KR20030021889A

KR20030021889A - Anion generator using carbon nanotube tips

Info

Publication number: KR20030021889A
Application number: KR1020010055372A
Authority: KR
Inventors: 김영철; 정주용; 서화일
Original assignee: 김영철
Priority date: 2001-09-08
Filing date: 2001-09-08
Publication date: 2003-03-15

Abstract

PURPOSE: An anion-generating apparatus is provided, which generates the anions at a lower voltage because of making a tip having a low curvature, and increases the number of anions generated per unit area substantially because of the high density of tip, by using a carbon nano-tube tip as an anode tip. CONSTITUTION: The anion-generating apparatus is characterized by using the carbon nano-tube tip as an anode material. The forming method of the carbon nano-tube tip includes the step of growing the carbon nano-tube on a metal film formed on a substrate by a chemical vapor deposition. The anion-generating apparatus is characterized in that the carbon nano-tube tip is used as an anode, a metal is used as a cathode, the anions are generated by applying voltage in the two electrodes to discharge, and the dusts bonded to the anion are collected in the cathode.

Description

Anion generator using carbon nanotube tip

본 발명은 음이온 발생 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an anion generator.

우리가 살고 있는 지구의 대기층은 산업문명이 발달함에 따라 산업체, 그리고 가정에서 배출하는 여러 가지의 오염물질로 인해 오염 정도가 위험 수위에 이르고 있으며, 이로 인해 인류의 건강을 해치는 원인이 되고 있다.As industrial civilization develops, the atmospheric layer of the earth we live on is reaching a dangerous level due to various pollutants emitted by industry and homes, which causes the health of human beings.

상기의 공기 오염으로 인해 실내는 물론 실외에서도 생활이 어려워지고 있으며 특히 밀폐된 공간에서 생활할 경우 피부질환이나 호흡기 장애 등 각종 질환이 발생되어 고통을 받고 있는 것이 현실이다.Due to the air pollution, it is difficult to live indoors as well as outdoors, and in particular, when living in a confined space, various diseases such as skin diseases and respiratory disorders are caused and suffered.

이에 공기 중에 부유하고 있는 각종 바이러스와 세균을 정화시켜 보다 쾌적하고 맑은 공기를 호흡할 수 있도록 하기 위해 전기 방전의 원리를 이용한 음이온발생 및 집진장치가 사용되고 있다.Accordingly, in order to purify various viruses and bacteria floating in the air to breathe more comfortable and clear air, negative ion generating and dust collecting devices using the principle of electric discharge are used.

바이러스나 세균 혹은 먼지나 분진, 그리고 TV 등 가전제품 전자파에 의해 발생된 입자들은 양(+)의 성질을 갖고 있고, 지구의 지표면이 약간 양(+)의 성질을 가지고 있기 때문에 척력작용으로 인하여 공기 중에 부유하게 된다. 음이온발생 및 집진장치는 전기 방전을 이용해 음이온을 발생시켜 공기 중에 부유하는 입자들을 음의 극성을 갖도록 함으로써, 양전극(+극)으로 모이게 하여 집진하게 된다.Particles generated by viruses, bacteria, dust, dust, and electromagnetic waves of household appliances such as TVs are positive, and the earth's surface is slightly positive. Become rich. The negative ion generating and dust collecting device generates negative ions by using an electric discharge so that the particles suspended in the air have negative polarity, thereby collecting them by collecting them to the positive electrode (+ pole).

방전을 일으키기 위해서는 고전압이 필요한데, 인가전압의 감소와 음이온 발생증가를 위해 방전전극으로서 가는 와이어나 뾰족한 팁(tip)이 사용된다. 종래에 사용되고 있는 방전전극들은 금속물질이며, 관련 연구개발도 전극의 형상이나 장치의 구조에 관한 것들에 국한되어 왔다.A high voltage is required to generate a discharge. A thin wire or a sharp tip is used as a discharge electrode to reduce an applied voltage and increase anion generation. The discharge electrodes used in the related art are metal materials, and related research and development have been limited to those related to the shape of the electrode and the structure of the device.

