킴으로서 이온화 공기를 생성하는 이온화 장치가 제공되며, 이 이온화 장치는

상기 방전 전극을 지지하고, 상기 방전 전극의 길이 방향으로 연장되어 방전 전극의 선단 근처로부터 외부를 향하여 클린 가스를 방출하는 가스 통로를 구비하는 전극 지지 부재와,

상기 전극 지지 부재로부터 방전 전극의 길이 방향으로 소정의 거리만큼 떨어진 위치에 전극 지지 부재로부터 방출되는 클린 가스를 통과시킬 수 있는 개구가 마련되어 있는 링 본체와, 이 링 본체를 상기 전극 지지 부재에 접속하는 복수의 레그를 구비하는 가드 링을 포함하며,

상기 링 본체는 원주 방향으로 연속된 형상을 갖고, 그 직경은 손가락 끝이 들어가는 방지하기에 충분히 작으며,

상기 방전 전극의 선단을 둘러싸는 클린 가스 흐름은, 인접하는 상기 레그 사이마다 마련된 외부 공기 유입 개구를 통하여 상기 가드 링 내로 유입되는 분위기 공기를 흡입하면서 이온화 공기를 생성한다.

본 발명의 보다 구체적인 양태에 있어서, 방전 전극의 선단 부분은 바람직하게는 가스 통로의 중앙 축선에 놓이고, 방전 전극의 선단(팁)은 바람직하게는 가스 통로의 가스 배출구로부터 약간 전방으로 돌출한다.

가드 링의 일부 주요 기능은 링 본체에 의해 실행된다. 한 가지 주요 기능은, 예컨대 새로운 방전 전극으로 교체하는 중에 조작자의 손가락이 방전 전극의 팁에 접촉하는 것을 방지하는 핑거 가드로서의 기능이다. 다른 기능은, 방전 전극의 교체 시에 조작자가 손가락으로 가드 링을 잡을 때에 가드 링의 변형을 방지하도록 가드 링의 강성을 증가시키는 것이다.

도면을 참고로 하여 본 발명의 일부 실시예를 이하에서 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이온화 장치의 방전 전극 바(100)의 내부 레이아웃을 도시하고 있다. 도 2는 방전 전극 바(100)의 외형을 사시도로 도시하 고 있다.

방전 전극 바(100)는 상방 폐쇄된 역 U자형의 케이스(10)를 구비한다. 케이스(10) 내측의 하부 영역에는, 복수의 가스 통로 유닛(11)과 날카로운 단부(선단)가 있는 복수의 방전 전극(12)이 간격을 두고 배치되어 있다.

케이스(10) 내측의 상부 영역에는, 고전압 유닛(13)과 제어 유닛(14)이 배치되어 있다. 고전압 유닛(13)은 시일 박스에 수용되어 있다. 제어 유닛(14)은 전원 회로, 예컨대 디스플레이 회로 및 CPU를 구비한다. 케이스(10)의 길이 방향 둘레인 케이스(10)의 양 단부면에는 클린 가스용 포트(15)가 마련되어 있다. 이들 클린 가스용 포트를 통하여, 가스 통로 유닛(11)에 클린 가스가 공급되며, 이 클린 가스는 분위기 공기로부터 먼지, 습기, 그리고 바람직하게는 유기 화합물을 제거함으로써 얻어지는 질소 가스나 여과 공기와 같은 불활성 가스일 수 있다. 이하에서 보다 상세하게 설명하는 바와 같이, 일단 가스 통로 유닛(11) 내로 도입된 클린 가스는 방전 전극(12)을 따라 외측으로 배출된다. 그 후, 방전 전극(12)을 통과하는 클린 가스는 분위기 공기를 수반하면서 이온화 공기로 되어, 워크를 향해서 아래로 흐른다. 실록산과 같은 유기 화합물을 함유하는 가스가 방전 전극(12)에 접촉하면, 유기 화합물이 코로나 방전에 의해 분해되어, 고체로 되어 방전 전극에 부착되는 물질이 여러 이유로 낙하하는 문제가 초래된다. 그러나, 본 실시예는 유기 화합물을 함유하지 않는 클린 가스를 이용하고 클린 가스를 방전 전극(12)의 팁(tip)을 통과시킴으로써 상기 유형의 문제를 해소하고 있다.

