KR101027611B1 - 유도 전극, 이온 발생 소자, 이온 발생 장치 및 전기 기기 - Google Patents

유도 전극, 이온 발생 소자, 이온 발생 장치 및 전기 기기 Download PDF

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요시노리 세꼬구찌
야스히로 이와시따
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샤프 가부시키가이샤
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T23/00Apparatus for generating ions to be introduced into non-enclosed gases, e.g. into the atmosphere

Abstract

이온 발생 소자(10)는 유도 전극(1)과, 복수의 방전 전극(2)을 갖고 있다. 유도 전극(1)은 일체의 금속판으로 이루어진다. 관통 구멍(1b)의 주연 부분이 굴곡되어 관통 구멍(1b)의 벽부의 두께(T1)가 천장판부(1a)의 판 두께(T2)보다도 두껍다. 방전 전극(2)의 바늘 형상의 선단부는 그 관통 구멍(1b)의 두께(T1)의 범위 내에 위치하고 있다. 이에 의해, 박형화를 실현할 수 있는 구조이며, 또한 방전 전극의 선단부와 유전 전극의 위치 관계의 편차에 따라 발생하는 이온 발생량의 편차를 저감시키는 것이 가능한 유도 전극, 이온 발생 소자, 이온 발생 장치 및 전기 기기를 얻을 수 있다.
방전 전극, 이온 발생량, 금속판, 관통 구멍, 유도 전극

Description

유도 전극, 이온 발생 소자, 이온 발생 장치 및 전기 기기{INDUCTION ELECTRODE, ION GENERATION ELEMENT, ION GENERATION APPARATUS, AND ELECTRIC EQUIPMENT}
본 발명은 유도 전극, 이온 발생 소자, 이온 발생 장치 및 전기 기기에 관한 것으로, 특히 바늘 형상의 방전 전극과 조합되는 판 형상의 유도 전극, 그것을 사용한 이온 발생 소자, 이온 발생 장치 및 전기 기기에 관한 것이다.
방전 전극으로서의 바늘 전극과 유도 전극으로서의 판 전극을 조합하여, 그 방전 전극과 유도 전극 사이에 고전압을 인가하면 바늘 전극의 선단부 근방의 공기가 절연 파괴를 일으켜 부분적인 방전이 발생하는 것은 일반적으로 알려져 있는데, 이 현상은 코로나 방전이라고 불리고 있다.
이 코로나 방전 현상을 이용한 이온 발생 소자가 실현되고 있다. 이온 발생 소자로서 음이온을 발생시키는 전극 구성의 일례가 일본 특개평10-199653호 공보(특허 문헌1)에 개시되어 있다. 이 일본 특개평10-199653호 공보(특허 문헌1)에는 마이너스의 고전압을 인가하는 바늘 형상 전극을 구비한 방전 전극과, 그 방전 전극에 대향하여 설치되어 접지 또는 플러스의 고전압을 인가하는 구멍 뚫린 평판 전극과, 그 구멍 뚫린 평판 전극에 설치된 원통 전극을 갖는 전극 구성이 기재되어 있다.
또한, 바늘 형상 전극을 사용한 전극 구성은 등록 실용 신안 제3028457호 공보(특허 문헌2)에도 개시되어 있다. 이 등록실용신안 제3028457호 공보(특허 문헌2)에는 바늘 형상의 코로나 발생 전극과, 원통 형상의 제1 대향 전극과, 제1 대향 전극 내에 세워 설치한 제2 대향 전극을 갖고, 또한 바늘 형상의 코로나 발생 전극의 선단부가 원통 형상의 제1 대향 전극의 일단부 개구 내에 삽입된 전극 구성이 기재되어 있다. 이 전극 구성에 있어서는, 바늘 형상의 코로나 발생 전극과 원통 형상의 대향 전극 사이에 고전압이 인가됨으로써 바늘 형상 전극의 선단부 근방에서 코로나 방전이 발생한다.
특허 문헌1:일본 특개평10-199653호 공보
특허 문헌2: 등록실용신안 제3028457호 공보
등록 실용 신안 제3028457호 공보(특허 문헌2)의 전극 구성과 같이 유도 전극을 원통 형상으로 하면 방전 전극으로서의 바늘 형상의 코로나 발생 전극이 복수가 되었을 때 원통 형상의 유도 전극도 코로나 발생 전극과 동일한 개수만큼 필요하게 된다. 또는 복수개의 원통 형상의 유도 전극을 동일 전위로 하기 위해서는 복수개의 원통 형상의 유도 전극끼리를 전기적으로 접속하는 수단이 필요하게 된다. 또한 유도 전극이 원통 형상이기 때문에, 이 전극 구성은 이온 발생 소자를 수㎜ 레벨로 하는 박형화에는 부적합하다고 생각된다.
한편, 일본 특개평10-199653호 공보(특허 문헌1)와 같이 구멍 뚫린 평판을 이용하면 방전 전극이 복수 있어도 구멍의 수를 방전 전극의 수와 동일 수로 맞추는 것은 용이하다.
