KR101791107B1 - 음이온 발생장치 - Google Patents

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Abstract

음이온 발생장치가 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 음이온 발생장치는 전원을 공급받아 고전압을 발생시키는 고전압 발생모듈과, 고전압 발생모듈을 내부에 수용하는 본체 케이스와, 고전압 발생모듈로부터 음의 고전압을 인가받아 전자를 방출하는 방전 팁 및 본체 케이스에 부착된 도체부재를 포함하고, 본체 케이스가 대전하는 것을 방지하도록 고전압 발생모듈의 접지선을 도체부재에 연결시켜 본체 케이스를 접지시킨다.

Description

음이온 발생장치{APPARATUS FOR GENERATING AN NEGATIVE ION}
본 발명은 음이온 발생장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고압방전을 통해 음이온을 발생시켜 배출하는 음이온 발생장치에 관한 것이다.
일반적으로, 음이온 발생장치는 최근 미세먼지나 황사 등과 같은 공기 오염에 의한 문제들이 심각해짐에 따라 쾌적하고 신선한 공기에 대한 관심이 높아지는 추세 있다.
오염된 공기에 의해 각종 호흡기 질환이나 알레르기 반응을 나타내는 사람들이 증가함에 따라 공기의 질을 높이기 위한 수단으로 음이온을 발생시켜 오염된 공기를 정화하고자 하는 시도가 여러 방면에 걸쳐 다양하게 실시되고 있다.
음이온이란 공기 중의 산소나 질소 등의 분자가 음의 전하를 가진 상태를 의미하며, 이러한 음이온은 인체에 매우 유익할 뿐만 아니라 먼지 및 냄새 제거에도 효과가 있음이 보고되고 있다.
음이온 발생장치는 첨단 부분이 첨예한 침상형 방전 팁(Tip)이나 탄소 섬유 다발로 이루어진 방전 팁(Tip)에 고전압을 인가하여 공기 중에 직접 전자를 방출하고, 방출된 전자가 주위의 공기분자와 결합하여 음이온을 만든다.
하지만, 기존에는 음이온 발생량이 적어 최근에는 음이온 발생 효율을 높이고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다.
대한민국 공개특허공보 제2005-0110378호(2005.11.23.공개)
본 발명의 실시예는 음이온을 보다 효과적으로 발생시키는 음이온 발생장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 그라운드와 연결된 접지 단자핀과, 외부 전원과 연결된 2개의 전원단자핀을 가진 접지콘센트의 각 단자핀에 연결되는 전원어댑터; 상기 전원어댑터로부터 제공된 전원을 공급받아 고전압을 발생시키는 고전압 발생모듈; 상기 고전압 발생모듈을 내부에 수용하는 본체 케이스; 상기 본체 케이스 외측으로 돌출되게 마련되고, 상기 고전압 발생모듈로부터 음의 고전압을 인가받아 전자를 방출하는 방전 팁; 상기 본체 케이스에 부착된 도체부재; 및 상기 방전 팁에서 방출되는 전자와, 상기 전자가 공기분자와 결합한 음이온을 상기 본체 케이스 외부로 안내하는 방출 가이드를 포함하고, 상기 전원어댑터는, 상기 접지콘센트의 접지 단자핀에 접속되는 접지 접속단자핀, 상기 접지콘센트의 2개의 전원단자핀에 접속되는 2개의 전원 접속단자핀을 가진 플러그부와, 상기 플러그부의 2개의 전원 접속단자핀을 통해 입력된 교류전원을 직류전원으로 변환하는 전원변환회로와, 상기 전원변환회로의 출력측 전원선을 상기 고전압 발생모듈의 단자에 삽입시켜 전기적으로 연결시키는 단자삽입부를 포함하되, 상기 단자삽입부는 일측이 상기 접지 접속단자핀에 연결되고 타측이 상기 전원선을 감싸도록 마련되되 끝단이 상기 고전압 발생모듈에 연결되지 않고 플로팅된 쉴드선을 포함하고, 상기 방출 가이드는, 사용자의 손가락이나 이물질이 상기 방전 팁에 접촉되는 것을 방지하도록 상기 방전 팁을 감싸며 입구로부터 출구측으로 직경이 확장되는 메가폰 또는 나팔관 형상을 가지고, 상기 도체부재는, 상기 고전압 발생모듈의 전원 출력측 접지선에 연결되어 상기 본체 케이스를 접지시키는 것을 특징으로 하는 음이온 발생장치가 제공될 수 있다.