케이스(10) 내측의 상부 영역 및 하부 영역은 이들 영역 사이에서의 공기의 유통을 실질적으로 방해하도록 길이 방향으로 연장되는 격벽(16; 도 1 참조)에 의해 분리되는 것이 바람직하다. 도면 부호 17은 방전 전극 바(100)를 다른 전극 바에 접속하기 위한 모듈형 커넥터를 수용하는 접속 단자를 지시한다. 도면 부호 18은 접지된 대향 전극 플레이트를 지시한다. 대향 전극 플레이트(18)는 실질적으로 케이스(10)의 개방 바닥을 폐쇄하도록 케이스(10)의 일부를 형성하는 부재이다.

도 3 및 도 4는 긴 형상을 갖고 케이스(10)의 길이 방향을 따라 연장되도록 위치되는 가스 통로 유닛(11)을 도시하고 있다. 도 3은 2개의 가스 통로 유닛(11)의 연결된 상태를 보여주는 사시도이고, 도 4는 하나의 가스 통로 유닛(11)의 분해 사시도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 각 가스 통로 유닛(11)의 길이 방향 둘레의 단부 벽에는 가요성 연결 튜브(20)용의 조인트(21)가 마련되어 있다. 연결 튜브(20)를 조인트(21)와 맞물리게 함으로써, 인접하는 두 가스 통로 유닛(11)을 서로 연통하게 접속할 수도 있고, 맨 끝에 있는 하나의 가스 통로 유닛(11)을 클린 가스 포트(15; 도 1 및 도 2 참조)에 서로 연통하게 접속할 수도 있다.

도 4에 잘 도시되어 있는 바와 같이, 각 가스 통로 유닛(11)은 수평 방향으로 연장되는 긴 지지 플레이트(25)와 상향 개방된 박스형 부재(26)를 포함한다. 지지 플레이트(25)는 그 바닥면에 장방형으로 연장되는 홈(27)이 형성되어 있다. 박스형 부재(26)의 상부 에지가 상기 홈(27)과 맞물려서, 클린 가스 통로(28; 도 6 참조)를 형성한다. 클린 가스 통로(28)는 박스형 부재(26)의 길이 방향 양단에서 단부벽에 형성되어 있는 전술한 조인트(21)와 연통한다.

지지 플레이트(25)는 상면에 고전압 커넥터 플레이트를 지지한다. 고전압 커넥터 플레이트(30)는 지지 플레이트(25)의 길이 방향으로 연장되는 긴 형상을 갖는다. 고전압 커넥터 플레이트(30)는 지지 플레이트(25)와 이 지지 플레이트(25)상에 배치된 고정 플레이트(31)에 의해 지지된다. 고전압 커넥터 플레이트(30)는 방전 전극(12)과 정렬되는 위치에 도전성 연결 탭(32)을 구비한다. 도시된 도전성 연결 탭(32) 대신에, 고전압 커넥터 플레이트(30)는 그 플레이트를 국부적으로 잘라서 구부림으로써 형성되는 스프링형 접촉편을 구비할 수 있다. 지지 플레이트(25)는 도전성 연결 탭(32)과 정렬되는 위치에서 수직으로 연장되는 제1 슬리브(35)를 구비한다.

박스형 부재(26)는 지지 플레이트(25)의 제1 슬리브(35)와 정렬되는 위치에 제2 슬리브(37)를 구비한다. 제2 슬리브(37)는 크리핑 거리를 확대하도록 선단에 원주 방향 플랜지(38)를 구비하는 것이 바람직하다.

도 4 및 도 6에서 도면 부호 40으로 지시하고 있는 부재는 전극 조립체이다. 전극 조립체(40)는 방전 전극(12)을 지지하기 위한 본체(41; 도 5 참조)와, 이 본체(41)의 샤프트(42)에 장착되는 부착부(43)와, 고무와 같은 탄성 재료로 제조되고 본체(41)의 샤프트(42)의 후단 부분에 장착되는 시일 부재(44)로 구성된다.

전극의 본체(41)는 방전 전극(12)의 팁에 인접하게 위치 결정된 확대 헤드부(45)를 구비한다. 확대 헤드부(45)는 방전 전극(12)의 팁을 둘러싸고, 방전 전극(12)의 주변으로부터 개구를 통하여 방출되는 공기의 용이한 진행을 보장하도록 중앙에 개구가 있는 가드 링(46)을 구비하도록 구성되는 것이 바람직하다. 확대 개구부(45)에 대한 가드 링(46)의 위치 고정과 가드 링(46) 내부로의 외부 공기 유입을 위하여, 가드 링(46)은 방전 전극(12)으로부터 소정의 거리만큼 떨어져 있고, 원주 방향으로 서로 간격을 두고 배치되는 복수의 레그(46a)를 구비한다. 레그(46a)는 확대 헤드부(45)에 연결되며, 인접하는 레그(46a, 46a) 사이마다 외부 공기 유입용 개구(46b)가 형성되어 있다.