그러나, 일본 특개평10-199653호 공보(특허 문헌1)의 전극 구성에서는 높이 방향(바늘 형상 전극의 길이 방향)에 있어서의 방전 전극과 구멍 뚫린 평판 전극의 위치 관계를 소정의 위치 관계로 하려고 해도 다량으로 생산하면 실제로는 그 위치 관계에 편차가 발생한다. 특히 높이 방향의 편차는 이온 성능의 편차에 크게 관여하기 때문에, 이 높이 방향의 편차를 억제하는 것이 중요하다. 구체적으로는, 방전 전극 및 구멍 뚫린 평판 전극으로의 인가 전압이 일정하면 바늘 형상 전극의 선단부가 유도 전극으로부터 멀어질수록 방전이 약해져 발생하는 이온량도 감소되어 버린다. 따라서 방전 전극의 선단부와 유도 전극의 위치 관계의 편차가 방전의 강도의 편차로 이어져, 그것이 발생하는 이온량의 편차가 된다.
본 발명은 상기한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 이온 발생 소자나 이온 발생 장치의 박형화를 실현할 수 있으며, 또한 방전 전극의 선단부와 유도 전극의 위치 관계의 편차에 의해 발생하는 이온 발생량의 편차를 저감시키는 것이 가능한 유도 전극, 이온 발생 소자, 이온 발생 장치 및 전기 기기를 제공하는 것이다.
본 발명의 유도 전극은, 방전 전극과 조합하여 코로나 방전에 의해 양이온 및 음이온 중 적어도 어느 하나를 발생시키기 위한 유도 전극으로서, 일체의 금속판으로 이루어지고, 또한 방전 전극의 개수에 대응한 복수의 관통 구멍을 갖고, 또한 관통 구멍의 주연 부분을 굴곡시킴으로써 관통 구멍의 벽부의 두께를 금속판의 판 두께보다도 두껍게 한 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 유도 전극에 따르면, 유도 전극이 일체의 금속판으로 이루어져 있기 때문에 그 두께를 얇게 할 수 있다. 또한 관통 구멍의 주연 부분을 굴곡시키고 있기 때문에, 유도 전극을 일체의 금속판으로 형성하면서도 관통 구멍의 벽부의 두께를 금속판의 판 두께보다도 두껍게 할 수 있다.
본 발명의 이온 발생 소자는 상기한 유도 전극과, 복수의 방전 전극을 구비하고 있다. 복수의 방전 전극 각각은 복수의 관통 구멍 각각에 대응하여 설치되어 있고, 또한 유도 전극의 관통 구멍의 두께의 범위 내에 바늘 형상의 선단부가 위치하고 있다.
본 발명의 이온 발생 소자에 의하면, 관통 구멍의 두께의 범위 내에 바늘 형상의 선단부를 위치시킴으로써 유도 전극과 방전 전극의 최단 거리는 방전 전극의 바늘 형상의 선단부와 유도 전극의 관통 구멍의 주연부의 거리로 된다. 여기서, 관통 구멍의 주연부의 두께는 금속판의 판 두께보다도 두껍게 되어 있기 때문에, 방전 전극의 위치가 주연부의 두께 방향으로 다소 어긋나도 그 바늘 형상의 선단부는 관통 구멍의 두께의 범위 내에 머문다. 이 때문에, 유도 전극과 방전 전극의 최단 거리는 방전 전극의 바늘 형상의 선단부와 유도 전극의 관통 구멍의 주연부의 거리인 채로 유지되며, 위치 관계의 편차에 의해 발생하는 이온 발생량의 편차를 저감시키는 것이 가능해진다.
또한 관통 구멍의 벽부의 두께를 금속판의 판 두께보다도 두껍게 하기 때문에, 금속판과는 별개의 통 형상 전극 부재를 준비할 필요가 없어 부재 개수를 줄일 수 있다.
상기한 이온 발생 소자에 있어서 바람직하게는 유도 전극과 방전 전극 양쪽을 지지하는 기판이 더 구비되어 있다.
이 기판에 의해, 유도 전극과 방전 전극 양쪽이 서로 위치 결정되어 지지되기 때문에, 유도 전극과 방전 전극의 위치 관계의 편차를 억제할 수 있다.
상기한 이온 발생 소자에 있어서 바람직하게는, 기판은 방전 전극을 지지하기 위한 제1 관통 구멍과, 유도 전극을 지지하기 위한 제2 관통 구멍을 갖고 있다. 방전 전극은, 제1 관통 구멍에 삽입되어 기판을 관통한 상태로 기판에 지지되어 있다. 유도 전극은 금속판을 굴곡시킨 기판 삽입부를 갖고, 또한 기판 삽입부가 제2 관통 구멍에 삽입되어 기판을 관통한 상태로 기판에 지지되어 있다.
이와 같이 하여 방전 전극과 유도 전극이 기판에 지지되는 동시에, 기판의 이면측으로부터 돌출된 방전 전극의 단부 및 유도 전극의 기판 삽입부 각각에 전기 회로 등을 전기적으로 접속하는 것이 가능해진다.
