KR101111468B1

KR101111468B1 - 이온 생성 장치

Info

Publication number: KR101111468B1
Application number: KR1020057022053A
Authority: KR
Inventors: 겐키치 이즈미; 지안민 시
Original assignee: 시시도 세이덴기 가부시키가이샤
Priority date: 2003-06-05
Filing date: 2004-06-02
Publication date: 2012-02-21
Also published as: JP4512037B2; US20060232908A1; JPWO2004109875A1; KR20060016086A; TWI394337B; US7375945B2; TW200503371A; WO2004109875A1

Abstract

방전 침(2)과, 방전 침(2)에 대향한 대향 전극(3) 및 교류 고압 전원(4)으로 이루어지며, 교류 고압 전원(4)에 의해 방전 침(2)과 대향 전극(3) 사이에 고전압이 인가되었을 때 코로나 방전을 발생시켜 양음의 공기 이온을 생성하는 이온 생성 장치에 있어서, 교류 고압 전원(4)은 고주파 발진기(7)와 압전 트랜스포머(9)를 구비하여 고주파 전압을 출력한다. 교류 고압 전원(4)의 고압 출력선(4a)과 방전 침(2) 사이에 절연물(5)을 개재 장착하여 이들을 용량 결합하고, 방전 침(2)으로부터 방전 가능하도록 한다. 바람직하게는, 대향 전극(3)의 표면을 절연물로 피복한다. 이에 따라, 장치 구성을 소형이고 경량인 것으로 하면서 양음의 공기 이온의 양의 밸런스와 그 안정성을 높인다.

방전 침, 대향 전극, 교류 고압 전원, 코로나 방전, 공기 이온, 절연물, 밸런스, 제전, 중화

Description

이온 생성 장치{ION GENERATOR}

본 발명은 대전 물체의 정전기를 중화하여 제전하는 데 적합한 양 및 음의 공기 이온을 코로나 방전에 의해 생성하는 이온 생성 장치에 관한 것이다.

종래 방전 침과 대향 전극 사이에 상용 주파(50 또는 60Hz)의 교류 고압 전원으로부터 고전압을 인가하여 이 방전 침으로부터 코로나 방전을 발생시키고, 그 코로나 방전에 의해 공기를 이온화하는 이온 생성 장치가 알려져 있다(예컨대, 일본 특허 공개 평 8-288094호 공보 참조).

이러한 종류의 이온 생성 장치에서는, 방전 침에 교류 전압을 인가함으로써 양으로 하전한 공기 이온과 음으로 하전한 공기 이온이 교대로 생성된다. 그리고, 이러한 종류의 이온 생성 장치는 생성된 양음의 공기 이온에 의해 대전체에 축적되어 있는 전하(정전기)를 중화하는 것이 가능하므로, 일반적으로 대전체의 정전기를 제거하는 제전 장치로서 사용되고 있다.

또한 이러한 종류의 이온 생성 장치에서는, 방전 침에 인체 등이 닿았을 때의 단락 전류가 고려되어, 방전 침을 교류 고압 전원의 고압 출력선에 대하여 용량 결합함으로써 단락 전류를 억제하도록 하고 있다. 이러한 경우, 이 이온 생성 장치에서는 코로나 방전의 발생시(방전 침의 방전시)에 방전 침의 결합 용량의 임피 던스에 의해 방전 침이 고압 출력선에 대하여 전압 강하를 발생한다. 또한 상용 주파에서 코로나 방전을 발생시키기 위해서는 방전 침의 침 끝에 약 4kV의 전압을 필요로 한다. 이 때문에, 이러한 이온 생성 장치에서는 방전 침의 결합 용량의 임피던스에 의해 발생하는 전압 강하분을 덧붙여 올린 고전압을 고압 출력선으로 출력하는 교류 고압 전원이 채용되고 있다.

여기서, 상기 방전 침의 결합 용량은 구조적인 제약이나 단락 전류의 억제 효과를 확보하기 위하여 너무 큰 용량으로 하기는 어려우며, 실용상 고작해야 10pF 정도로 한정된다. 이 때문에, 이러한 결합 용량에 기인하는 전압 강하분이 커지게 된다. 예컨대 결합 용량을 10pF, 상용 주파를 50Hz라 한 경우, 상기 전압 강하분은 약 1.6kV에 이른다. 또한, 방전 침의 방전 전류는 3μA～10μA 정도이며, 상기의 전압 강하분의 값은 방전 전류가 5μA라고 하였을 때의 값이다. 따라서, 이 전압 강하분을 보상하기 위하여, 종래의 이온 생성 장치에서는 교류 고압 전원에 승압 트랜스포머로서 약 6～9kV의 고전압을 발생하도록 충분한 감김 수를 갖는 권선 트랜스포머가 사용되고 있다. 그러나 권선 트랜스포머는 비교적 대형이어서 무거우므로, 이온 생성 장치를 소형 경량화시키는 것이 곤란하다는 문제가 있다.

한편, 권선 트랜스포머에 비하여 소형 경량인 압전 트랜스포머를 채용하고, 상용 주파 대신 수 십kHz의 고주파의 교류 고압 전원을 이용한 이온 생성 장치도 알려져 있다(예컨대, 일본 특허 공개 2003-22897호 공보 참조). 이 이온 생성 장치의 교류 고압 전원은 고주파 발진 회로로부터 압전 트랜스포머의 압전 소자에 수 십kHz의 고주파 신호를 부여함으로써 고주파 교류 전압을 발생하는 것이다. 이러 한 고주파 전원을 이용한 이온 생성 장치는 상용 주파 전원을 이용한 것에 비하여 공기 이온의 이온 밸런스(양 이온의 양과 음 이온의 양의 밸런스)를 향상시킬 수 있음과 동시에, 방전 침의 침 끝으로부터 코로나 방전을 발생시키기 위하여 필요한 전압을 약 1.8kV 정도로 저감할 수 있다.

이 압전 트랜스포머를 이용한 고주파 전원의 출력 전압은 압전 트랜스포머의 특성상 고작해야 약 2～3kV이며, 이 출력 전압은 그 고주파 전원을 이용하여 코로나 방전을 발생시키는 데 방전 침에 필요한 전압(약 1.8V)에 가까운 전압이다. 따라서, 방전 침의 전압을 코로나 방전을 발생가능한 전압으로 확보하기 위하여, 고주파 전원에서 방전 침까지의 전압 강하를 충분히 작은 것으로 억제할 필요가 있다. 또한 압전 트랜스포머는 일반적으로 출력 가능한 전류가 작으므로(고작해야 100μA 정도), 방전 침을 고압 출력선에 용량 결합하지 않고도 단락 전류를 충분히 작은 것으로 할 수 있다.

이러한 이유에서 고주파 전원을 사용한 종래의 이온 생성 장치에서는, 상기 고주파 전원의 고압 출력선과 방전 침 사이에서 불필요한 전압 강하가 발생하지 않도록 이 고압 출력선을 방전 침에 직접 연결하도록(방전 침을 고압 출력선에 용량 결합하지 않도록) 하고 있다.