도시되어 있는 가드 링(46)은 말단에 핑거 가드(finger guard)로서 원형 링 형상의 링 부분(46c)을 구비하고, 대체로 원통형의 외형 윤곽을 갖고 있다. 그러나, 방전 전극(12)의 둘레로부터 방출되는 공기의 용이한 진행을 보장하고 사용자의 손가락이 우발적으로 끼워지는 것을 확실하게 방지하도록 사이즈가 정해질 수 있다면, 가드 링은 다각형 형상을 갖도록 구성될 수도 있다. 또한, 가드 링(46)의 직경 사이즈는 확대 헤드부(45)의 후단의 직경 사이즈와 실질적으로 동일하거나 그보다 작을 수 있다.

각 외부 공기 유입 개구(46b)는 도면에 도시된 바와 같이 어떠한 방해물도 없이 완전히 개방될 수 있다. 그러나, 상기 유입 개구는 분위기 공기가 외부로부터 자유롭게 통과할 수 있도록 비교적 큰 치수를 갖는 망 형상일 수도 있고, 레일 형상일 수도 있다. 가드 링(46)을 설계하는 경우에는, 레그(46a)가 점유하는 면적을 최소화하고 외부 공기 유입 개구(46)의 면적을 최대화하는 것이 유리하다.

확대 헤드부(45)의 선단은 바람직하게는, 방전 전극(12)의 팁의 높이로 있는 평탄한 수평면(45a)과 이 평탄한 수평면(45a)의 외주 에지로부터 점차 하향 경사지는 경사 측면에 의해 형성되는 사다리꼴과 유사한 형태를 갖는다. 경사 측면(45b)은, 가상 수렴점이 가드 링(46)의 높이와 실질적으로 동일하거나 그보다 약간 낮을 수 있는 소정의 거리만큼 방전 전극(12)의 팁으로부터 간격을 둔 위치에서 방전 전극(12)의 축선의 가상 연장선에 위치하도록 경사지는 것이 바람직하다.

전극의 본체(41)는 방전 전극(12)의 팁 부분 둘레에 클린 가스 통로(48)를 구비한다. 클린 가스 통로(48)는 방전 전극(12)의 팁과 동축을 이루는 작은 배출구(48a)를 통하여 외부로 개방되어 있다. 즉, 방전 전극(12)은 클린 가스 통로(48)의 중심 축선과 동축을 이루고, 방전 전극(12)의 팁은 작은 배출구(48a)의 전방으로 약간 돌출한다. 전극의 본체(41)는 반경 방향으로 연장되는 입구(48b)가 형성된 샤프트(42)를 구비한다. 전극의 본체(41) 내측의 클린 가스 통로(48)는 입구(48b)를 통하여 외부와 연통한다.

전극의 본체(41)〔샤프트(42)〕를 둘러싸는 부착부(43)는 샤프트(42)와 협력하여 클린 가스 통로(50)를 형성한다. 클린 가스는 가스 통로 유닛(11) 내측의 클린 가스 통로(28)로부터 부착부(43)의 말단 근처의 공기 입구(50a)를 통하여 샤프트(42) 둘레의 클린 가스 통로(50)로 유입된다.

전극 조립체(40)가 가스 통로 유닛(11)의 제2 슬리브(37) 내로 삽입되면, 방전 전극(12)의 후단이 고전압 커넥터 플레이트(30)의 연결 탭(32) 내로 끼워지고, 고전압 커넥터 플레이트(30)와 방전 전극(12)은 전기적으로 접속된다. 동시에, 샤프트(42)의 후단에서 시일 부재(44)의 일부가 제1 슬리브(35) 내로 끼워진다. 따라서, 방전 전극(12)과 고전압 커넥터 플레이트(30) 사이의 접속 영역이 밀봉된다. 즉, 방전 전극(12)과 고전압 커넥터 플레이트(30) 사이의 결합부는 시일 부재(44) 에 의해 유닛(11) 내의 클린 가스 통로(28)로부터 기밀하게 격리되어 있기 때문에, 가스 통로 유닛(11)을 통하여 진행하는 클린 가스에 악영향을 끼치지 않는다. 도 6의 도면 부호 52는 O 링을 지시한다.