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본 발명의 실시예는 음이온을 보다 효과적으로 발생시킴으로써 음이온 발생량을 대폭 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 음이온 발생량을 증가시킴과 함께 전자가 방출되는 방전 팁(Tip) 주변에 부착되는 파티클(Particle)이나 먼지 등의 이물질의 양을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 사용자의 신체가 전자가 방출되는 방전 팁에 직접적으로 접촉하는 것을 방지시킴과 함께 케이스 내부의 음이온을 외부로 효과적으로 방출시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이온 발생장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이온 발생장치의 전원어댑터를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이온 발생장치의 본체 케이스를 접지하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이온 발생장치에서 본체 케이스의 음이온 방출구조를 설명하기 위한 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 본체 케이스의 음이온 방출구조에 대한 측면도이다.
이하에서는 본 발명의 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달할 수 있도록 하기 위해 예로서 제공하는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정하지 않고 다른 형태로 구체화할 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장하여 표현할 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 음이온 발생장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 음이온 발생장치는 접지콘센트(C)와 전기적으로 연결된 전원어댑터(10), 이 전원어댑터(10)와 전기적으로 연결되어 전원어댑터(10)로부터 제공된 전원을 제공받는 고전압 발생모듈(20)과, 이 고전압 발생모듈(20)에 의해 발생된 고전압을 제공받는 방전 팁(30)과, 고전압 발생모듈(20) 및 방전 팁(30)을 내부에 수용하는 본체 케이스(40)를 포함할 수 있다.
전원어댑터(10)는 접지콘센트(C)에 삽입되는 플러그부(11)와 이 플러그부와 전기적으로 연결된 전원변환회로(12), 이 전원변환회로에 의해 변환된 전원을 고전압 발생모듈(20)에 제공하도록 고전압 발생모듈(20)의 단자에 삽입되는 단자삽입부(13)를 포함할 수 있다.
접지콘센트(C)는 건물이나 대지 혹은 이에 상당한 접지체 등의 그라운드(Ground)와 연결된 단자핀(1번 단자핀), 외부 전원과 연결된 2개의 단자핀(2번 단자핀과 3번 단자핀)을 포함한다.
전원어댑터(10)의 플러그부(11)는 접지콘센트(C)의 각 단자핀(1번, 2번 및 3번 단지핀)에 대응하는 각 접속단자핀(1번, 2번 및 3번 접속단자핀)을 가진다.
각 접속단자핀 중 1번 접속단자핀에는 쉴드선(Shield)이 연결된다.
전원어댑터(10)의 플러그부(11)가 접지콘센트(C)에 연결되면, 플러그부(11)의 1번 접속단자핀은 접지콘센트(C)의 1번 단자핀에 연결된다. 이에 따라, 전원어댑터(10)의 쉴드선은 접지콘센트(C)의 그라운드측과 연결된다.
또한, 전원어댑터(10)의 플러그부(11)의 2번 및 3번 접속단자핀은 접지콘센트(C)의 2번 및 3번 단자핀에 각각 연결된다. 이에 따라, 외부전원이 전원변환회로(12)에 공급된다.
전원변환회로(12)는 플러그부(11)로부터 출력된 전원을 미리 설정된 전원으로 변환시킨다. 예를 들면, 플러그부(11)로부터 출력된 교류전원 예를 들면, 220V를 12V로 낮춘다. 접지콘센트(C)로부터 제공된 전압이 110V 혹은 380V 일 경우, 플러그부(11)로부터 출력된 교류전원은 110V 혹은 380V 일 수 있다.