그런데, 최근 정밀한 반도체 장치의 제조 라인 등에서 대전체를 가능한 한 중화할 것에 대한 요구가 더욱 높아지고 있다. 이러한 경우, 상용 주파 전원을 사용하는 이온 생성 장치보다 고주파 전원을 사용하는 이온 생성 장치 쪽이 유리하다. 그런데, 고주파 전원을 사용하는 종래의 이온 생성 장치에서는 이온 밸런스가 불안정해지는 경우가 많이 있어, 반드시 충분히 요구를 만족시킬 수는 없었다.

본 발명은 이러한 배경을 감안하여 이루어진 것으로서, 장치 구성을 소형이고 경량인 것으로 하면서 양음의 공기 이온의 양의 밸런스와 그 안정성을 높일 수 있는 이온 생성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 이루어진 것으로서, 적어도 하나의 방전 침과, 이 방전 침에 대향한 대향 전극 및 이 방전 침과 대향 전극 사이에 고전압을 인가하는 교류 고압 전원으로 이루어지며, 이 교류 고압 전원에 의해 이 방전 침과 대향 전극 사이에 고전압이 인가되었을 때 코로나 방전을 발생시켜 양 및 음의 공기 이온을 생성하는 이온 생성 장치의 개량에 관한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본원 발명자들은 각종 다양한 검토, 실험을 행하였다. 그 결과, 본원 발명자들은 압전 트랜스포머를 구비하는 고주파 교류 전원을 구비한 이온 생성 장치에 있어서, 방전 침을 고주파 교류 전원의 고압 출력선에 용량 결합하여도 고주파 교류 전원의 고압 출력선으로부터 방전 침으로의 전압 강하를 충분히 작게 하여 이 방전 침으로부터 교류 코로나 방전을 양호하게 발생시킬 수 있음과 동시에, 그 용량 결합에 의해 종래의 고주파형의 이온 생성 장치보다 양음의 공기 이온의 양을 밸런싱시키면서 그 밸런스를 안정시켜 이온 밸런스를 향상시키는 것이 가능하다는 사실을 발견하였다.

따라서 본 발명은, 이 교류 고압 전원으로서 고주파 발진기와 압전 트랜스포머를 구비하여 고주파 전압을 출력하는 것을 이용한다. 그리고 본 발명은, 상기 교류 고압 전원의 고압 출력선과 이 방전 침 사이에 절연물을 개재 장착하고, 이 방전 침으로부터 방전 가능하도록 한 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명에 따르면, 고압 출력선과 방전 침 사이에 절연물을 개재 장착함으로써, 이 절연물에 의해 고압 출력선과 방전 침이 용량 결합되게 된다. 그리고, 교류 고압 전원으로서 고주파 전압을 출력하는 것을 이용함과 동시에, 고압 출력선과 방전 침을 절연물에 의해 용량 결합함으로써 상용 주파 전압을 이용하는 종래의 이온 생성 장치나 고압 출력선과 방전 침을 직접 접속하는 종래의 고주파형 이온 생성 장치에 비하여, 생성되는 양음의 공기 이온의 양의 밸런스와 그 밸런스의 안정성을 높이는 것, 즉, 이온 밸런스를 향상시키는 것이 가능하다. 이 경우, 방전 침과 고압 출력선 사이의 용량을 그 용량에 따른 전압 강하가 충분히 작아지는 값으로 설정하면서 이온 밸런스를 향상시킬 수 있다. 또한 교류 고압 전원이 고주파 발진기와 압전 트랜스포머를 구비하는 고주파의 고압 전원이므로, 권선 트랜스포머를 구비하는 상용 주파의 고압 전원에 비하여 장치를 소형 경량으로 할 수 있다. 또한, 압전 트랜스포머를 구비하는 교류 고압 전원을 사용하므로 방전 침의 단락 전류를 충분히 억제할 수 있다.

여기서, 상기 방전 침과 교류 고압 전원 사이의 절연물의 개재 장착 형태(결합 용량의 구조 형태)로서는, 예컨대 이하의 2가지 형태를 생각할 수 있다.

그 첫 번째 형태는, 상기 교류 고압 전원의 고압 출력선을 상기 절연물로서의 절연 튜브로 피복하고, 이 절연 튜브로 피복된 고압 출력선을 도전체로 이루어지는 집전 링의 링 내에 이 절연 튜브에 의해 이 집전 링으로부터 절연된 상태로 삽입 장착하고, 이 고압 출력선이 삽입 장착된 집전 링의 표면과 상기 방전 침을 도통시키는 것이다.

이러한 첫 번째 형태에서는, 고압 출력선을 피복하는 절연 튜브와 이들을 내부에 삽입 장착한 집전 링에 의해 고압 출력선과 방전 침을 용량 결합하므로, 그 용량 결합의 구조를 간이한 구조로 할 수 있다.

또한 두 번째 형태는, 상기 절연물로서의 판상 절연물의 어느 하나의 면 상에 설치된 제1 도전체 패턴에 상기 방전 침을 도통시킴과 동시에, 이 판상 절연물의 다른 하나의 면 상에서 제1 도전체 패턴에 대응하는 위치에 설치된 제2 도전체 패턴에 상기 고압 출력선을 도통시키는 것이다.

이러한 두 번째 형태에서는 판상 절연물을 유전체로 하고, 또 그 각 면 상에 설치된 각 도전체 패턴을 전극으로 하여 기능하는 평행 평판 콘덴서가 형성되고, 이 평행 평판 콘덴서에 의해 방전 침과 고압 출력선이 용량 결합되게 된다. 이러한 경우, 각 도전체 패턴은, 예컨대 판상 절연물의 면 상에 용융 고착한 금속 부재나 판상 절연물의 면 상에 인쇄된 회로 패턴(도전성의 박막층의 패턴)에 의해 용이하게 형성할 수 있으므로, 방전 침과 고압 출력선의 용량 결합을 회로 기판 등을 판상 절연물로서 사용하여 저렴하고 간단한 구조에서 행할 수 있다.

이와 같이 판상 절연 부재를 사용하는 경우에 있어서 상기 방전 침이 복수 구비되어 있을 때에는, 상기 제1 도전체 패턴은 각 방전 침을 각각 도통시키는 복수의 부분 도전체를 상기 판상 절연물에 의해 서로 절연시켜 이 복수의 방전 침의 배치에 대응하는 패턴으로 이 판상 절연물의 어느 하나의 면 상에 배치한 것으로서, 상기 제2 도전체 패턴은, 제1 도전체 패턴의 각 부분 도전체에 이 판상 절연물을 사이에 두고 각각 대향하는 복수의 부분 도전체와 이 복수의 부분 도전체를 서로 도통시켜 연접하는 부분 도전체로 구성되어 있는 것이 적절하다.

이에 따르면, 각 방전 침과 고압 출력선이 이 방전 침에 대응하는 제1 도전체 패턴의 부분 도전체와 이 부분 도전체에 대향하는 제2 도전체 패턴의 부분 도전체 사이의 부분(판상 절연물의 부분)에서 용량 결합되게 된다. 이 경우, 고압 출력선은 제2 도전체 패턴의 일부분에 도통시키는 것만으로 각 방전 침과 용량 결합된다. 또한 각 방전 침마다 판상 절연물을 구비하지 않고, 하나의 판상 절연물을 사용하여 각 방전 침마다 고압 출력선과의 용량 결합을 행할 수 있다. 따라서, 복수의 방전 침을 구비하는 경우, 각 방전 침을 소형이면서 간이한 구조로 고압 출력선에 상기 복수의 방전 침을 용량 결합할 수 있다.

