KR101116213B1

KR101116213B1 - 이온발생장치

Info

Publication number: KR101116213B1
Application number: KR1020060125737A
Authority: KR
Inventors: 박래은; 온현기; 권준현
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-12-11
Filing date: 2006-12-11
Publication date: 2012-03-06
Also published as: KR20080053785A; CN101202423A; CN101202423B

Abstract

본 발명은 이온발생장치에 관한 것으로서, 이온발생장치에 흐르는 공기의 유동속도를 조절하여 음이온과 양이온의 결합도를 증대시킬 수 있는 발명을 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 양이온을 발생시키는 양이온발생부와; 음이온을 발생시키는 음이온발생부와; 상기 양이온발생부 및 상기 음이온발생부가 배치되는 케이스와; 상기 케이스에 마련되어 상기 양이온발생부에서 상기 음이온발생부로 향하는 공기의 유동속도를 완화시키는 유속완화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온발생장치를 제공하고 있다.

Description

이온발생장치{An ion making device}

도1은 본 발명에 의한 이온발생장치의 사시도이다.

도2는 본 발명의 제1실시예의 측단면도이다.

도3은 본 발명의 제2실시예의 측단면도이다.

도4(a)내지 도4(e)는 이온발생장치에 의한 살균과정을 나타난 도면이다.

도5는 본 발명의 제1실시예의 작동도이다.

도6은 본 발명의 제2실시예의 작동도이다.

도7(a)(b)는 종래기술과 본 발명의 제1,2실시예의 잔존양이온에 대한 비교데이터이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

1: 이온발생장치 3: 케이스

5: 양이온발생장치 10:음이온발생장치

15: 삽입홈 16: 돌출부

본 발명은 이온발생장치에 관한 것으로서, 상세하게는 양이온과 음이온의 결 합도를 증대시킬 수 있는 이온발생장치에 관한 것이다.

이온발생장치는 일본공개특허공보 2003-123940호에 개시된 바와 같이 박스형태의 케이스에 양이온발생부와 음이온발생부가 마련되는데, 음이온발생부는 침상전극을 포함하고 있으며, 양이온발생부는 세라믹플레이트와 방전전극 및 유도전극을 포함하고 있었다.

그리하여, 이러한 양이온발생부와 음이온발생부에 교류전압을 가하게 되면 각각 양이온과 음이온이 발생하였는데, 양이온은 수소이온(H⁺)이고, 음이온은 슈퍼옥사이드아니온(O₂-)이다.

수소이온과 슈퍼옥사이드 아니온이 실내에 공급되면 이 이온들이 결합함으로서 활성수소원자를 만들어내고, 이러한 활성수소원자는 세균에 부착되어 산화반응을 일으킴으로서 제균 및 살균작용을 하게 된다.

이와 같은 기능을 하는 이온발생장치는 주로 공기조화기나 공기정화기에 부착되어 사용되는데, 종래에는 이온발생장치의 상부에 슬라이드 이동가능하게 설치되는 터널형태의 커버가 마련되어 양이온과 음이온의 결합이 원활하게 이루어질 수 있게 하였다.

그러나, 공기조화기나 공기정화기의 크기의 소형화 경향에 맞추어 이온발생장치를 이 제품들의 내부에 설치하게 되는 경우, 공기조화기 등의 내부에서 이온발생장치를 지나가는 공기의 유동통로가 상대적으로 좁아지게 되어 그러한 커버를 설치할 수 있을 정도의 여유공간이 없었다.

따라서, 이러한 커버없이 공기를 유동시켜서 이온결합을 꾀하는 경우, 공기의 유동속도가 빠르게 형성되어 양이온과 음이온의 결합이 원활하게 이루어지지 못함으로서 양이온 또는 음이온이 결합되지 못하고 다량이 잔존하게 된다는 문제점이 있었으며, 이러한 이온들의 결합으로 인하여 발생하는 활성수소원자의 생성량이 상대적으로 줄어들게 됨으로서 활성수소원자가 담당하는 살균 및 제균성능 또한 저하된다는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 이온발생장치를 지나가는 공기의 유동속도를 저감시켜 음이온과 양이온의 결합도를 증대시켜, 활성수소원자의 원활한 생성을 도모하여 이온발생장치에 의한 살균 또는 제균성능을 제고시키는데 그 목적이 있다.