단자삽입부(13)는 고전압 발생모듈(20)의 단자에 삽입됨으로써 전기적으로 연결된다. 이에 따라, 전원어댑터(10)와 고전압 발생모듈(20)이 전기적으로 연결된다. 이때, 단자삽입부(13) 중에서 전원라인(12V,0V)만이 고전압 발생모듈(20)에 연결된다. 단자삽입부(13) 중 쉴드선은 플로팅(Floating)된 상태로 고전압 발생모듈(20)에 연결되지 않는다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이온 발생장치의 전원어댑터를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 전원어댑터(10)의 쉴드선(Shield)은 일측은 접지콘센트(C)에 연결된 전원 입력측의 그라운드에 연결되고 타측은 전원어댑터(10)의 전원 출력측 전원선(12V,0V)과 연결되지 않는 상태인 플로팅(Floating) 상태이다.
2개의 전원선(12V, 0V)는 서로 절연된 상태로 단자삽입구를 형성하고, 쉴드선은 도체로 이루어지고 각 전원선과 절연된 상태를 유지한다.
쉴드선은 전원선(12V,0V)과 절연된 상태로 전원선(12V,0V)를 감싸도록 마련된다.
일측이 접지콘센트(C)에 그라운드에 연결되고 타측이 플로팅된 쉴드선에 의해 전원어댑터(10) 및 이 전원어댑터(10)의 케이블의 대전을 방지할 수 있다. 후술하겠지만, 본체 케이스(40) 내부에 마련된 고전압 발생모듈(20)의 강한 전기장에 의해 정전유도 현상이 발생하고, 이러한 정전유도 현상에 의해 본체 케이스(40)의 표면 뿐만 아니라, 전원어댑터(10) 및 이 전원어댑터(10)의 전원케이블에 다량의 불요 전하가 유도되어 대전될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 고전압 발생모듈(20)은 전원어댑터(12)로부터 공급된 전원을 입력받은 후 발진, 승압 및 배압 처리를 순차적으로 수행하여 예를 들면, 6~8㎸의 고전압을 출력한다.
고전압 발생모듈(11)은 보호회로(21)와 고전압회로(22)를 포함할 수 있다.
보호회로(21)는 서지전류나 노이즈를 방지한다.
보호회로(21)는 배리스터 또는 제너다이오드를 병렬로 배치함과 동시에 필요한 곳에 퓨즈, 다이오드 및 커패시터 등의 소자를 배치할 수 있다.
보호회로(21)는 전류의 노이즈를 해소하며, 서지 전류가 발생할 경우 서지 전류가 배리스터 또는 제너다이오드로 흐르게 함으로써 고전압 회로(22) 및 고전압 발생모듈(20)의 기타 회로(예를 들면, 제어회로) 등을 보호한다.
보호회로(21)는 상기한 구성 외에도 기타 다양한 형태로 구현 가능하며, 예를 들면, 전원어댑터(10)에 대하여 한 쌍의 커패시터를 병렬 연결할 수 있다.
고전압회로(22)는 발진 기능, 고전압 승압 기능, 배전압 기능을 수행할 수 있다. 발진 기능은 자체 내의 LC 발진회로를 이용하여 전원어댑터(10)를 통해 입력된 예컨대 12V의 직류전원을 미리 설정된 주파수로 발진시키고, 자체 내의 승압용 트랜스를 이용하여 발진된 전압을 고전압으로 승압하며, 자체 내의 배전압회로를 이용하여 승압된 고전압을 가정, 사무실 또는 차량 등 각 사용환경에 충분한 음이온을 발생시킬 수 있는 고전압(예를 들면, 6~8㎸의 고전압)으로 변환된다.
방전 팁(30)은 고전압회로(22)에서 출력된 고전압을 인가받아 고전압 방전하여 전자를 방출한다. 방전 팁(30)은 고전압회로(22)로부터 제공된 음의 고전압에 의해 고전압 방전을 일으켜 전자를 방출한다.
방전 팁(30)은 첨단 부분이 첨예한 탄소 섬유 다발로 이루어진 팁 형태이거나 침상형 팁 형상일 수 있다. 방전 팁(30)에서 방출된 전자는 주위의 공기분자와 결합하여 음이온을 만든다.
본체 케이스(40)는 절연체로서 예를 들면, 사각형상의 플라스틱 사출성형물이거나 플라스틱에 유리를 혼합한 재질 혹은 기타 다른 형태의 플라스틱 계열의 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 본체 케이스(40)는 세라믹이나 테플론 계통의 재질로 이루어질 수 있다.