상기한 이온 발생 소자에 있어서 바람직하게는, 유도 전극은 금속판을 굴곡시킨 기판 지지부를 갖고 있다. 유도 전극이 기판에 지지된 상태로 기판 지지부의 단부가 기판의 표면에 접촉되어 있다.
이렇게 기판 지지부의 단부를 기판의 표면에 접촉시킴으로써 유도 전극을 기판에 대하여 위치 결정할 수 있기 때문에, 유도 전극과 방전 전극의 위치 관계의 편차를 더 억제할 수 있다.
또한 기판 지지부의 단부를 기판에 관통시키지 않고 표면에 접촉시키기만 함으로써 방전 전극과의 절연 거리를 확보하는 것이 용이해진다.
상기한 이온 발생 소자에 있어서 바람직하게는, 복수의 방전 전극은 양이온을 발생시키는 방전 전극과, 음이온을 발생시키는 방전 전극을 갖고 있다.
양이온 및 음이온의 양쪽 극성의 이온을 방출하여 공기 중의 양이온인 H+(H2O)m(m은 임의의 자연수)와, 음이온인 O2 -(H2O)n(n은 임의의 자연수)를 대략 동등량 발생시킴으로써 양쪽 이온이 공기 중을 부유하는 곰팡이균이나 바이러스의 주위를 둘러싸, 그 때에 생성되는 활성종의 수산화래디컬(·OH)의 작용에 의해 부유 곰팡이균 등을 제거하는 것이 가능해진다.
본 발명의 이온 발생 장치는, 상기한 이온 발생 소자와, 입력 전압을 승압하여 유도 전극 및 방전 전극에 고전압을 인가하기 위한 고전압 발생 회로부와, 입력 전압을 받아 고전압 발생 회로부를 구동시키는 구동 회로부를 구비하고 있다.
본 발명의 이온 발생 장치에 의하면, 고전압 발생 회로부가 구동 회로부에 의해 구동 제어됨으로써 유도 전극 및 방전 전극에 고전압을 인가하기 때문에 상기한 이온 발생 소자에 있어서 코로나 방전을 발생시켜 이온을 발생시킬 수 있다.
본 발명의 전기 기기는 상기한 이온 발생 장치와, 그 이온 발생 장치에서 발생한 양이온 및 음이온 중 적어도 어느 하나를 기류에 실어 보내기 위한 송풍부를 구비하고 있다.
본 발명의 전기 기기에 따르면, 이온 발생 장치에서 발생한 이온을 송풍부에 의해 기류에 실어 보낼 수 있기 때문에, 예를 들어 공조 기기에 있어서 기체 밖으로 이온을 방출할 수 있으며, 또한 냉장 기기에 있어서 고내 또는 고외로 이온을 방출할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 유도 전극의 형상과 바늘 형상의 방전 전극의 배치에 의해 박형화를 실현할 수 있으며, 또한 방전 전극의 선단부와 유도 전극의 위치 관계의 두께 방향의 편차가 발생해도 방전을 안정시켜, 발생하는 이온량을 안정시킬 수 있다. 또한 양·음 양쪽 이온을 발생시키는 것을 전제로 한 박형이면서 이온량을 안정시키는 효과를 얻을 수 있다.
도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 유도 전극의 구성을 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도2는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 유도 전극의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도3은 도2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 자른 개략적인 단면도이다.
도4는 도1 내지 도3에 도시하는 유도 전극을 사용한 이온 발생 소자의 구성을 개략적으로 도시하는 분해 사시도이다.
도5는 도1 내지 도3에 도시하는 유도 전극을 사용한 이온 발생 소자의 구성을 개략적으로 도시하는 조립 사시도이다.
도6은 도5의 Ⅵ-Ⅵ 선을 따라 자른 개략적인 단면도이다.
도7은 도6의 P부를 확대하여 도시하는 확대 단면도이다.
도8은 도4 내지 도7에 도시하는 이온 발생 소자를 사용한 이온 발생 장치의 기능 블록을 도시하는 도면이다.
도9는 도8에 도시하는 이온 발생 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도1O은 도8 및 도9에 도시하는 이온 발생 장치를 사용한 공기 청정기의 구성을 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도11은 도10에 도시하는 공기 청정기에 이온 발생 장치를 배치한 모습을 도시하는 공기 청정기의 분해도이다.
<부호의 설명>
1 : 유도 전극
1a : 천장판부
1b : 관통 구멍
1c : 굴곡부
1d : 기판 삽입부
1d1 : 지지 부분
1d2 : 기판 삽입부
1e : 기판 지지부
2 : 방전 전극
3 : 기판
3a, 3b : 관통 구멍
4 : 땜납
10 : 이온 발생 소자
20 : 이온 발생 장치
21 : 케이스
21a : 이온 발생부(구멍)
22 : 전원 입력 커넥터
23 : 구동 회로
24 : 고전압 발생 회로
25 : 플러스 고전압 생성 회로
26 : 마이너스 고전압 생성 회로
30 : 공기 청정기
31 : 전방면 패널
32 : 본체
33 : 분출구
34 : 공기 도입구
35 : 팬용 케이싱
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면에 기초하여 설명한다.