또한, 상기 양이온발생부는 세라믹플레이트와, 상기 세라믹플레이트 내부에 마련되는 유도전극 및 방전전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 음이온발생부는 침상전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유속완화부는 상기 케이스의 상부에 마련되며 상기 양이온발생부가 삽입배치되는 설치홈으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 케이스의 상면의 높이가 상기 설치홈에 배치된 상기 양이온발생부의 상면의 높이보다 높게 마련되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 케이스의 상면과 상기 설치홈에 배치된 상기 양이온발생부의 상면의 높이의 차이는 1mm 내지 5mm인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유속완화부는 상기 양이온발생부의 전방에 형성되며 상기 케이스의 상면으로부터 상부로 돌출되어 있는 돌출부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 돌출부는 케이스의 단부와 상기 양이온발생부 사이에 배치되어 상기 케이스의 단부의 상부를 거쳐 상기 양이온발생부를 향하는 공기의 유속에 영향을 주도록 마련되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 돌출부의 높이는 상기 케이스의 상면을 기준으로 2mm 내지 10mm의 높이를 갖는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명은 양이온을 발생시키는 양이온발생부와; 음이온을 발생시키는 음이온발생부와; 상기 양이온 발생부 및 상기 음이온발생부가 설치되는 케이스와; 상기 양이온발생부 주위에 마련되고 상기 양이온발생부를 지나가는 공기의 유속을 저하시켜 양이온의 이동속도를 완화함으로서 음이온과 양이온의 결합도를 증가시키는 유속완화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온발생장치를 제공하고 있다.

또한, 상기 유속완화부는 케이스의 상부에 마련되며 상기 양이온발생부가 삽입되는 설치홈으로 구성되되, 상기 설치홈에 삽입된 양이온발생부의 상면의 높이는 상기 케이스의 상면의 높이보다 낮게 형성됨으로서 상기 양이온발생부의 상면을 지나는 공기의 유속을 완화시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유속완화부는 상기 케이스의 상부에 마련되고 상기 양이온발생부의 전방에 상부로 돌출되는 돌출부로 구성되되, 상기 돌출부의 상면에 마련된 유로의 단면적이 상기 양이온발생부의 상면에 마련된 유로의 단면적보다 좁게 형성되어 상기 돌출부의 상면를 통과한 공기의 유속이 상기 양이온발생부의 상면에 이르러 저하되는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 알아보기로 하겠다.

도1에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 이온발생장치는 케이스(1)의 상면에 설치된 양이온발생부(5)와, 상기 양이온발생부(5)로부터 소정거리만큼 이격되어 설치되는 음이온발생부(10)로 구성되는데, 상기 음이온발생부(10)는 침상전극(11)으로 구성되며, 상기 양이온발생부(5)는 세라믹플레이트(6) 및 상기 세라믹플레이트(6) 내부에 수용된 방전전극(도2참고, 7)과 유도전극(도2참고, 8)으로 구성되어 있다.

한편, 상기 케이스(3)의 상면에는 상기 양이온발생부(5)로부터 상기 음이온발생부(10)로 이동하는 공기의 유동속도를 완화시킬 수 있는 유속완화부가 마련되는데, 여기서 상기 유속완화부는 상기 양이온발생부(5)가 삽입되는 설치홈(15)의 형태로 구성된다.

즉, 도2에서 도시한 바와 같이, 상기 세라믹플레이트(6)는 양이온을 발생시 키기 위한 부분으로서, 상기 세라믹플레이트(6)의 내부 상부에는 방전전극(7)이 마련되고, 내부 중앙에는 유도전극(8)이 마련되며, 상기 방전전극(7)과 상기 유도전극(8)을 제외한 부분은 세라믹으로 보호층을 형성한다.

상기 방전전극(7)과 상기 유도전극(8) 사이에는 플러스 성분의 고전압(약 3.9kV~4.3kV)이 인가되는데, 이처럼 방전전극(7)과 상기 유도전극(8)사이에 플러스 성분의 고전압이 인가되면 상기 세라믹플레이트(6)에서는 플라즈마 방전에 의해 공기중의 수분(H2O)가 전리되어 수소이온(H+)이 발생한다.

한편, 상기 침상전극(11)의 하부에는 접지전극(12)이 마련되는데, 상기 침상전극(11)과 상기 접지전극(12)사이에는 마이너스 성분의 고전압(약3.2kV~3.6kV)이 인가된다.