도 7은 방전 전극 바(100)의 전기 회로를 개략적으로 도시한다. 방전 전극 바(100)는 동일 방전 전극(12)으로부터 플러스 이온과 마이너스 이온을 번갈아 발생시키는 펄스 AC 이온 발생 방식을 채용한다. 방전 전극 바(100)는 플러스 고전압 발생기(80)와 마이너스 고전압 발생기(81)를 구비하고, 이들 발생기가 고전압 유닛(13)을 구성한다. 고전압 유닛(13)은 시일 박스(도시 생략)에 내장된다.

플러스 고전압 발생기(80)와 마이너스 고전압 발생기(81)는 변압기(82, 83)의 1차 코일에 연결된 자려(自勵) 발진기와, 변압기(82, 83)의 2차 코일에 연결된 증폭기/정류기 회로와 같은 부스터(86, 87)를 포함한다. 고전압 발생기(80, 81)로부터 방전 전극(12)에 이르는 라인에 보호 저항, 즉 제1 저항(T1)이 접속되어 있다.

변압기(82, 83)의 2차 코일의 접지단(GND)과 프레임 그라운드(FG) 사이에는 제2 저항(R2) 및 제3 저항(R3)이 직렬로 접속되어 있다. 대향 전극 플레이트(18)와 프레임 그라운드(FG) 사이에는 제4 저항(R4) 및 제5 저항(R5)이 직렬로 접속되어 있다.

이온 전류 검출기(88)를 이용하여 제4 저항(R4)을 통하여 흐르는 전류를 검출함으로써, 방전 전극(12) 근처의 이온 밸런스를 알 수 있다. 이온 검출기(88)를 이용하여 제3 저항(R3)을 통하여 흐르는 전류를 검출함으로써, 워크 또는 하전체 근처의 이온 밸런스를 알 수 있다. 이상 방전 전류 검출기(89)를 이용하여 제2 저항(R2)을 통하여 흐르는 전류를 검출함으로써, 방전 전극(12)과 대향 전극 플레이트(18) 또는 프레임 그라운드(FG) 사이의 이상 방전을 검출할 수 있다. CPU(14)가 이상 방전이 발생했음을 판별한 때에, CPU는 예컨대 알람 수단으로서 디스플레이 LED(90)를 점등함으로써 조작자에게 이상을 알릴 수 있다.

이상, 펄스 AC 방전 전극 바(100)로 이루어진 회로를 설명하였다. 그러나, 방전 전극 바는 상용 주파수에 의해 플러스 이온과 마이너스 이온을 번갈아 발생시키는 AC 방식일 수도 있고, 플러스 이온과 마이너스 이온을 동시에 발생시키는 SSDC 방식일 수도 있고, 플러스 이온과 마이너스 이온을 번갈아 발생시키는 펄스 DC 방식일 수도 있다.

이미 설명한 바와 같이, 방전 전극(12)은 클린 가스 통로(48)의 중심 축선과 동축을 이루며, 방전 전극(12)의 팁은 작은 가스 배출구(48a)의 중심 축선에 위치하며, 가스 배출구(48a)의 전방으로 돌출한다. 방전 전극(12)의 팁은 이온화 공기의 발생량을 증가시키기 위하여 가스 배출구(48a)의 전방으로 돌출하는 것이 유리하다. 그러나, 방전 전극(12)의 팁이 가스 배출구(48a)로부터 너무 많이 돌출하면, 주변 공기가 방전 전극(12)의 팁을 오염시키는 문제가 다시 초래된다. 따라서, 이온화 공기의 발생량과 방전 전극(12)의 오염을 방지하는 능력 사이의 밸런스를 유지하기 위하여 가스 배출구(48a)를 넘어선 방전 전극(12)의 돌출 높이를 결정하는 것이 유리하다.

공기의 자유로운 통과를 허용하는 가드 링(46)이 방전 전극(12)의 팁 둘레에 마련되는 경우에, 가드 링(46)은 방전 전극을 분리 또는 조립하는 중에 조작자가 방전 전극의 팁에 우발적으로 접촉하는 것을 방지하며, 따라서 이온화 장치의 안전성을 개선시킨다. 가드 링(46)의 이러한 기능을 보장하기 위하여, 가드 링(46)의 높이는 바람직하게는 0.5㎜ 내지 14㎜이며, 그 직경은 바람직하게는 2.5㎜ 내지 10㎜이다.