우선 본 실시 형태에 있어서의 유도 전극의 구성에 대하여 설명한다.
도1 및 도2는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 유도 전극의 구성을 개략 적으로 도시하는 사시도 및 하면도이다. 또한 도3은 도2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 자른 개략적인 단면도이다.
도1 내지 도3을 참조하면, 본 실시 형태의 유도 전극(1)은 바늘 형상의 방전 전극과 조합하여 코로나 방전에 의해 양이온 및 음이온 중 적어도 어느 하나를 발생시키기 위한 것이다. 이 유도 전극(1)은 일체의 금속판으로 이루어져 있으며, 또한 방전 전극의 개수에 대응하여 천장판부(1a)에 형성된 복수의 관통 구멍(1b)을 갖고 있다. 이 관통 구멍(1b)은, 코로나 방전에 의해 발생하는 이온을 이온 발생 소자의 외부로 방출하기 위한 개구부이다.
본 실시 형태에서는 관통 구멍(1b)의 개수는 예를 들어 2개이며, 관통 구멍(1b)의 평면 형상은, 예를 들어 원형이다. 관통 구멍(1b)의 주연 부분은, 예를 들어 드로잉 가공 등의 공법에 의해 금속판을 천장판부(1a)에 대하여 굴곡시킨 굴곡부(1c)로 되어 있다. 이 굴곡부(1c)에 의해 관통 구멍(1b)의 주연의 벽부의 두께(T1)가 천장판부(1a)의 판 두께(T2)보다도 두껍게 되어 있다.
또한 유도 전극(1)은, 예를 들어 양단부에 금속판의 일부를 천장판부(1a)에 대하여 굴곡시킨 기판 삽입부(1d)를 갖고 있다. 이 기판 삽입부(1d)는 폭이 넓은 지지 부분(1d1)과, 폭이 좁은 삽입 부분(1d2)을 갖고 있다. 지지 부분(1d1)의 한 쪽 단부는 천장판부(1a)에 연결되어 있으며, 다른 쪽 단부는 삽입 부분(1d2)에 연결되어 있다.
또한 유도 전극(1)은, 금속판의 일부를 천장판부(1a)에 대하여 굴곡시킨 기 판 지지부(1e)를 가져도 된다. 이 기판 지지부(1e)는 기판 삽입부(1d)의 굴곡 방향과 동일한 방향(도3에 있어서 하측)으로 굴곡되어 있다. 기판 지지부(1e)의 절곡 방향의 길이(L2)는 기판 삽입부(1d)의 지지 부분(1d1)의 절곡 방향의 길이(L1)와 대략 동일하다.
또한 굴곡부(1c)는 기판 삽입부(1d) 및 기판 지지부(1e)와 동일한 방향(도3에 있어서 하측)으로 절곡되어 있어도 되고, 또한 기판 삽입부(1d) 및 기판 지지부(1e)와 역방향(도3에 있어서 상측)으로 절곡되어 있어도 된다. 또한 굴곡부(1c), 기판 삽입부(1d) 및 기판 지지부(1e)는 천장판부(1a)에 대하여, 예를 들어 대략 직각으로 굴곡되어 있다.
본 실시 형태의 유도 전극(1)에 의하면 유도 전극(1)이 일체의 금속판으로 이루어져 있기 때문에 그 두께를 얇게 할 수 있다. 이에 의해, 박형화를 실현할 수 있다. 또한 관통 구멍(1b)의 주연 부분을 굴곡부(1c)와 같이 굴곡시키고 있기 때문에 유도 전극(1)을 일체의 금속판으로 형성하면서도, 관통 구멍(1b)의 벽부의 두께(T1)를 천장판부(1a)의 판 두께(T2)보다도 두껍게 할 수 있다. 이에 의해, 방전 전극의 선단부와 유도 전극(1)의 위치 관계의 편차에 의해 발생하는 이온 발생량의 편차를 저감시키는 것이 가능해진다. 또한 관통 구멍(1b)의 벽부의 두께(T1)를 금속판의 판 두께(T2)보다도 두껍게 하기 때문에 금속판과는 별개의 통 형상 전극 부재를 준비할 필요가 없어 부재 개수를 줄일 수도 있다.
다음에, 상기한 유도 전극을 사용한 이온 발생 소자의 구성에 대하여 설명한 다.
도4 및 도5는 도1 내지 도3에 도시하는 유도 전극을 사용한 이온 발생 소자의 구성을 개략적으로 도시하는 분해 사시도 및 조립 사시도이다. 도6은 도5의 Ⅵ-Ⅵ선을 따라 자른 개략적인 단면도이다. 또한 도7은 도6의 P부를 확대하여 도시하는 확대 단면도이다.