이와 같이 복수의 방전 침과 판상 절연물을 구비한 경우에 있어서, 방전 침은 예컨대 다음과 같이 배치된다. 즉, 상기 복수의 방전 침은 그 각각의 기단부를 이 판상 절연물의 제1 도전체 패턴의 각 부분 도전체에 고정하여, 이 판상 절연물로부터 방사상의 배치 패턴으로 이 판상 절연물의 주위에 연장 설치된다. 그리고, 상기 대향 전극은 각 방전 침의 축심과 대략 직교하는 방향의 축심을 갖도록 이 복수의 방전 침의 주위에 배치된 환상의 도체에 의해 구성된다.

이러한 구성에 따르면, 대향 전극과 각 방전 침 사이의 전계를 어느 방전 침에 대해서도 균일하게 하는 것이 가능해지므로, 각 방전 침마다의 공기 이온의 생성 상태의 불균일을 억제하는 것이 가능해진다. 또한 판상 절연물로부터 방사상으로 연장되는 복수의 방전 침의 주위에 대향 전극이 있으므로, 이들 방전 침 및 대향 전극을 케이스에 수용하는 경우, 필연적으로 그 케이스의 내부의 중심부 부근에 판상 절연물이 배치되게 된다. 이 때문에, 고전압이 인가되는 판상 절연물의 제2 도전체 패턴이나 여기에 도통시킬 고압 출력선과 케이스 사이의 용량을 작게 할 수 있고, 제2 도전체 패턴이나 고압 출력선과 케이스 사이의 누설 전류를 작게 하는 것이 가능해진다.

또한 이상 설명한 본 발명에서는, 바람직하게는 상기 대향 전극의, 방전 침에 면하는 표면을 절연물로 피복한다. 이러한 구성에 따르면, 방전 침에 대향한 대향 전극이 절연물로 피복되어 있으므로 방전 침과 대향 전극 사이에서 이 절연물이 대향 전극에 접속된 용량으로서 기능하게 된다. 이 때문에, 방전 침의 끝단 부근으로부터 대향 전극 측을 향하는 공기 이온의 양이 양음 중 어느 하나에 치우치는 것을 억제하여 방출할 수 있는 양음의 공기 이온의 이온 밸런스를 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 특히 방사상으로 연장 설치한 복수의 방전 침을 구비한 경우에 있어서는, 바람직하게는 상기 환상의 도체인 대향 전극은 상기 복수의 방전 침 및 판상 절연물을 내부에 수용하여 이 환상의 도체와 동축심으로 설치된 통 형상 절연물의 외주면에 장착되고, 이 통 형상 절연물 내에 그 축심 방향으로 공기를 공급하는 수단을 구비한 수단을 구비한다.

이에 따르면, 통 형상 절연 부재에 의해 환상의 대향 전극을 피복하는 절연물을 용이하게 구성할 수 있음과 동시에, 각 방전 침과 통 형상 절연물의 위치 관계를 어느 방전 침에 대해서도 균일하게 하는 것이 가능해진다. 또한 이 경우, 통 형상 절연물 내에서 생성되는 공기 이온은 이 통 형상 절연물 내에 그 축심 방향으로 공기를 공급함으로써 통 형상 절연물 내로부터 송출할 수 있다.

도 1은 본 발명의 이온 생성 장치의 제1 실시 형태의 개요를 보인 회로도이고,

도 2는 도 1에 도시한 고주파 교류 고압 전원의 회로도이고,

도 3은 제1 실시 형태의 공기 노즐식 이온 생성 장치의 외관 사시도이고,

도 4는 도 3에 도시한 장치를 종단면에서 도시한 설명도이고,

도 5는 본 발명의 이온 생성 장치의 제2 실시 형태의 개요를 보인 회로도이고,

도 6은 제2 실시 형태의 송풍식 이온 생성 장치의 외관 사시도이고,

도 7은 도 6에 도시한 장치를 종단면에서 도시한 설명도이고,

도 8 내지 도 10은 도 7에 도시한 전극의 설명도이고,

도 11은 도 6에 도시한 장치에 대한 시험 장치의 구성도이고,

도 12는 도 6에 도시한 장치의 성능을 보인 그래프이다.

본 발명의 제1 실시 형태를 도 1 내지 도 4에 기초하여 설명한다.

도 1을 참조하면, 제1 실시 형태의 이온 생성 장치(1)는 그 전기 회로의 구성으로서 방전 침(2)과, 이 방전 침(2)에 대향한 대향 전극(3)과, 고주파 교류 고 압 전원(4) 및 콘덴서부(용량부)(5)를 구비하고 있다.

도 1에서는 방전 침(2)과 대향 전극(3)이 각각 2개씩 예시되어 있으나, 이들은 적어도 하나씩 있으면 된다. 또한 방전 침(2)의 개수와 대향 전극(3)의 개수는 반드시 동일한 수가 아니어도 좋으며, 복수의 방전 침(2)에 대향시켜 하나의 대향 전극(3)을 설치하도록 하여도 좋다.

고주파 교류 고압 전원(4)의 출력 케이블(고압 출력선)(4a)은 콘덴서부(5)를 사이에 두고 방전 침(2)에 접속되어 있다. 대향 전극(3)은 고주파 교류 고압 전원(4)의 리턴 케이블(4b)에 접속되고, 이 리턴 케이블(4b)은 접지선(6)을 사이에 두고 대지에 접속(접지) 되어 있다. 따라서, 대향 전극(3)은 접지되어 있다.

콘덴서부(5)는 전자 부품으로서 일체로 형성된 콘덴서 소자가 아니어도 좋으며, 유전체인 절연물을 구비한 부재(구조적으로 소요 용량을 갖게 한 부재)이어도 좋다. 예컨대, 단일체의 얇은 절연물이나 금속 부재와 절연 부재를 접속하여 이루어지는 구조체, 절연 부재의 양단에 각각 금속 부재를 접속하여 이루어지는 구조체 등으로 콘덴서부(5)를 구성하여도 좋다. 보다 일반적으로 말하면, 콘덴서부(5)는 그것이 소요 용량을 가지며, 또한 출력 케이블(4a) 및 방전 침(2)을 접속가능한 구조의 것이면 된다.

고주파 교류 고압 전원(4)은 도 2에 도시한 바와 같이, 직류 전압을 인가함으로써 고주파 교류 전압을 발생하는 발진 회로(7)와, 발생한 고주파 교류 전압을 압전 세라믹스로 이루어지는 압전 소자(8)에 의해 승압하여 고전압을 얻는 압전 트랜스포머(9)로 이루어진다. 발진 회로(7)는 상용 전원(11)으로부터 직류 전압을 생성하는 직류 전원 회로(10)에 접속되고, 이 직류 전원 회로(10)로부터 직류 전압이 인가된다. 압전 트랜스포머(9)는 발진 회로(7)의 출력을 받아 압전 소자(8)가 기계적으로 진동함으로써 고주파 고전압을 발생하고, 그 고주파 고전압을 단자(12)로부터 출력 케이블(4a)로 출력한다. 압전 트랜스포머(9)로부터 출력되는 고주파 고전압의 주파수는, 본 실시예에서는 10kHz～100kHz의 범위 내의 고주파이다. 또한, 압전 소자(8)의 진동에 따른 소음을 방지하는 데에는, 압전 트랜스포머(9)로부터 출력되는 고주파 고전압의 주파수를 20kHz 이상으로 하는 것이 바람직하다.