클린 가스에 의해 방전 전극(12)의 팁에 이물질이 부착되는 것을 방지하는 기능은 방전 전극의 날카로운 선단(팁)을 도 8에 도시된 바와 같이 절두 형상으로 절단함으로써 개선될 수 있다. 이러한 경우에, 전기장은 상면(12a)의 둥근 외부 가장자리 영역(도 8a의 원 영역)에 집중된다. 이 영역에서는 클린 가스가 작은 배출구(48a)로부터 강하게 분출되기 때문에, 이물질의 부착을 방지하는 클린 가스의 효과가 개선된다.

도 9 내지 도 13은 변형예의 전극 조립체(110)를 도시하고 있다. 이들 도면에 도시된 전극 조립체(110)는 부착부(43) 없이 제2 슬리브(37)에 직접 장착된다. 따라서, 전극 조립체(110)는 확대 헤드부(45)로부터 연속되는 장착부(111)를 구비한다. 장착부(111)는 제2 슬리브(37)를 수용하도록 실질적으로 환형의 오목한 웰(112; 도 10 및 도 13 참조)을 구비한다. 도면 부호 113은 O 링((52)을 수용하기 위한 홈을 지시한다.

장착부(111)의 오목한 웰(recess well; 112)의 외벽 내로 만입하도록 L형 키이 홈(114)이 형성되어 있다. 이들 키이 홈(114)은 도 10에 잘 도시된 바와 같이 장착부(111)의 후단에 개방되어 있다. 키이 홈(114)은 제2 슬리브(37) 상에 형성 된 돌기(도시 생략)를 수용한다. 전극 조립체(110)를 제2 슬리브(37)와 조립할 때에, 제2 슬리브(37)의 돌기는 전극 조립체(110)의 키이 홈(114)과 정렬되고, 제2 슬리브(37)는 전극 조립체(110)의 장착부(111)에 있는 환형의 오목한 웰(112) 내로 삽입된다. 그 후에, 전극 조립체(110)는 제2 슬리브(37)에 대해 상대 회전한다. 그 결과, 전극 조립체(110)는 제2 슬리브(37)에 대해 축방향으로 이동 불가능하게 유지된다.

전극 조립체(110)의 경우에, 클린 가스는 방전 전극 바(100)의 내부 클린 가스 통로(28; 도 6 참조)로부터 샤프트(42)의 가스 입구(48b)로 공급된다. 가스 입구(48b)를 통하여 유입되는 클린 가스는 방전 전극(12) 둘레의 가스 통로(48)를 통하여 진행하고, 그 후에 방전 전극(12)의 팁 둘레의 작은 배출구(48a)를 통하여 외부로 배출된다.

도 5 및 도 6에 도시된 전극 조립체(40)와 도 11 내지 도 13에 도시된 전극 조립체(110)에 있어서, 수평면(45a)으로부터 링 본체(46c)의 선단면에 이르는 거리는 바람직하게는 약 5㎜이다. 링 본체(46c)의 내경은 바람직하게는 약 9㎜이다. 수평면(45a)으로부터 돌출하는 방전 전극(12)의 팁의 높이는 바람직하게는 약 0.5㎜이다. 또한, 가드 링(46)의 인접 레그(46a, 46a) 사이마다 있는 4개의 외부 공기 유입 개구(46b)의 전체 면적은 바람직하게는 가상의 원주벽의 면적에 대하여 약 67%이고, 상기 원주벽의 면적은 레그(46a)가 점유하는 면적과 외부 공기 유입 개구(46b)가 점유하는 면적의 합이다. 달리 말하면, 4개의 레그(46a)의 전체 면적은 가상의 원주벽의 면적의 약 33%이다.

본 발명에 따르면, 노즐에 의한 이온 발생량의 감소를 억제할 수 있는 코로나 방전식의 이온화 장치와, 이 이온화 장치에 조립되는 방전 전극 조립체가 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 방전 전극의 오염을 방지할 수 있는 이온화 장치와, 이 이온화 장치에 조립되는 방전 전극 조립체가 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 방전 전극의 오염 방지 및 충분한 이온 발생량을 보장하는 이온화 장치와, 이 이온화 장치에 조립되는 방전 전극 조립체가 제공된다.