도4 내지 도6을 참조하면, 이온 발생 소자(10)는 상기한 유도 전극(1)과, 방전 전극(2)과, 기판(3)을 갖고 있다. 방전 전극(2)은 바늘 형상의 선단부를 갖고 있다. 기판(3)은 방전 전극(2)을 삽입 관통시키기 위한 관통 구멍(3a)과, 기판 삽입부(1d)의 삽입 부분(1d2)을 삽입 관통시키기 위한 관통 구멍(3b)을 갖고 있다.
바늘 형상의 방전 전극(2)은 관통 구멍(3a)에 삽입 또는 압입되어 기판(3)을 관통한 상태로 기판(3)에 지지되어 있다. 이에 의해, 방전 전극(2)의 바늘 형상의 한 쪽 단부는 기판(3)의 표면측으로 돌출되어 있으며, 또한 기판(3)의 이면측으로 돌출된 다른 쪽 단부에는 땜납(4)에 의해 리드선이나 배선 패턴을 전기적으로 접속하는 것이 가능해진다.
유도 전극(1)의 삽입 부분(1d2)은 관통 구멍(3b)에 삽입되어 기판(3)을 관통한 상태로 기판(3)에 지지되어 있다. 또한 기판(3)의 이면측으로 돌출된 삽입 부분(1d2)의 선단부에는 땜납(4)에 의해 리드선이나 배선 패턴을 전기적으로 접속하는 것이 가능하다.
유도 전극(1)이 기판(3)에 지지된 상태로 지지 부분(1d1)과 삽입 부분(1d2) 의 경계에 있는 단차부가 기판(3)의 표면에 접촉된다. 이에 의해 유도 전극(1)의 천장판부(1a)는 기판(3)에 대하여 소정의 거리를 유지하며 지지되어 있다. 또한 유도 전극(1)의 기판 지지부(1e)의 선단부가 기판(3)의 표면에 보조적으로 접촉되어 있다. 즉, 기판 삽입부(1d)와 기판 지지부(1e)에 의해 유도 전극(1)은 기판(3)에 대하여 그 두께 방향으로 위치 결정하는 것이 가능하다.
또한 유도 전극(1)이 기판(3)에 지지된 상태로 방전 전극(2)은 그 바늘 형상의 선단부가 도2에 도시한 바와 같이 원형의 관통 구멍(1b)의 중심(C)에 위치하도록 하면서 또한 도7에 도시한 바와 같이 관통 구멍(1b)의 주연부의 두께[즉 굴곡부(1c)의 굴곡 길이](T1)의 범위 내에 위치하도록 배치되어 있다.
치수 상의 일례로서, 관통 구멍(1b)의 주연부의 두께[즉 굴곡부(1c)의 굴곡 길이](T1)는 1㎜ 이상 2㎜ 이하 정도이며, 판 형상의 유도 전극(1)의 판 두께(T2)는 0.5㎜ 이상 1㎜ 이하 정도이다. 또한 기판(3) 상면부터 유도 전극(1)의 표면까지의 두께(T3)는 2㎜ 이상 4㎜ 이하 정도이다. 이에 의해, 이 이온 발생 소자(10)를 내부에 수용한 이온 발생 장치(20)의 두께(T4)를 5㎜ 이상 8㎜ 이하 정도로 박형화할 수 있다.
바늘 형상의 방전 전극(2)을 기판(3)에 삽입할 때 비록 제조 지그를 사용했다고 해도 방전 전극(2)의 바늘 형상의 선단부와 유도 전극(1)의 거리 관계에는 오차나 편차는 발생한다. 그 편차 폭을 고려하여 유도 전극(1)의 관통 구멍(1b)의 주연부의 두께(T1)의 크기는 결정된다. 바늘 형상의 방전 전극(2)을 기판(3)에 삽입할 때의 방전 전극(2)의 바늘 형상의 선단부와 유도 전극(1)의 관통 구멍(1b)의 제조 상의 위치 어긋남의 최대, 최소가 두께(T1) 범위 내가 되도록 한다. 이에 의해, 방전 전극(2)의 바늘 형상의 선단부를 유도 전극(1)의 관통 구멍(1b)의 두께(T1)의 범위 내에 위치하도록 제어할 수 있다.
양이온 또는 음이온 중 어느 한 쪽의 극성의 이온을 발생시키는 경우, 이온을 발생시키는 방전 전극(2)의 바늘 형상의 선단부 위치를 유도 전극(1)의 관통 구멍(1b)의 중심에 맞추고, 또한 유도 전극(1)의 관통 구멍(1b)의 두께(T1)의 범위 내에 배치함으로써 유도 전극(1)과 방전 전극(2)의 바늘 형상의 선단부가 공기 공간을 사이에 두고 대향하도록 한다.