보충하면, 압전 트랜스포머(9)로부터 출력되는 고주파 고전압의 주파수를 높임에 따라 이 고주파 고전압은 저하된다. 그리고, 그 주파수를 10OkHz로 하면, 고주파 고전압의 크기(진폭값)가 방전 침(2)으로부터 코로나 방전을 발생 가능한 한계의 전압(약 1.8kV)에 가까워진다. 따라서, 본 실시 형태에서는 압전 트랜스포머(9)로부터 출력하는 고주파 고전압의 주파수의 상한을 100kHz로 하였다.

상기 회로 구성의 이온 생성 장치(1)는, 고주파 교류 고압 전원(4)에 의해 방전 침(2)에 고주파 고전압을 인가하였을 때 방전 침(2)과 대향 전극(3) 사이에 전계가 형성되고, 방전 침(2)으로부터 코로나 방전이 발생하여 양 및 음의 공기 이온을 생성할 수 있다.

다음, 도 1에 도시한 회로 구성을 갖는 제1 실시 형태의 이온 생성 장치(1)의 보다 구체적인 일 실시예로서 공기 노즐식 이온 생성 장치(1a)를 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 공기 노즐식 이온 생성 장치(1a)는, 원통 형상으로 내부에 공기 통로(13)가 축 방향으로 관통되어 설치됨과 동시에, 하나의 방전 침(2)이 심어져 설치된 절연물로 이루어지는 노즐 본체(14)와, 공기 통로(13)의 출구 가장자리부(노즐 본체(14)의 일 단부)에 둘레 모양으로 설치된 대향 전극(31), 및 노즐 본체(14)의 외측면부(도 3 및 도 4에서는 하측면부)에 고정 설치되며, 고주파 교류 고압 전원(4)을 내장한 전원 케이스(15)를 구비하고 있다.

노즐 본체(14)의 공기 통로(13)의 입구에는 도시하지 않은 공기 공급 장치에 접속된 공기 공급관(16)이 나사 장착되어 있다. 또한, 공기 통로(13)의 출구에는 공기 분출구(17)가 끝단에 형성된 금속제의 노즐 캡(18)이 나사 장착되고, 이 노즐 캡(18)과 노즐 본체(14) 사이에 대향 전극(3)을 끼워 지지하도록 하고 있다. 따라서, 대향 전극(3)과 노즐 캡(18)은 접촉하여 전기적으로 도통되어 있다.

노즐 본체(14)의 공기 통로(13)는 그 입구에서 출구까지 직선형으로 단면이 원형이나, 도중에서 출구까지의 출구 근처의 공기 통로(13b)는 입구 근처의 공기 통로(13a)보다 직경이 확장되어 있다. 그리고, 입구 근처의 공기 통로(13a)의 중심축은 직경 확장된 출구 근처의 공기 통로(13b)의 중심축 상방(노즐 본체(14)의 전원 케이스(15)와 반대측의 측면 근처)에 위치해 있다.

방전 침(2)은 그 축이 공기 통로(13b) 및 노즐 캡(18)의 중심축에 일치하고, 또한 그 끝단이 대향 전극(3)의 중심에 위치하도록 금속제의 소켓(19)을 사이에 두고 노즐 본체(14)에 나사 장착되어 있다.

전원 케이스(15) 내의 고주파 교류 고압 전원(4)의 출력 케이블(4a)은 절연 피복 부재(20)로 덮여지고, 또한 이 절연 피복 부재(20)와 함께 금속제의 집전 링 (21)의 링 내에 끼워져 들어가 있다. 그리고, 이들 출력 케이블(4a), 절연 피복 부재(20) 및 집전 링(21)이 전원 케이스(15) 측으로부터 방전 침(2)의 축과 직교하는 방향으로 노즐 본체(14) 내부에 삽입되어 있다. 이들 출력 케이블(4a), 절연 피복 부재(20) 및 집전 링(2l)은 이 집전 링(21)의 외주면이 방전 침(2)의 후단 및 그 후단에 장착된 소켓(19)에 접촉하도록(전기적으로 도통하도록) 하여 노즐 본체(14) 내부에 연장 설치되어 있다. 여기서, 절연 피복(20)과 집전 링(21)은 도 1에 도시한 콘덴서부(5)를 형성하고 있다. 즉, 고주파 교류 고압 전원(4)의 출력 케이블(4a)과 방전 침(2) 사이에 절연물로서의 절연 피복(20)이 개재 삽입되어 있게 된다. 바꾸어 말하면, 도전체인 출력 케이블(4a)을 심선으로 하여 절연체로 이루어지는 절연 피복(2O)을 실시하고, 그 외측을 덮는 도전체로 이루어지는 집전 링(21)의 외주면에 방전 침(2)을 도통시킴으로써 방전 침(2)이 출력 케이블(4a)에 대하여 집전 링(21) 및 절연 피복 부재(20)에 의해 용량 결합되어 있다.

또한 고주파 교류 고압 전원(4)의 리턴 케이블(4b)은 전원 케이스(15)로부터 대향 전극(3)에 직접 접속되어 이 대향 전극(3)에 도통되어 있다. 대향 전극(3)은 전술한 바와 같이 노즐 캡(18)에 접촉하여 도통되어 있다. 이와 같이 노즐 캡(18)은 금속제로서 대향 전극(3)과 도통되어 있으므로, 리턴 케이블(4b)이 접속되어 있는 대향 전극(3)과 함께 방전 침(2)에 대향한 전극으로서의 기능을 할 수 있다. 즉, 방전 침(2)과 노즐 캡(18) 사이에서 코로나 방전이 가능해지도록 되어 있다.

상기 구성의 노즐식 이온 생성 장치(1a)는 고주파 교류 고압 전원(4)에 의해 주파수가 10～100kHz인 고주파의 고전압(약 2kV)이 방전 침(2)에 인가되면, 방전 침(2)과 노즐 캡(18) 사이에 전계가 형성된다. 이 때, 방전 침(2)의 끝단에 전계가 집중되어 코로나 방전이 발생하고, 양음의 공기 이온이 생성된다. 또한 도시하지 않은 공기 공급 장치로부터 공기가 공기 공급관(16)과 공기 통로(13)를 통하여 방전 침(2)의 주위에 공급된다. 이 때문에, 방전 침(2)의 끝단 부분의 공간에서 생성된 공기 이온을 이송하므로, 이 공기 이온을 포함한 공기가 이온 분출구(17)로부터 분출된다. 그리고, 이온 분출구(17)의 전방에 위치하는 대전물의 정전기를 중화(제거)할 수 있다.