본체 케이스(40)에는 전자나 음이온을 방출하는 구멍(41)이 형성되어 있다. 구멍(41)은 방전 팁(30) 근방에 배치되어 있다. 방전 팁(30)에서 방출된 전자 혹은 본체 케이스 내부에 만들어진 음이온은 구멍(41)에서 외부로 확산된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이온 발생장치의 본체 케이스를 접지하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본체 케이스(40)에는 동판, 동박테이프 등의 도체부재(50)가 부착된다. 도체부재(50)는 고전압회로(22)의 전원 출력측 접지선(51)에 전기적으로 연결되고 본체 케이스(40)의 내측 벽면에 부착된다. 이에 따라, 본체 케이스(40)는 접지된다. 이때, 도체부재(50)는 본체 케이스(40)의 외부면에 부착될 수 있다.
본체 케이스(40)에 부착되는 도체부재(50)는 방전 팁(30)과 미리 설정된 거리(일예로, 10cm) 이격되어 설치된다.
본체 케이스(40)는 그에 내장된 고전압 발생모듈(20)의 강한 전기장 내에 놓여져서 유전체의 특성을 나타난다.
이러한 정전유도 현상으로 인해 본체 케이스(40)의 표면에는 음이온 발생량을 억제하는 다량의 불요 전하가 유도되어 대전될 수 있다. 마찬가지로 본체 케이스(40)의 내부 수용된 고전압 발생모듈(20) 및 방전 팁(30)의 표면에는 다량의 불요 전하가 유도되어 대전될 수 있다.
상기한 대전 현상으로 인해, 음이온 발생량이 낮아질 뿐만 아니라, 방전 팁(30)에 많은 이물질이 부착된다.
본 발명의 일실시예에서는 전원어댑터 쉴드 구성과 본체 케이스 접지구성을 이용하여 상기한 정전유도 현상으로 인해 음이온 발생량이 저하되고 방전 팁(30)에 다량의 이물질이 부착되는 것을 방지할 수 있다.
전원어댑터 쉴드 구성과 관련하여, 전원 어댑터(10)에서 쉴드선의 일측은 접지콘센트(C)의 그라운드와 연결되고 타측은 전원 어댑터(10)의 전원선(12V,0V)과 절연된 상태로 전원선(12V,0V)을 감싸면서 단부인 끝단이 플로팅되어 있다. 이때, 전원어댑터(10)의 전원선(12V,0V)은 고전압 발생모듈(20)과 전기적으로 연결되지만, 쉴드선은 고전압 발생모듈(20)과 전기적으로 연결되지 않는다.
본체 케이스 접지구성과 관련하여, 본체 케이스(40)에 동박, 동박테이프 등의 도체부재(50)를 부착하고, 고전압 회로(22)의 전원 출력측 접지선(51)을 이 도체부재(50)에 전기적으로 연결함으로써 본체 케이스(40)를 접지시킨다. 이에 따라, 본체 케이스(40)의 전위를 0으로 유지시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 이온 발생장치에서는 사용자의 안전 사고를 방지할 수 있도록 전자를 방출하는 방전 팁(30)이 본체 케이스(40)의 구멍(41) 내부에 배치된다. 즉, 감전 사고를 막기 위해 방전 팁(30)이 본체 케이스(40)의 내부에 있고 작은 구멍을 뚫어 음이온이 외부로 방출되게 한다.
방전 팁(30)이 본체 케이스(40)의 내부에 위치할 경우, 사용자의 안전 사고를 방지할 수는 있지만 고전압 발생모듈(20)에서 발생한 전체 에너지가 방전 팁(30)에서 전자를 방출하는 데 사용되지 못하고 에너지 손실이 발생하여 결과적으로 음이온 발생량이 줄어들 수 있다. 즉, 본체 케이스(40)가 전기가 통하지 않는 절연체로 이루어졌다 하더라도 절연율은 공기보다 떨어지기 때문에 고전압 방전시 본체 케이스(40) 측으로 전류가 유도되어 에너지 효율이 떨어진다.