또한 양이온과 음이온의 양쪽 극성의 이온을 방출시키기 위해서는, 양이온을 발생시키는 방전 전극(2)의 바늘 형상의 선단부 위치와 음이온을 발생시키는 방전 전극(2)의 바늘 형상의 선단부 위치 각각을 서로 소정의 거리를 확보하며 배치하고, 또한 유도 전극(1)의 관통 구멍(1b)의 중심에 맞추고, 또한 유도 전극(1)의 관통 구멍(1b)의 두께(T1)의 범위 내에 배치함으로써 유도 전극(1)과 방전 전극(2)의 바늘 형상의 선단부가 공기 공간을 사이에 두고 대향하도록 한다.
상기한 이온 발생 소자(10)에 있어서, 판 형상의 유도 전극(1)과 바늘 형상의 방전 전극(2)을 상기와 같이 소정의 거리를 확보하며 배치하고, 유도 전극(1)과 방전 전극(2) 사이에 고전압을 인가하면 바늘 형상의 방전 전극(2)의 선단부에서 코로나 방전이 발생한다. 이 코로나 방전에 의해 양이온 및 음이온 중 적어도 어느 한 쪽의 이온이 발생하여, 이 이온이 유도 전극(1)에 형성된 관통 구멍(1b)으로부터 이온 발생 소자(10)의 외부로 방출된다. 또한 송풍을 가함으로써 더 효과적 으로 이온을 방출하는 것이 가능해진다.
여기서, 양이온은 수소 이온(H+) 주위에 복수의 물분자가 부수된 클러스터 이온이며, H+(H2O)m(m은 임의의 자연수)로서 나타낸다. 또한 음이온은 산소 이온(O2 -) 주위에 복수의 물분자가 부수된 클러스터 이온이며, O2 -(H2O)n(n은 임의의 자연수)로서 나타낸다.
본 실시 형태의 이온 발생 소자(10)에 따르면, 도7에 도시한 바와 같이 관통 구멍(1b)의 두께(T1)의 범위 내에 방전 전극(2)의 바늘 형상의 선단부를 위치시킴으로써 유도 전극(1)과 방전 전극(2)의 최단 거리는 방전 전극(2)의 바늘 형상의 선단부와 유도 전극(1)의 관통 구멍(1b)의 주연부의 거리(S)가 된다. 여기서, 관통 구멍(1b)의 주연부의 두께(T1)는 천장판부(1a)의 판 두께(T2)보다도 두껍게 되어 있기 때문에 방전 전극(2)의 위치가 주연부의 두께 방향(화살표 D방향)으로 다소 어긋나도 그 바늘 형상의 선단부는 관통 구멍(1b)의 두께의 범위 내에 머문다. 이 때문에, 유도 전극(1)과 방전 전극(2)의 최단 거리는 방전 전극(2)의 바늘 형상의 선단부와 유도 전극(1)의 관통 구멍(1b)의 주연부의 거리(S)인 채로 유지되며, 방전의 강도는 그다지 변하지 않아, 발생하는 이온량의 편차는 작다. 따라서, 유도 전극(1)과 방전 전극(2)에 두께 방향의 위치 관계의 편차가 발생해도 그 위치 관계의 편차에 의해 발생하는 이온 발생량의 편차를 저감시키는 것이 가능해진다.
또한 가령 방전 전극(2)의 바늘 형상의 선단부가 관통 구멍(1b)의 두께의 범 위를 벗어난 경우에는 그 바늘 형상의 선단부와 유도 전극(1)의 최단 거리가 상기한 거리(S)보다 커지기 때문에, 방전이 약해져 발생하는 이온량이 감소한다. 또한 가령 방전 전극(2)의 바늘 형상의 선단부가 관통 구멍(1b)의 두께의 범위를 벗어나 관통 구멍(1b)보다도 상방으로 돌출된 경우에는 방전 전극(2)의 선단부가 이온 발생 소자(10)의 외부에 노출되어, 기계적인 변형을 받기 쉬워진다.
또한 기판(3)에 의해, 유도 전극(1)과 방전 전극(2)의 양쪽이 서로 위치 결정되어 지지되기 때문에 유도 전극(1)과 방전 전극(2)의 위치 관계의 편차를 억제할 수 있다.
또한 방전 전극(2) 및 기판 삽입부(1d2) 각각이 기판(3)을 관통하여 기판(3)에 지지되어 있다. 이와 같이 하여 유도 전극(1)과 방전 전극(2)이 기판(3)에 지지되는 동시에 기판(3)의 이면측으로부터 돌출된 방전 전극(2)의 단부 및 유도 전극(1)의 기판 삽입부(1d2) 각각에 전기 회로 등을 전기적으로 접속하는 것이 가능해진다.
또한 기판 지지부(1e)의 단부를 기판(3)의 표면에 접촉시킴으로써 유도 전극(1)을 기판(3)에 대하여 위치 결정할 수 있기 때문에 유도 전극(1)과 방전 전극(2)의 위치 관계의 편차를 더 억제할 수 있다. 또는 기판 지지부(1e)의 단부를 기판(3)을 관통시키지 않고 표면에 접촉시키기만 함으로써 방전 전극(2)과의 절연 거리를 확보하는 것이 용이해진다.