상기 제1 실시 형태에 따르면, 공기 이온을 생성하기 위한 방전 침(2)이 고주파 교류 고압 전원(4)의 출력 케이블(4a)에 대하여 용량 결합되어 있다. 이 때문에, 방전 침(2)의 끝단 부근의 공간에서의 양음의 공기 이온의 생성량이 거의 균등해지도록 하여 양음의 공기 이온의 이온 밸런스를 양호하게 할 수 있다. 그 이유는 다음과 같이 생각할 수 있다.

방전 침(2)의 끝단 부근의 공간에서의 음의 공기 이온의 양이 양의 공기 이온의 양에 비하여 많은 경우에는 상기 콘덴서부(5)가 방전 침(2)과 고주파 교류 고압 전원(4)의 출력 케이블(4a) 사이에 개재 장착되어 있으므로, 양의 공기 이온은 방전 침(2)에 잔류하여 방전 침(2)의 전위를 양측으로 치우치게 한다. 이 때문에, 방전 침(2)에 양의 전압이 인가되었을 때 방전 침(2)과 대향 전극(3) 사이의 전위차가 커져 양의 공기 이온의 발생량이 증가한다. 반대로, 방전 침(2)에 음의 전압이 인가되었을 때에는 방전 침(2)과 대향 전극(3) 사이의 전위차가 작아져 음의 공기 이온의 발생량이 감소한다. 이에 따라, 방전 침(2)의 끝단 부근의 공간에서의 양음의 공기 이온의 양이 거의 균등해지도록 조정되는 것으로 사료된다. 그리고, 방전 침(2)의 끝단 부근의 공간에서의 양의 공기 이온이 음의 공기 이온에 비하여 많은 경우에도, 상기와 동일한 작용에 의해 양음의 공기 이온의 양의 치우침이 해소되도록 조정되는 것으로 사료된다.

또한 콘덴서부(5)는 코로나 방전시의 전압 강하(콘덴서부(5)에서의 전압 강하)가 충분히 작아지는 용량(방전 침(2)으로부터의 코로나 방전을 지장없이 발생할 수 있는 용량)이 되도록 구성할 수 있다.

예컨대, 출력 케이블(4a)의 직경을 2mm, 절연 피복 부재(20)의 두께를 1mm, 집전 링(21)의 내경을 4mm, 집전 링(21)의 길이를 20mm로 한다. 또한 절연 피복 부재(20)의 비유전율을 5.0으로 한다. 이 때, 콘덴서부(5)의 용량은 약 8.4pF가 되고, 그 임피던스는 10kHz~100kHz의 범위에서 약 2MΩ～0.2MΩ이다. 그리고, 코로나 방전시의 하나의 방전 침(2)의 방전 전류는 3μA～10μA 정도이므로, 콘덴서부(5)에서의 전압 강하는 1OkHz～100kHz의 범위의 어느 주파수에서도 2V 이하로 억제할 수 있게 된다. 그리고, 이 전압 강하는 고주파 교류 고압 전원(4)이 발생 가능한 출력 전압(2～3kV)보다 충분히 작으므로, 방전 침(2)에 코로나 방전에 필요한 전압(약 1.8kV의 진폭 값의 전압) 이상의 전압을 지장 없이 인가할 수 있다.

또한 압전 트랜스포머(9)는 출력 가능한 전류가 고작 100μA 정도이므로, 방전 침(2)에 어떠한 물건이 접촉하였을 때의 단락 전류를 콘덴서부(5)의 용량과 관계없이 충분히 작은 것으로 억제할 수 있다.

또한 고주파 교류 고압 전원(4)의 드리프트 등이 발생하여 고주파 교류 고압 전원(4)으로부터 방전 침(2)에 공급되는 고압 전류에 직류 성분이 포함되어 있어도, 콘덴서부(5)에 의해 이를 커트할 수 있다. 이 때문에, 이온 밸런스의 안정성을 확보할 수 있어 제전 능력이 뛰어난 이온 생성 장치를 제공할 수 있다.

또한, 상기 실시 형태에서는 외부로부터 공기 공급관(16)을 통하여 공기가 공급되는 노즐식 이온 생성 장치를 예시하였으나, 도 1 및 도 2에 도시한 전기 회로의 구성이 동일하면 생성한 공기 이온을 팬에 의해 이송하는 송풍식의 것에서도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

다음, 본 발명의 이온 생성 장치의 제2 실시 형태를 도 5를 참조하여 설명한다. 제2 실시 형태의 이온 생성 장치(1b)는 도 5에 도시한 바와 같이, 콘덴서부(5b)(용량부)를 제외하고 제1 실시 형태의 이온 생성 장치(1)와 동일한 회로 구성이다. 따라서, 이온 생성 장치(1)와 동일한 구성 부분에는 동일한 참조 번호를 부여하고 설명을 생략하기로 한다.

콘덴서부(5b)는 방전 침(2)에 대향한 상태에서 대향 전극(3)에 접속되어 있다. 따라서, 방전 침(2)과 대향 전극(3) 사이의 코로나 방전 발생시의 전류는 콘덴서부(5b)를 통하여 흐르도록 되어 있다. 이 콘덴서부(5b)는 콘덴서부(5)와 마찬가지로 전자 부품으로서 일체로 형성된 콘덴서 소자가 아니어도 좋으며, 유전체인 절연물을 구비한 부재(예컨대, 콘덴서부(5)와 동일한 구조체)이어도 좋다.

상기 회로 구성의 이온 생성 장치(1b)는 고주파 교류 고압 전원(4)에 의해 방전 침(2)에 고주파 고전압을 인가하였을 때, 방전 침(2)과 대향 전극(3) 사이에 콘덴서부(5b)를 통하여 코로나 방전이 발생하여 양 및 음의 공기 이온을 생성할 수 있다.

다음, 도 5에 도시한 회로 구성을 갖는 제2 실시 형태의 이온 생성 장치(1b)의 보다 구체적인 실시예로서의 송풍식 이온 생성 장치(1c)를 도 6 내지 도 10을 참조하여 설명한다.

도 6 내지 도 10을 참조하면, 제2 실시 형태의 송풍식 이온 생성 장치(1c)는 전면에 공기 분출구(31), 후면에 공기 흡입구(32)를 개설한 케이스(33)를 구비하고 있다. 케이스(33)는 예컨대 금속제이지만, 절연체로 구성된 것이어도 좋다. 케이스(33)의 전면에는 분출구(31)를 덮는 루버(louver;34)와 전원 스위치(35)가 설치되고, 케이스(33)의 후면에는 공기 흡입구(32)를 덮는 필터 세트(36)가 설치되어 있다. 그리고, 공기를 필터 세트(36)로부터 빨아 들이고, 케이스(33) 내에서 생성되는 공기 이온을 포함한 공기를 루버(34)로부터 불어낸다. 또한, 루버(34) 및 필터 세트(36)는 케이스(33)로부터 분리 가능하도록 구성되어 있다. 또한 도 7에서는 루버(34)의 도시를 생략하였다.

케이스(33) 내에는 후방으로부터 순서대로 송풍 수단(37)과 이온 생성 수단(38)이 배치되어 있다. 송풍 수단(37)은 공기 흡입구(32)에 고정한 통 형상의 팬 하우징(39)과 팬 하우징(39)에 수납된 도시하지 않은 모터로 구동되는 팬(40)으로 구성되며, 팬(40)의 회전 구동에 의해 공기 흡입구(32)로부터 공기 분출구(31)를 향하여 공기를 송풍한다.