상기 침상전극(11)에 마이너스 성분의 고전압이 인가되면, 플라즈마 방전에 의해 침상전극(11)의 주위에는 양이온이 집적하고, 상기 침상전극(11)에서 다량의 전자가 공기중으로 방출된다.

공기중에 방출된 다량의 전자는 매우 불안정하므로 산소분자(O2)에 포착되어 슈퍼옥사이드 아니온(O2-)을 형성한다.

따라서, 침상전극(11)에 마이너스 성분의 고전압이 인가되면 전자 및 슈퍼옥사이드 아니온을 발생시킨다.

상기 침상전극(11)에서 전자들이 방출되면 이 전자들은 세라믹플레이트(6)에서 발생되어 침상전극(11)주위를 지나는 수소이온과 결합하여 활성수소원자를 만들게 된다.

이 때, 세라믹플레이트(6)에서 발생된 수소이온이 침상전극(11)에서 발생된 전자와 잘 결합할 수 있도록 상기 이온발생장치(1) 일측에 송풍장치(18)를 설치하고 구동하여 강제로 수소이온을 침상전극(11)방향으로 보내줄 수도 있다.

이처럼 상기 세라믹플레이트(6)에서 발생된 수소이온이 침상전극(11)에서 방출된 전자와 결합하여 수소원자가 됨으로써 이온발생장치(1)에서 최종적으로 배출되는 물질은 수소원자와 슈퍼옥사이드아니온이 된다.

한편, 상기 양이온발생부(5)를 구성하는 상기 세라믹플레이트(6)가 상기 설치홈(15)에 삽입된 상태를 보면, 상기 설치홈(15)의 깊이가 상기 세라믹플레이트(6)의 높이보다 높아서, 상기 세라믹플레이트(6)의 상면이 상기 케이스(3)의 상면보다 낮게 되어 있다.

따라서, 상기 이온발생장치(1) 및 상기 이온발생장치(1)의 상면과 일정간격 이격되어 있는 벽부(W) 사이에 형성된 유로의 면적에 변화가 생기는데, 구체적으로 보면, 공기가 최초로 유입되는 부분의 단면적에 비하여 상기 양이온발생부(5)의 상부에 형성된 유로의 단면적이 상대적으로 크게 형성되고, 이와 같은 유로면적의 팽창으로 인하여 갑압현상이 발생한다.

그리하여 상기 양이온발생부(5)를 지나는 공기의 유동속도는 저하되고, 이러한 공기의 유동속도의 변화는 양이온의 이동속도를 저하시키는 원인이 되는데, 양이온의 이동속도가 저하되면 상기 음이온발생부에서 발생한 음이온과 결합될 수 있는 시간과 기회를 그 만큼 확보할 수 있다는 의미가 되므로 결국 양이온과 음이온의 결합도를 증대시킬 수 있는 것이다.

도3는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 것으로서, 공기가 유입되는 입구부분에 상기 케이스(3)의 상면으로부터 상부로 돌출된 돌출부(16)로 구성된 유속완화부)를 마련함으로서 공기의 이동에 따라서 유로면적이 변할 수 있도록 한 것이다.

즉, 상기 케이스(3) 부분 중 공기가 유입되는 단부에 돌출부(16)가 마련되고, 상기 돌출부(16)가 끝나는 부분에 상기 양이온발생부(5)를 마련함으로서 상기 돌출부(16)의 상부를 통과한 공기의 속도가 상기 양이온발생부(5)의 상부에서 갑자기 저하될 수 있게 하였다.

따라서, 제1실시예에서 구현하고자 하였던 양이온의 이동속도 저하효과를 본 실시예에서도 구현할 수 있으며, 이와 같이 양이온의 이동속도가 저하되면 음이온과의 접촉시간이 증대할 수 밖에 없으며, 이러한 결과는 양이온과 음이온의 결합도의 증대로 이어지게 되어, 그만큼 수소원자(활성수소)를 많이 만들어 냄으로서 제균 및 살균효과를 제고시킬 수 있게 되는 것이다.

도4a내지 도4e는 본 발명에 의한 이온발생장치에 의하여 발생된 수소원자(활성수소)에 의하여 살균작용이 일어나는 것을 도시한 것으로서, 도4a와 도4b에서 도시한 바와 같이, 상기 이온발생장치에서 수소원자와 슈퍼옥사이드아니온이 공기중에 배출되면 공기중에 부유하는 세균의 정전기(+)에 의해 세균의 정전기와 반대극성을 가진 슈퍼옥사이드 아니온이 세균의 표면에 흡착된다.