또한 양이온 및 음이온의 양쪽 극성의 이온을 방출하면 공기 중의 양이온인 H+(H2O)m(m은 임의의 자연수)와, 음이온인 O2 -(H2O)n(n은 임의의 자연수)를 대략 동등량 발생시킴으로써 양쪽 이온이 공기 중을 부유하는 곰팡이균이나 바이러스 주위를 둘러싸서, 그 때에 생성되는 활성종의 수산화래디컬(·OH)의 작용에 의해 부유 곰팡이균 등을 제거하는 것이 가능해진다.
다음에, 상기한 이온 발생 소자를 사용한 이온 발생 장치의 구성에 대하여 설명한다.
도8은 도4 내지 도7에 도시하는 이온 발생 소자를 사용한 이온 발생 장치의 기능 블록을 도시하는 도면이다. 또는 도9는, 도8에 도시하는 이온 발생 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도8 및 도9를 참조하면 이온 발생 장치(20)는, 예를 들어 도4 내지 도7에 도시하는 이온 발생 소자(10)와, 케이스(21)와, 전원 입력 커넥터(22)와, 구동 회로(23)와, 고전압 발생 회로(24)와, 플러스 고전압 생성 회로(25)와, 마이너스 고전압 생성 회로(26)를 갖고 있다. 전원 입력 커넥터(22)는 입력 전원으로서의 직류 전원이나 상용 교류 전원의 공급을 받는다. 이 전원 입력 커넥터(22)를 통하여 입력 전압을 공급받은 구동 회로(23)는 고전압 발생 회로(24)를 구동시킴으로써 입력 전압을 승압시켜 고전압을 발생시킨다. 고전압 발생 회로(24)의 일단부는 유도 전극(1)에 전기적으로 접속되어 있다. 또는 고전압 발생 회로(24)는 플러스 고전압 생성 회로(25)를 통하여 양이온을 발생시키는 바늘 형상의 방전 전극(2)으로 유도 전극(1)에 대하여 정극성의 고전압을 인가하고, 또한 마이너스 고전압 생성 회 로(26)를 통하여 음이온을 발생시키는 바늘 형상의 방전 전극(2)으로 유도 전극(1)에 대하여 부극성의 고전압을 인가한다.
케이스(21)는 이온 발생 소자(10), 전원 입력 커넥터(22), 구동 회로(23), 고전압 발생 회로(24), 플러스 고전압 생성 회로(25) 및 마이너스 고전압 생성 회로(26)를 내부에 수용하고 있다. 전원 입력 커넥터(22)는 외부의 입력 전원의 공급을 받기 위해 케이스(21)의 외부에 노출되어 있다.
또는 케이스(21)는 이온 발생 소자(10)의 관통 구멍(1b)에 대향하는 벽부에 구멍(21a)을 갖고 있다. 이에 의해, 이온 발생 소자(10)에서 발생한 이온이 이 구멍(21a)을 통하여 이온 발생 장치(20)의 외부로 방출된다. 상기와 같이 이온 발생 소자(10)의 한 쪽의 방전 전극(2)은 양이온을 발생시키는 것이며, 다른 쪽의 방전 전극(2)은 음이온을 발생시키는 것이기 때문에, 케이스에 형성된 한 쪽 구멍(21a)은 양이온 발생부가 되고, 다른 쪽 구멍(21a)은 음이온 발생부가 된다.
이 이온 발생 장치(20)의 두께(T4)는 5㎜ 이상 8㎜ 이하이다.
상기한 이온 발생 장치에 있어서는, 한 쪽의 방전 전극(2)의 선단부에서는 플러스 코로나 방전을 발생시켜 양이온을 발생시키고, 다른 쪽의 방전 전극(2)의 선단부에서는 마이너스 코로나 방전을 발생시켜 음이온을 발생시킨다. 인가하는 파형은 여기에서는 특별히 상관없으며, 직류, 정부(正負)로 바이어스된 교류 파형이나 정부로 바이어스된 펄스 파형 등의 고전압으로 한다. 전압값은 방전을 발생시키기에 충분하며, 소정의 이온종은 생성시키는 전압 영역을 선정한다.
다음에, 상기한 이온 발생 장치를 사용한 전기 기기의 일례로서 공기 청정기 의 구성에 대하여 설명한다.
도10은 도8 및 도9에 도시하는 이온 발생 장치를 사용한 공기 청정기의 구성을 개략적으로 도시하는 사시도이다. 또는 도11은 도10에 도시하는 공기 청정기에 이온 발생 장치를 배치한 모습을 도시하는 공기 청정기의 분해도이다.
도10 및 도11을 참조하면 공기 청정기(30)는 전방면 패널(31)과 본체(32)를 갖고 있다. 본체(32)의 후방 상부에는 분출구(33)가 형성되어 있어, 이 분출구(33)로부터 이온을 포함하는 청정한 공기가 실내로 공급된다. 본체(32)의 중심에는 공기 도입구(34)가 형성되어 있다. 공기 청정기(30)의 전방면의 공기 도입구(34)로부터 끌어들여진 공기가 도시하지 않은 필터를 통과함으로써 청정화된다. 청정화된 공기는 팬용 케이싱(35)을 통하여 분출구(33)로부터 외부로 공급된다.