Claims

방전 전극에 고전압을 인가하여 코로나 방전시킴으로써 이온화 공기를 생성하는 이온화 장치에 있어서,

상기 방전 전극을 지지하고 선단 부분에서 클린 가스를 배출하기 위해 상기 방전 전극과 동축을 이루는 클린 가스 배출구를 구비한 전극 지지 부재와,

상기 방전 전극의 선단의 전방에 이격된 위치에 설치되어, 상기 방전 전극의 선단의 주위에서 이온화된 클린 가스가 전방에 유출될 수 있는 개구를 갖는 링 본체와,

상기 전극 지지 부재와 상기 링 본체에 연결되어, 상기 전극 지지 부재의 선단 부분의 둘레 방향으로 간격을 두어 설치된 복수의 레그를 포함하고,

상기 전극 지지 부재의 선단 부분의 외주 부분에서 상기 복수의 레그 중 서로 인접하는 레그들 사이에 외부 공기 유입 개구가 형성되며,

상기 전극 지지 부재는, 상기 방전 전극의 축선 방향에 대해 경사진 경사면으로서, 상기 방전 전극의 선단에서 전방으로 소정의 거리 만큼 떨어진 위치에 당해 경사면의 연장선과 상기 방전 전극의 축선을 연장한 가상 축선과의 교점이 위치하도록 경사 각도가 설정된 경사면을 가지고,

상기 클린 가스 배출구에서 배출된 클린 가스가, 상기 외부 공기 유입 개구를 통해 상기 복수의 레그로 둘러싸인 공간 안으로 유입되는 공기를 흡입하면서 이온화 공기를 생성하는 것을 특징으로 하는 이온화 장치.
제1항에 있어서,

상기 링 본체가 원형의 형상을 갖는 것인 이온화 장치.
제1항에 있어서,

상기 링 본체가 다각형의 형상을 갖는 것인 이온화 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 링 본체가 둘레 방향으로 연속되는 형상을 가지고, 손가락 끝이 들어가는 것을 방지할 수 있는 직경을 가지는 것인 이온화 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 이온화 장치는 복수의 방전 전극을 서로 간격을 두고 배치한 방전 전극 바를 포함하고,

상기 방전 전극 바에는, 그 길이 방향으로 연장되는 고전압 커넥터 플레이트가 내장되고 상기 전극 지지 부재를 삽입할 수 있는 슬리브가 구비되며,

상기 슬리브에 상기 전극 지지 부재를 삽입함으로써, 상기 방전 전극이 상기 고전압 커넥터 플레이트와 전기적으로 접속되는 것인 이온화 장치.
제5항에 있어서,

상기 슬리브의 기단에, 크리핑 거리(creeping distance)를 확대하기 위한 플랜지를 가지는 것인 이온화 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 방전 전극의 선단이, 상기 클린 가스 배출구로부터 전방으로 돌출해 있는 것인 이온화 장치.
방전 전극에 고전압을 인가하여 코로나 방전시킴으로써 이온화 공기를 생성하는 이온화 장치에 착탈 가능하게 조립되는 방전 전극 조립체로서,

방전 전극과,

상기 방전 전극을 지지하고 선단 부분에서 클린 가스를 배출하기 위해 상기 방전 전극과 동축을 이루는 클린 가스 배출구를 구비한 전극 지지 부재와,

상기 방전 전극의 선단의 전방에 이격된 위치에 설치되어, 상기 방전 전극의 선단의 주위에서 이온화된 클린 가스가 전방에 유출될 수 있는 개구를 갖는 링 본체와,

상기 전극 지지 부재와 상기 링 본체에 연결되어, 상기 전극 지지 부재의 선단 부분의 둘레 방향으로 간격을 두어 설치된 복수의 레그를 포함하고,

상기 전극 지지 부재의 선단 부분의 외주 부분에서 상기 복수의 레그 중 서로 인접하는 레그들 사이에 외부 공기 유입 개구가 형성되며,

상기 전극 지지 부재는, 상기 방전 전극의 축선 방향에 대해 경사진 경사면으로서, 상기 방전 전극의 선단에서 전방으로 소정의 거리 만큼 떨어진 위치에 당해 경사면의 연장선과 상기 방전 전극의 축선을 연장한 가상 축선과의 교점이 위치하도록 경사 각도가 설정된 경사면을 가지고,

상기 클린 가스 배출구에서 배출된 클린 가스가, 상기 외부 공기 유입 개구를 통해 상기 복수의 레그로 둘러싸인 공간 안으로 유입되는 공기를 흡입하면서 이온화 공기를 생성하는 것을 특징으로 하는 방전 전극 조립체.
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