첨부한 도 1을 참조하여, 실용신안(등록번호: 200735120000)에 기재된 종래의 음이온 발생 및 집진방법에 대하여 간략히 설명한다.With reference to the accompanying FIG. 1, the conventional anion generation and dust collection method described in utility model (registration number: 200735120000) is briefly demonstrated.

음극판 전면에 다수의 공기유통 구멍들을 뚫고 이들 유통 구멍사이의 공간면에는 동일 방향으로 돌출되게 다수의 금속팁을 부착한다. 음극판 맞은 편에 다수의 공기유통 구멍이 뚤린 양극판을 적정간격으로 격리되게 설치한다. 전압이 인가되면 금속팁으로부터 양전극판측으로 음전기를 띤 전자가 방출되므로 이 전자가 공기중의 분자와 충돌하여 음이온을 형성하게 되고 양전극에서 집진되어 공기가 정화될 수 있다.A plurality of air flow holes are drilled in the front of the negative electrode plate, and a plurality of metal tips are attached to the space surface between these flow holes so as to protrude in the same direction. On the opposite side of the negative electrode plate, install a positive electrode plate with a number of airflow holes insulated at appropriate intervals. When a voltage is applied, negatively charged electrons are emitted from the metal tip toward the positive electrode plate, and these electrons collide with molecules in the air to form negative ions, which are collected at the positive electrode to purify the air.

종래의 음이온 발생장치는 방전전극을 뾰족하게 만드는데 한계가 있어 고전압 콘덴서가 필요하고, 팁의 밀도가 낮아 단위 면적당 음이온 발생 효율이 낮으며,또한 크기가 크다는 어려움이 있다. 종래 기술들은 통합적으로 여러 조건을 동시에 만족시키지 못하며 한 부분이 개선되면 다른 부분은 그렇지 못하기 때문에 종합적으로 성능개선이 쉽지 않다.Conventional negative ion generating device has a limitation in making the discharge electrode sharp, there is a need for a high voltage capacitor, the density of the tip has a low negative ion generating efficiency per unit area, there is a difficulty in large size. The prior art is not easy to comprehensively improve performance because it does not satisfy several conditions at the same time and one part is improved, the other is not.

본 발명은 음이온 발생을 위한 장치에서 음전극으로 탄소나노튜브팁을 사용함으로써, 종래 기술의 문제점을 해결하고자 하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the problems of the prior art by using a carbon nanotube tip as a negative electrode in the device for generating negative ions.

도1은 종래의 음이온 발생장치를 나타낸다.1 shows a conventional negative ion generating device.

도2는 본 발명의 탄소나노튜브 팁을 나타낸다.Figure 2 shows a carbon nanotube tip of the present invention.

도3은 본 발명의 곡률에 따른 음이온 발생효과를 설명하기 위한 구의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of a sphere for explaining the effect of generating negative ions according to the curvature of the present invention.

본 발명의 탄소나노튜브 팁을 사용한 음이온 발생 장치는 기존의 금속 팁 대신에 탄소나노튜브를 음전극(-전극) 팁으로 사용하였다.In the negative ion generating device using the carbon nanotube tip of the present invention, carbon nanotubes were used as negative electrode (-electrode) tips instead of the conventional metal tips.

탄소나노튜브는 그 지름이 1 - 100 nm 수준으로 끝부분에서의 곡률에 있어서 기존 금속팁과 비교해 매우 적은 값을 가진다.Carbon nanotubes have a diameter of 1-100 nm, which is much smaller than conventional metal tips in curvature at the end.