이온 생성 수단(38)은 팬 하우징(39)의 전방에 연속되게 설치한 절연체로 이루어지는 공기 안내통(41)(통 형상 절연물)과, 이 공기 안내통(41)의 외주에 장착 한 환상의 도체로 이루어지는 대향 전극(3)과, 공기 안내통(41) 내에서 대향 전극(3)의 축심(공기 안내통(41)의 축심)의 주위에 둘레 방향으로 간격을 두고 방사상으로 배치된 복수(본 실시 형태에서는 8개)의 방전 침(2) 및 이들 방전 침(2)의 기단부를 유지하는 전극 홀더(42)를 구비하고 있다. 대향 전극(3) 및 공기 안내통(41)의 축심은 팬(40)의 회전 축심과 일치해 있다.

전극 홀더(42)는 공기 이온 안내통(41) 내의 중심부에 배치되어 있고, 뒷면이 지지 부재(43)를 사이에 두고 공기 이온 안내통(41)에 지지 고정된 절연체로 이루어지는 원형의 기판(44)(판상 절연물)과, 방전 침(2)의 배치에 대응하여 기판(44)의 전면에 방사상으로 고정 배치된 8개의 금속제(도전성) 소켓(19c), 및 이들 소켓(19c)의 배치에 대응하는 패턴으로 기판(44)의 뒷면에 형성된 회로 패턴(45)(도전성의 박막층의 패턴)을 구비하고 있다. 8개의 소켓(19c)은 본 발명의 제1 도전체 패턴에 해당하고, 회로 패턴(45)은 본 발명의 제2 도전체 패턴에 해당하는 것이다. 또한 각 소켓(19c)은 제1 도전체 패턴을 구성하는 부분 도전체에 해당하는 것이다. 아울러 기판(44)은 양면에 회로 패턴을 형성한 것이어도 좋다.

기판(44)은 그 중심축(법선 방향의 축)을 대향 전극(3) 및 공기 안내통(41)의 축심과 일치시켜 공기 안내통(41) 내의 중심부에 설치되어 있다.

8개의 소켓(19c)은 도 9에 도시한 바와 같이, 기판(44)에 의해 서로 절연된 상태에서 기판(44)의 전면에 고정 설치되어 있다.

회로 패턴(45)은 도 10에 도시한 바와 같이, 상기 지지 부재(43)에 고정되는 기판(44)의 뒷면의 중심 영역을 둘러싸는 환상부(45a)와, 환상부(45a)에 도통되며, 기판(44)의 전면의 각 소켓(19c)에 대응하는 위치(각 소켓(19c)에 기판(44)의 두께 방향으로 대향하는 위치)에 형성되어 방사상으로 배열된 8개의 방사상부(45b), 및 한 쌍의 서로 이웃하는 방사상부(45b, 45b) 사이에서 환상부(45a)에 도통된 케이블 접속부(45c)를 구비하고 있다. 방사상부(45b)는 환상부(45a)를 사이에 두고 서로 도통되어 있다. 또한, 환상부(45a) 및 방사상부(45b)는 본 발명의 제2 도전체 패턴의 부분 도전체에 해당하는 것이다.

그리고, 도 7에 도시한 바와 같이 케이스(33)의 내측 바닥부에 배치한 고주파 교류 고압 전원(4)의 출력 케이블(4a)이 회로 패턴(45)의 케이블 접속부(45c)에 접속되어 있다. 또한 각 방전 침(2)의 기단부가 이 방전 침(2)의 축심을 기판(44)의 지름 방향을 향하게 하여 전극 홀더(42)의 각 소켓(19c)에 각각 삽입되어 고정되어 있다. 여기서, 소켓(19c)과 기판(44) 및 회로 패턴(45)은 도 5에 도시한 콘덴서부(5)를 형성하고 있다. 이 경우의 콘덴서부(5)는 소켓(19c)과 회로 패턴(45)을 전극으로 하고, 이들 전극 사이에 개재 삽입된 기판(44)을 유전체로 하는 평행 평판 콘덴서로서의 기능을 가지고 있다. 보다 구체적으로는, 각 소켓(19c)과 이에 대향하는 회로 패턴(45)의 방사상부(45b)를 전극, 이들 전극 사이의 기판(44)을 유전체로 하여 평행 평판 콘덴서가 구성되어 있다. 바꾸어 말하면, 각 방전 침(2)이 이를 고정한 소켓(19c)과 이 소켓(19c)에 대향하는 방사상부(45b) 사이의 절연물인 기판(44)에 의해 고주파 교류 고압 전원(4)의 출력 케이블(4a)에 용량 결합되어 있다.

또한, 고주파 교류 고압 전원(4)의 리턴 케이블(4b)은 대향 전극(3)에 접속( 도통) 되어 있다. 여기서 대향 전극(3)은 절연체로 이루어지는 공기 안내통(41)의 외주에 장착되어 있으므로, 대향 전극(3)의 방전 침(2)에 대향한 표면이 절연물(공기 안내통(41))에 의해 피복되어 있게 된다. 또한 공기 안내통(41)은 방전 침(2)의 침 끝에 대향하여 대향 전극(3)에 접속되어 있으므로, 도 5에 도시한 콘덴서부(5b)를 형성하고 있게 된다.

상기 구성의 송풍식 이온 생성 장치(1c)는 고주파 교류 고압 전원(4)에 의해 주파수가 10～100kHz인 고주파의 고전압(약 2kV)이 방전 침(2)에 인가되면, 방전 침(2)과 대향 전극(3) 사이에 공기 안내통(41)을 사이에 두고 코로나 방전이 발생하여 양음의 공기 이온이 생성된다. 그리고, 팬(40)의 회전 구동에 의해 공기 흡입구(32)로부터 공기 분출구(31)를 향하여 공기를 송풍하면, 필터 세트(36)를 통하여 흡입된 공기가 공기 안내통(41)으로 유도되어 방전 침(2)의 주위로 공급된다. 이 때, 방전 침(2)의 끝단 부근의 공간에서 생성된 공기 이온이 케이스(33)의 전방으로 이송되므로, 이 공기 이온을 포함한 공기가 루버(34)로부터 공급된다. 그리고, 떨어진 장소에 위치하는 대전물의 정전기를 중화, 제거할 수 있다.

상기 제2 실시 형태에 따르면 제1 실시 형태와 동일한 효과를 이룰 수 있음과 동시에, 콘덴서부(5b)를 설치하였으므로 양음의 공기 이온의 이온 밸런스(보다 상세하게는 공기 안내통(41) 등에 포착되지 않고 케이스(33)의 전방측으로 이송되는 양음의 공기 이온의 밸런스)가 더욱 향상된다. 그 이유는 다음과 같이 생각할 수 있다.