따라서, 사용자의 안전 사고를 방지하면서도 에너지 효율을 향상시켜 음이온 발생량을 향상시킬 필요가 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이온 발생장치에서 본체 케이스의 음이온 방출구조를 설명하기 위한 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 본체 케이스의 음이온 방출구조에 대한 측면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본체 케이스(40)의 구멍(41)에는 방전 팁(30)에서 방출되는 전자와, 이 전자가 공기분자와 결합한 음이온을 본체 케이스 외부로 안내하는 방출가이드(42)가 장착된다.
방출가이드(42)는 본체 케이스(40)의 표면으로부터 돌출되게 마련된다.
방출가이드(42)는 방전 팁(10)을 감싸는 형태이고, 예를 들면, 메가폰 형태일 수 있다. 메가폰 형태 외에도 나팔관 형태 등 기타 다양한 형태를 마련될 수 있다. 이때, 방전 팁(10)의 끝단은 본체 케이스(40) 내부가 아닌 방출 가이드(42)까지 연장되게 배치된다.
방출가이드(42)는 입구로부터 출구쪽으로 직경이 확장되며, 입구 내측으로 방전 팁(30)이 위치된 구조에서는 사용자의 손가락이나 기타 이물질이 방전 팁(30)에 접촉되는 것을 차단하면서도 방전 팁(30)에서 방출된 전자 및 생성된 음이온이 직경이 커지는 출구 쪽으로 원활하게 안내될 수 있다. 이와 같이, 방전 팁(30)이 외부로 돌출되어 있어 우수한 성능을 확보하고 공기와 같은 절연율을 가지는 세라믹 또는 테플론 소재에 둘러 쌓여있어 손이나 사람이 직접 만질 수 없는 구조여서 감전사고도 예방할 수 있다.
10 : 전원어댑터 20 : 고전압 발생모듈
21 : 보호회로 22 : 고전압회로
30 : 방전 팁 40 : 본체 케이스
41 : 구멍 42 : 방출가이드
50 : 도체부재 51 : 접지선

Claims (4)

  1. 그라운드와 연결된 접지 단자핀과, 외부 전원과 연결된 2개의 전원단자핀을 가진 접지콘센트의 각 단자핀에 연결되는 전원어댑터;
    상기 전원어댑터로부터 제공된 전원을 공급받아 고전압을 발생시키는 고전압 발생모듈;
    상기 고전압 발생모듈을 내부에 수용하는 본체 케이스;
    상기 본체 케이스 외측으로 돌출되게 마련되고, 상기 고전압 발생모듈로부터 음의 고전압을 인가받아 전자를 방출하는 방전 팁;
    상기 본체 케이스에 부착된 도체부재; 및
    상기 방전 팁에서 방출되는 전자와, 상기 전자가 공기분자와 결합한 음이온을 상기 본체 케이스 외부로 안내하는 방출 가이드를 포함하고,
    상기 전원어댑터는, 상기 접지콘센트의 접지 단자핀에 접속되는 접지 접속단자핀, 상기 접지콘센트의 2개의 전원단자핀에 접속되는 2개의 전원 접속단자핀을 가진 플러그부와, 상기 플러그부의 2개의 전원 접속단자핀을 통해 입력된 교류전원을 직류전원으로 변환하는 전원변환회로와, 상기 전원변환회로의 출력측 전원선을 상기 고전압 발생모듈의 단자에 삽입시켜 전기적으로 연결시키는 단자삽입부를 포함하되, 상기 단자삽입부는 일측이 상기 접지 접속단자핀에 연결되고 타측이 상기 전원선을 감싸도록 마련되되 끝단이 상기 고전압 발생모듈에 연결되지 않고 플로팅된 쉴드선을 포함하고,
    상기 방출 가이드는, 사용자의 손가락이나 이물질이 상기 방전 팁에 접촉되는 것을 방지하도록 상기 방전 팁을 감싸며 입구로부터 출구측으로 직경이 확장되는 메가폰 또는 나팔관 형상을 가지고,
    상기 도체부재는, 상기 고전압 발생모듈의 전원 출력측 접지선에 연결되어 상기 본체 케이스를 접지시키는 것을 특징으로 하는 음이온 발생장치.
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