도4c에서 도시한 바와 같이 슈퍼옥사이드 아니온이 세균에 흡착되면 슈퍼옥사이드아니온에 의하여 수소원자가 슈퍼옥사이드의 아니온에 흡착된다.

슈퍼옥사이드 아니온과 수소원자가 흡착되면 하기의 반응식에 의하여 도4d 및 도4e에서 도시한 것과 같은 상태가 된다.

H + O₂ ^-→ HO₂(하이드로페록시 라디칼) + e + 세균의 정전기

HO₂ + 3H(세균의 세포막을 이루는 단백질의 수소원자) → 2H₂O

즉, 접촉된 슈퍼옥사이드 아니온과 수소원자는 하이드로페록시 라디칼을 형성하고, 슈퍼옥사이드 아니온의 전자는 세균의 정전기와 서로 상쇄된다.

또한, 하이드로페록시 라디칼은 세균의 세포막 구성성분인 단백질에서 3개의 수소원자를 빼앗아 2분자의 물로 만들기 때문에, 수소원자를 빼앗긴 단백질 분자는 파괴되고, 그에 따라 세균의 세포막도 파괴되어 살균이 이루어지는 것이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 이온발생장치를 통과하는 공기의 유동특성 및 이온의 결합도에 대하여 알아보기로 하겠다.

도5는 본 발명의 제1실시예에서의 공기의 흐름을 보인 것으로서, 상기 이온발생장치(1)의 외측에 마련되는 송풍장치(18)가 작동을 하면, 공기의 흐름이 상기 송풍장치(18)에서 양이온발생부(5), 그리고 음이온발생부(10)를 향하게 된다.

여기서, 케이스(3)의 부분 중 공기가 최초 유입되는 부분에는 상기 설치홈(15)이 형성되어 있지 않으며, 상기 설치홈(15)이 마련되지 않은 곳에 형성되는 제1유로(A1)의 높이를 H1이라고 하고, 상기 양이온발생부(5)의 상부에 형성된 제2 유로(A2)의 높이를 H2라고 할 경우에, 상기 양이온발생부(5)의 상면의 높이가 상기 케이스의 상면의 높이보다 낮으므로, H2의 길이가 H1보다 길게 형성된다.

여기서, 이러한 높이의 차이는 D1으로 표시하였는데, D1은 여기서 1~5mm의 높이를 가지도록 마련되는 것이 바람직하다.

따라서, 제1유로(A1)를 통과한 공기는 제2유로(A2)에 이르러서 그 유속이 감소되는 것이어서, 상기 음이온발생부(10)를 지날 때에도 최초 유입될 때의 속도에 못미치는 속도를 유지하기 때문에, 기존 발명에 비하여 양이온과 음이온의 접촉시간을 증대시켜 양이온과 음이온의 결합도를 증대시킬 수 있게 된다.

도6은 제2실시예에 관한 것으로서, 상기 돌출부(15)의 상부에 형성된 제3유로(A3)와 상기 양이온발생부(5)의 상부에 형성된 제4유로(A4)를 비교하면, 상기 제3유로의 높이(H3)는 상기 제4유로의 높이(H4)에 비하여 짧게 형성되고, 그 차이는 상기 돌출부(16)의 높이인 (D2)로 나타난다.

여기서, 상기 돌출부(16)의 높이(D2)는 2~10mm의 범위로 형성되는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 제3유로(A3)를 통과한 공기의 유속은 상기 제4유로(A4)에 이르러서 저하되며, 이러한 유속저하특성은 상기 음이온발생부(10)에 이를 때까지 영향을 주므로 종래기술에 비하여 양이온과 음이온의 접촉시간을 증대시켜, 양이온과 음이온의 결합도가 종래에 비하여 현저하게 증가한다.

도7은 본 발명에 의하여 음이온과 양이온이 결합된 이후 잔존하는 양이온의 수량데이터인데, 동일한 규격을 가진 이온발생장치에 대하여 5번의 실험을 거쳐서 도출한 것이다.