청정화된 공기의 통과 경로를 형성하는 팬용 케이싱(35)의 일부에 도8 및 도9에 도시하는 이온 발생 장치(20)가 설치되어 있다. 이온 발생 장치(20)는 그 이온 발생부가 되는 구멍(21a)으로부터 이온을 상기한 공기류로 방출할 수 있도록 배치되어 있다. 이온 발생 장치(20)의 배치의 예로서, 공기의 통과 경로 내이며, 분출구(33)에 비교적 가까운 위치(P1), 비교적 먼 위치(P2) 등의 위치를 생각할 수 있다. 이렇게 이온 발생 장치(20)의 이온 발생부(21a)로 송풍을 통과시킴으로써 분출구(33)로부터 청정한 공기와 함께 외부로 이온을 공급하는 이온 발생 기능을 공기 청정기(30)에 갖게 하는 것이 가능해진다.
본 실시 형태의 공기 청정기(30)에 따르면, 이온 발생 장치(20)에서 발생한 이온을 송풍부(공기의 통과 경로)에 의해 기류에 실어 보낼 수 있기 때문에, 기체 밖으로 이온을 방출할 수 있다.
또한 본 실시 형태에 있어서는 전기 기기의 일례로서 공기 청정기에 관하여 설명했으나, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니며, 전기 기기는 이외에 공기 조화기(에어 컨디셔너), 냉장 기기, 청소기, 가습기, 제습기, 전기 팬 히터 등이어도 되고, 이온을 기류에 실어 보내기 위한 송풍부를 갖는 전기 기기이어도 된다.
금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라 청구범위에 의해 기재되며, 청구 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
본 발명은 바늘 형상의 방전 전극과 조합되는 판 형상의 유도 전극, 그것을 사용한 이온 발생 소자, 이온 발생 장치 및 전기 기기에 특히 유리하게 적용될 수 있다.

Claims (8)

  1. 유도 전극(1)과 복수의 방전 전극(2)을 구비한 이온 발생 소자로서,
    상기 유도 전극은, 방전 전극(2)과 조합하여 코로나 방전에 의해 양이온 및 음이온 중 적어도 어느 하나를 발생시키고, 일체의 금속판으로 이루어지고, 상기 방전 전극의 개수에 대응하는 복수의 관통 구멍(1b)을 갖고 - 상기 관통 구멍의 주연 부분을 굴곡시킴으로써 상기 관통 구멍의 벽부의 두께는 상기 금속판의 판 두께보다도 두꺼움-,
    상기 복수의 방전 전극은, 각각이 상기 복수의 관통 구멍(1b) 각각에 대응하여 설치되고, 상기 유도 전극의 상기 관통 구멍의 두께의 범위 내에 바늘 형상의 선단부가 위치하는 것을 특징으로 하는,
    이온 발생 소자.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유도 전극(1)과 상기 방전 전극(2)의 양쪽을 지지하는 기판을 더 구비한 것을 특징으로 하는,
    이온 발생 소자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기판(3)은 상기 방전 전극(2)을 지지하기 위한 제1 관통 구멍(3a)과, 상기 유도 전극(1)을 지지하기 위한 제2 관통 구멍(3b)을 갖고,
    상기 방전 전극은 상기 제1 관통 구멍에 삽입되어 상기 기판을 관통한 상태로 상기 기판에 지지되어 있으며,
    상기 유도 전극은 상기 금속판을 굴곡시킨 기판 삽입부(1d)를 갖고, 또한 상기 기판 삽입부가 상기 제2 관통 구멍에 삽입되어 상기 기판을 관통한 상태로 상기 기판에 지지되어 있는 것을 특징으로 하는,
    이온 발생 소자.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 유도 전극(1)은 상기 금속판을 굴곡시킨 기판 지지부(1e)를 갖고,
    상기 유도 전극이 상기 기판(3)에 지지된 상태로 상기 기판 지지부의 단부가 상기 기판의 표면에 접촉되어 있는 것을 특징으로 하는,
    이온 발생 소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 방전 전극(2)은 양이온을 발생시키는 방전 전극과, 음이온을 발생시키는 방전 전극을 갖는 것을 특징으로 하는,
    이온 발생 소자.
  7. 제1항에 기재된 상기 이온 발생 소자(10)와,
    입력 전압을 승압하여 상기 유도 전극(1) 및 상기 방전 전극(2)에 고전압을 인가하기 위한 고전압 발생 회로부(24)와,
    상기 입력 전압을 받아 상기 고전압 발생 회로부를 구동시키는 구동 회로부(23)를 구비한 이온 발생 장치.
  8. 제7항에 기재된 상기 이온 발생 장치(20)와,
    상기 이온 발생 장치에서 발생한 양이온 및 음이온 중 적어도 어느 하나를 기류에 실어 보내기 위한 송풍부를 구비한 전기 기기.
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