즉, 방전 침(2)의 끝단 부근의 공간에서 생성되는 양음의 공기 이온이 같은 양으로 밸런싱되고 있어도, 대향 전극(3)을 향하는 양음의 이온량이 서로 다르면 케이스(33)의 외부에 공급되는 양음의 이온량의 밸런스가 깨지게 된다. 그런데, 본 실시 형태에서는 콘덴서부(5b)를 가지므로, 대향 전극(3)을 향하는 양의 공기 이온이 많아지면 대향 전극(3)을 장착한 콘덴서부(5b)인 공기 안내통(41)의 내주면의 전위가 양측으로 치우친다. 이 때문에, 방전 침(2)에 양의 전압이 인가되었을 때 방전 침(2)과 공기 안내통(41)의 내주면 사이의 전위차가 작아져, 양의 공기 이온의 발생량이 감소한다. 그 결과, 케이스(33)의 외부에 공급되는 양의 공기 이온의 양이 감소한다. 반대로, 대향 전극(3)을 향하는 음의 공기 이온이 많아지면, 공기 안내통(41)의 내주면의 전위가 음측으로 치우친다. 이 때문에, 방전 침(2)에 음의 전압이 인가되었을 때, 방전 침(2)과 공기 안내통(41)의 내주면 사이의 전위차가 작아져 음의 공기 이온의 발생량이 감소한다. 그 결과, 케이스(33)의 외부에 공급되는 음의 공기 이온의 양이 감소한다. 이에 따라, 대향 전극(3)을 향하는 양음의 공기 이온의 양이 밸런싱되어 케이스(33)의 외부에 공급되는 양음의 이온량도 밸런싱되는 것으로 사료된다.

보충하면, 본 실시 형태의 콘덴서부(5)는 코로나 방전시의 전압 강하(콘덴서부(5)에서의 전압 강하)가 충분히 작아지는 용량이 되도록 구성할 수 있음은 물론이며, 그 예를 다음과 같이 나타낸다.

예컨대 기판(44)으로서 두께 1mm의 페놀 수지제 기판(비유전율은 약 5)을 사용한다고 하고, 회로 패턴(45)의 각 방사상부(45b)의 면적을 예컨대 113×10^-6m²로 한다. 이 때, 각 방전 침(2)마다의 콘덴서부(5)의 용량은 약 5pF가 된다. 이 콘덴서부(5)의 임피던스는 10kHz～100kHz의 범위에서 약 3MΩ～0.3MΩ이다. 그리고, 코로나 방전시의 하나의 방전 침(2)의 방전 전류는 3μA～10μA 정도이므로, 콘덴서부(5)에서의 전압 강하는 10kHz～100kHz의 범위의 어느 주파수에서도 3V 이하로 억제할 수 있게 된다. 이러한 전압 강하는 고주파 교류 고압 전원(4)이 발생 가능한 출력 전압(2～3kV)보다 충분히 작으므로, 방전 침(2)에 코로나 방전에 필요한 전압(약 1.8kV의 진폭 값의 전압) 이상의 전압을 지장 없이 인가할 수 있다.

또한, 상기 제2 실시 형태에서는 송풍식 이온 생성 장치를 예시하였으나, 도 5에 도시한 전기 회로와 회로 구성이 동일하면 상기 제1 실시 형태에서 설명한 바와 같이 노즐식인 것에서도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 이온 생성 장치는 상기 제1 및 제2 실시 형태에서 예시한 장치에 한정되지 않으며, 콘덴서부(5, 5b)를 구성하는 절연체의 재질, 형상, 크기를 적당히 선택할 수 있다. 이 경우, 방전 침(2)으로부터 코로나 방전을 발생시키기 위하여, 이 방전 침(2)에 진폭 값이 약 1.8kV 이상인 전압을 부여할 필요가 있다. 또한 고주파 교류 고압 전원(4)의 출력 전압(출력 케이블(4a)의 발생 전압)은 2～3kV 정도이므로, 코로나 방전시의 이 출력 케이블(4a)과 방전 침(2) 사이의 전압 강하는 최대 100V 정도로 한정하는 것이 바람직하다. 그리고, 코로나 방전시의 방전 전류는 3～10μA 정도이므로, 콘덴서부(5)의 전압 강하를 100V 정도로 한정하기 위해서는 콘덴서부(5)의 임피던스는 최대 10MΩ 정도로 한정할 필요가 있다. 따라서, 콘덴서부(5)의 용량은 10～100kHz의 주파수에서 임피던스가 10MΩ 이하가 되는 용량으로 설정하는 것이 바람직하다. 그러한 용량은 상기 제1 및 제2 실시 형태에서 설명한 콘덴서부(5)의 구조에 의해 지장 없이 실현할 수 있다. 예컨대 그 용량은, O.1 ～10pF 정도의 용량이면 된다. 또한, 콘덴서부(5)의 용량을 크게 할수록 콘덴서부(5)의 면적(용량에 기여하는 면적)을 크게 할 필요가 있으므로, 콘덴서부(5)의 용량은 콘덴서부(5)의 구조의 크기를 고려하면, 실용상으로는 최대 10pF 정도로 한정하는 것이 바람직하다.

상기 제2 실시 형태에 따른 송풍식 이온 생성 장치(1c)의 콘덴서부(5)가 바람직한 정전 용량의 값을 가지고 있는 경우에 대하여 이 장치의 성능을 설명한다. 도 11을 참조하여, 본원 발명자는 대전 플레이트 모니터(50)를 이용하여 송풍식 이온 생성 장치(1c)의 제전 효과를 알아보는 시험을 행하였다. 대전 플레이트 모니터(50)는 절연 부재(51)를 사이에 두고 본체(52)에 장착된 금속제 플레이트(53)를 구비함과 동시에, 본체(52) 내부에 금속제 플레이트(53)의 전위를 측정하는 표면 전위 측정 장치(54)와, 금속제 플레이트(53)에 전하를 부여하는 고전압 전원(55), 및 금속제 플레이트(53)의 전위의 변화 시간을 측정하는 타이머(56)를 구비하고 있다.

먼저, 150mm의 사각형 금속제 플레이트(53)를 송풍식 이온 생성 장치(1c)와 300mm의 거리의 위치에 배치하였다(실시예). 그리고, 금속제 플레이트(53)를 고전압 전원(55)에 의해 +1000V(또는 -1000V)로 대전시켰다.

송풍식 이온 생성 장치(1c)의 고주파 교류 고압 전원(4)에 의해 68kHz, 2kV(0-p)의 교류 전압을 방전 침(2)에 인가하여 코로나 방전에 의해 양음의 공기 이온을 생성시키고, 생성된 공기 이온을 송풍식 이온 생성 장치(1c)로부터 금속제 플레이트(53)로 공급하였다. 그리고, 이러한 공급에 의해 금속제 플레이트(53)의 전하를 중화하고, 이 금속제 플레이트(53)의 전위가 +1000V(또는 -1000V)의 초기 전압에서 +100V(또는 -100V)까지 감쇠하는 데 소요되는 시간을 감쇠 시간으로서 측정하였다. 그 측정 결과를 표 1에 나타내었다. 또한, 실시예와 비교하기 위한 비교예의 이온 생성 장치를 사용한 경우에 대해서도 상기와 동일하게 감쇠 시간의 측정을 행하였다. 측정에 이용한 비교예의 장치는 방전 침(2)과 출력 케이블(4a)이 직접 접속된 구조의 직접 연결형 전극을 갖는다는 점을 제외하고는 송풍식 이온 생성 장치(1c)와 동일한 구성으로서(대향 전극(3)을 피복하는 공기 안내통(41)을 구비함), 고주파 교류 고압 전원(4)을 구비하는 송풍식의 것이다. 이 비교예의 측정 결과를 실시예의 측정 결과와 함께 표 1에 나타내었다.