음이온 발생 장치에 있어서 음전극 팁의 곡률의 영향을 설명해 본다. 반지름이 R1, R2인 두 개의 대전 금속 구가 긴 선으로 연결되어 있다고 보면, 전하들은 그들의 퍼텐셜이 같을 때까지, 다시 말해 V1=V2일 때까지 한 쪽에서 다른 쪽으로 이동한다. 구들이 멀리 떨어져 있기 때문에 그들의 전하는 균일하게 분포되며 각각의 퍼텐셜은 V=kQ/R 이라고 할 수 있다. 퍼텐셜이 같다는 것은를 의미한다. (V=전압, K=상수, Q=전하 R=거리)The influence of the curvature of the negative electrode tip in the negative ion generating device will be described. If two charged metal spheres of radius R1 and R2 are connected by a long line, the charges move from one side to the other until their potential is the same, that is, V1 = V2. Because the spheres are far apart, their charges are evenly distributed and their potential is V = kQ / R. The same potential Means. (V = voltage, K = constant, Q = charge R = distance)

균일한 면전하 밀도 C/㎡의 경우 총 전하는 Q=4πR²σ이므로, 위 식은 아래와 같이 된다.In the case of uniform surface charge density C / m 2, the total charge is Q = 4πR ² σ.

따라서 σ∝1/R 이라는 것을 알 수 있으며 각 구의 면전하 밀도는 반지름에 반비례한다. 즉, 곡면의 반지름이 가장 작은 부분이 가장 큰 면전하 밀도를 가진다.Therefore, it can be seen that σ∝1 / R and the surface charge density of each sphere is inversely proportional to the radius. In other words, the smallest radius of the curved surface has the largest surface charge density.

전하밀도가 크면 퍼텐샬 차이가 크고 따라서 쉽게 전기 방전을 일으키게 된다.If the charge density is large, the potential difference is large and thus an electric discharge easily occurs.

이상과 같이 전기방전에 의한 음이온 발생은 금속팁보다 훨씬 적은 곡률을 가지는 탄소나노튜브팁에서 쉽게 일어나게 되며, 보다 적은 인가전압에서 방전이 가능하다.As described above, the generation of negative ions due to the electric discharge is easily generated in the carbon nanotube tip having a much less curvature than the metal tip, it is possible to discharge at a lower applied voltage.

한편, 단위 면적당 팁의 갯수에 있어서도 금속팁에 비해 탄소나노튜브팁의 경우가 수만-수십만/㎠로 훨씬 크다. 따라서 단위 면적당 음이온발생수에 있어서 탄소나노튜브팁의 경우 매우 크며, 장치의 소형제작이 가능하다.On the other hand, in the number of tips per unit area, carbon nanotube tips are much larger than tens of thousands to hundreds of thousands / cm 2 as compared to metal tips. Therefore, the carbon nanotube tip is very large in the number of anions generated per unit area, and the device can be made compact.

전술한 본 발명에 따른 탄소나노튜브 팁을 사용한 음이온 발생 장치에 의하면, 전기방전에 의한 음이온 발생을 위해 음전극으로 탄소나노튜브팁을 사용함으로써, 작은 곡률의 팁을 만들 수 있어 보다 낮은 전압에서 음이온 발생이 가능하며, 팁의 밀도가 높아 단의 면적당 음이온 발생수를 현저히 증가시킬 수 있다.According to the anion generating device using the carbon nanotube tip according to the present invention, by using the carbon nanotube tip as a negative electrode for generating negative ions by electric discharge, a small curvature tip can be made to generate negative ions at a lower voltage This is possible, and the high density of the tip can significantly increase the number of negative ions generated per stage area.

또한 상기와 같은 이유로 인해, 음이온 발생 효율이 현저히 향상될 수 있으며, 음이온 발생장치를 소형화할 수 있다.In addition, due to the above reasons, the negative ion generating efficiency can be significantly improved, and the negative ion generating device can be miniaturized.

Claims

In the negative ion generating device,

Anion generator, characterized in that the use of carbon nanotube tips as a negative electrode material

According to claim 1, The carbon nanotube tip forming method,

Anion generating device characterized in that the carbon nanotubes are grown on the metal film formed on the substrate by CVD (Chemical Vapor Deposition) method

Using a carbon nanotube tip as a negative electrode, using a metal as a positive electrode, generating a discharge by applying a voltage to the two electrodes to generate negative ions, dust and the like coupled to the negative electrode, characterized in that it comprises collecting dust from the positive electrode Negative ion generator and dust collector