도7(a)(b)에서 도시한 바와 같이, 종래 기술의 경우 공기1cc당 잔존하는 양이온의 수는 평균 4만개 정도이나, 설치홈이 마련된 제1실시예에서 D1을 2mm로 한 경우에는 잔존 양이온 수가 2.1만개 이며, 상기 돌출부가 마련된 제2실시예에서 걸림돌출부의 높이(D2)를 4mm로 한 경우 잔존 양이온 수가 1.3만개로 줄어드는 것을 알 수 있다.

즉, 실시예 1에 의하면 종래기술에 비하여 공기 1cc 당 양이온이 평균 1.9만개가 음이온과 더 결합되고, 실시예2에 의하면 평균2.7만개가 음이온과 결합되므로 이러한 결합에 의하여 생성된 수소원자의 수량이 종래기술에 비하여 증대되며, 이에 따라 더 많은 양의 세균을 살균할 수 있는 것이다.

이러한 구성을 갖는 본 발명에 의하여 양이온발생부를 지나가는 공기의 유속을 저하시킴으로서 양이온의 이동속도를 저하시켜 양이온과 음이온의 접촉시간을 증대함시킴으로서 양이온과 음이온의 결합도를 제고할 수 있는 효과가 있다.

따라서, 양이온과 음이온의 결합도가 증가하게 되며, 이러한 결합에 의하여 보다 많은 수소원자가 발생되어 기존의 발명에 비하여 살균 및 제균효과가 현저하게 증대될 수 있는 기술적인 효과를 얻을 수 있다.

Claims

양이온을 발생시키는 양이온발생부와;

음이온을 발생시키는 음이온발생부와;

상기 양이온발생부 및 상기 음이온발생부가 배치되는 케이스와;

상기 케이스에 마련되어 상기 양이온발생부에서 상기 음이온발생부로 향하는 공기의 유동속도를 완화시키는 유속완화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
제1항에 있어서,

상기 양이온발생부는 세라믹플레이트와, 상기 세라믹플레이트 내부에 마련되는 유도전극 및 방전전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
제1항에 있어서,

상기 음이온발생부는 침상전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
제1항에 있어서,

상기 유속완화부는 상기 케이스의 상부에 마련되며 상기 양이온발생부가 삽입배치되는 설치홈으로 구성되는 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
제4항에 있어서,

상기 케이스의 상면의 높이가 상기 설치홈에 배치된 상기 양이온발생부의 상면의 높이보다 높게 마련되는 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
제4항에 있어서,

상기 케이스의 상면과 상기 설치홈에 배치된 상기 양이온발생부의 상면의 높이의 차이는 1mm 내지 5mm인 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
제1항에 있어서,

상기 유속완화부는 상기 양이온발생부의 전방에 형성되며 상기 케이스의 상면으로부터 상부로 돌출되어 있는 돌출부로 구성되는 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
제7항에 있어서,

상기 돌출부는 케이스의 단부와 상기 양이온발생부 사이에 배치되어 상기 케이스의 단부의 상부를 거쳐 상기 양이온발생부를 향하는 공기의 유속에 영향을 주도록 마련되는 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
제7항에 있어서,

상기 돌출부의 높이는 상기 케이스의 상면을 기준으로 2mm 내지 10mm의 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
양이온을 발생시키는 양이온발생부와;

음이온을 발생시키는 음이온발생부와;

상기 양이온 발생부 및 상기 음이온발생부가 설치되는 케이스와;

상기 양이온발생부 주위에 마련되고 상기 양이온발생부를 지나가는 공기의 유속을 저하시켜 양이온의 이동속도를 완화함으로서 음이온과 양이온의 결합도를 증가시키는 유속완화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
제10항에 있어서,

상기 유속완화부는 케이스의 상부에 마련되며 상기 양이온발생부가 삽입되는 설치홈으로 구성되되,

상기 설치홈에 삽입된 양이온발생부의 상면의 높이는 상기 케이스의 상면의 높이보다 낮게 형성됨으로서 상기 양이온발생부의 상면을 지나는 공기의 유속을 완화시키는 것을 특징으로 하는 이온발생장치.
제10항에 있어서,

상기 유속완화부는 상기 케이스의 상부에 마련되고 상기 양이온발생부의 전방에 상부로 돌출되는 돌출부로 구성되되,

상기 돌출부의 상면에 마련된 유로의 단면적이 상기 양이온발생부의 상면에 마련된 유로의 단면적보다 좁게 형성되어 상기 돌출부의 상면를 통과한 공기의 유속이 상기 양이온발생부의 상면에 이르러 저하되는 것을 특징으로 하는 이온발생장치.