	실시예	비교예
감쇠 시간 +1000→+100 (초)	1.8	1.9
감쇠 시간 -1000→-100 (초)	1.9	2.0
오프셋 전압 (V)	+1~+2	-2~+10

다음, 금속제 플레이트(53)를 대전체로 하여 송풍식 이온 생성 장치(1c)로부터 공기 이온을 포함한 공기를 대전 플레이트 모니터(50)의 금속제 플레이트(53)에 연속적으로 불어 댔다. 이 때, 금속제 플레이트(53)에 축적된 전하에 의한 전압을 오프셋 전압으로 하여 표면 전위 측정 장치(54)에 의해 순차적으로 측정하였다. 이 오프셋 전압은 송풍식 이온 생성 장치(1c)로부터 금속제 플레이트(53)를 향하여 방출되는 양음의 공기 이온량의 밸런스(이온 밸런스)의 지표가 되는 것이다. 오프셋 전압은 송풍식 이온 생성 장치(1c)로부터 방출되는 양음의 공기 이온의 양에 치우침이 있는 경우에 그 절대값이 커지므로, 전압의 절대값이 작을수록 이온 밸런스가 양호하다는 것을 나타낸다. 또한, 상기 비교예의 장치를 이용한 경우에 대해서도 상기와 동일하게 오프셋 전압을 측정하였다.

이 오프셋 전압의 측정 결과를 상기 표 1과 도 12에 나타내었다. 도 12에서, 세로축은 송풍식 이온 생성 장치의 운전 시간[h], 가로축은 오프셋 전압[V]을 나타내며, 도 12(a)는 실시예의 시험 결과, 도 12(b)는 비교예의 시험 결과를 각각 나타낸다.

표 1을 참조하면 자명해지는 바와 같이, 실시예 및 비교예의 어느 것도 감쇠 시간은 거의 같지만, 오프셋 전압은 그 변동폭이 실시예 쪽이 비교예보다 훨씬 작다는 것을 알 수 있다. 아울러, 실시예의 오프셋 전압은 거의 0에 가까운 전압에 들어가 있다. 또한 오프셋 전압의 시간에 따른 변화는 도 12에 도시한 바와 같이 비교예보다 실시예 쪽이 명백하게 안정되어 있다. 따라서, 이온 생성 장치(1c)로부터 금속제 플레이트(53)를 향하여 방출되는 양음의 공기 이온의 이온 밸런스는 상기 비교예의 장치보다 양호하다는 것이 명백하다.

이상과 같이 본 발명의 이온 생성 장치는, 각종 대전체를 효과적으로 제전할 수 있도록 양음의 공기 이온을 발생할 수 있는 것으로서 유용하여, 반도체 장치 등 높은 제전 효과가 요구되는 대전체의 제전에 적합하다.

Claims

적어도 하나의 방전 침과, 이 방전 침에 대향한 대향 전극 및 이 방전 침과 대향 전극 사이에 고전압을 인가하는 교류 고압 전원으로 이루어지며, 이 교류 고압 전원에 의해 이 방전 침과 대향 전극 사이에 고전압이 인가되었을 때 코로나 방전을 발생시켜 양 및 음의 공기 이온을 생성하는 이온 생성 장치에 있어서,

이 교류 고압 전원은 고주파 발진기와 압전 트랜스포머를 구비하여 고주파 전압을 출력하는 것으로서,

상기 교류 고압 전원의 고압 출력선과 이 방전 침 사이에 절연물을 개재 장착하여 이 방전 침으로부터 방전 가능하도록 하고,

상기 절연물로서의 판상 절연물의 어느 하나의 면 상에 설치된 제1 도전체 패턴에 상기 방전 침을 도통시킴과 동시에, 이 판상 절연물의 다른 하나의 면 상에서 제1 도전체 패턴에 대응하는 위치에 설치된 제2 도전체 패턴에 상기 고압 출력선을 도통시키고,

상기 방전 침이 복수 구비되며, 상기 제1 도전체 패턴은 각 방전 침을 각각 도통시키는 복수의 부분 도전체를 상기 판상 절연물에 의해 서로 절연시켜 이 복수의 방전 침의 배치에 대응하는 패턴으로 이 판상 절연물의 어느 하나의 면 상에 배치한 것으로서, 상기 제2 도전체 패턴은 제1 도전체 패턴의 각 부분 도전체에 이 판상 절연물을 사이에 두고 각각 대향하는 복수의 부분 도전체와, 이 복수의 부분 도전체를 서로 도통시켜 연접하는 부분 도전체로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 이온 생성 장치.
적어도 하나의 방전 침과, 이 방전 침에 대향한 대향 전극 및 이 방전 침과 대향 전극 사이에 고전압을 인가하는 교류 고압 전원으로 이루어지며, 이 교류 고압 전원에 의해 이 방전 침과 대향 전극 사이에 고전압이 인가되었을 때 코로나 방전을 발생시켜 양 및 음의 공기 이온을 생성하는 이온 생성 장치에 있어서,

이 교류 고압 전원은 고주파 발진기와 압전 트랜스포머를 구비하여 고주파 전압을 출력하는 것으로서,

상기 교류 고압 전원의 고압 출력선과 이 방전 침 사이에 절연물을 개재 장착하여 이 방전 침으로부터 방전 가능하도록 하고,

상기 교류 고압 전원의 고압 출력선을 상기 절연물로서의 절연 튜브로 피복하고, 이 절연 튜브로 피복된 고압 출력선을 도전체로 이루어지는 집전 링의 링 내에 이 절연 튜브에 의해 이 집전 링으로부터 절연한 상태에서 삽입 장착하고, 이 고압 출력선이 삽입 장착된 집전 링의 표면과 상기 방전 침을 도통시킨 것을 특징으로 하는 이온 생성 장치.
제1항에 있어서,

상기 복수의 방전 침은 그 각각의 기단부를 이 판상 절연물의 제1 도전체 패턴의 각 부분 도전체에 고정하여, 이 판상 절연물로부터 방사상의 배치 패턴으로 이 판상 절연물의 주위에 연장 설치되어 있고, 상기 대향 전극은 각 방전 침의 축심과 직교하는 방향의 축심을 갖도록 이 복수의 방전 침의 주위에 배치된 환상의 도체에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 이온 생성 장치.
제1항 또는 제3항에 있어서,

상기 대향 전극의, 방전 침에 면하는 표면을 절연물로 피복한 것을 특징으로 하는 이온 생성 장치.
제3항에 있어서,

상기 환상의 도체인 대향 전극은 상기 복수의 방전 침 및 판상 절연물을 내부에 수용하여 이 환상의 도체와 동축심으로 설치된 통 형상 절연물의 외주면에 장착되고, 이 통 형상 절연물 내에 그 축심 방향으로 공기를 공급하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 이온 생성 장치.
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