KR200332170Y1 - 교번형상 방전판이 채용된 음이온 발생기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 유전체를 사이에 두고 마주보도록 설치되는 방전판과 집전판이 교대로 배열되도록 한 교번형상 방전판이 채용된 음이온 발생기에 관한 것이다.

본 고안의 음이온 발생기는 고전압의 전류를 발생시키는 고압발생기(3), 상기 고압발생기(3)로부터 인가되는 고전압에 의해 음이온을 발생시키는 음이온 발생부(11), 및 상기 음이온 발생부(11)에서 발생된 음이온을 방출시키는 음이온 방출전극(5)으로 구성된 음이온 발생기(1)에 있어서, 상기 음이온 발생부(11)는 고전압이 인가되도록 상기 고압발생기(3)에 연결된 방전판(13), 발생된 음이온을 방출하도록 상기 음이온 방출전극(5)에 연결된 집전판(15), 및 상기 방전판(13)과 집전판(15) 사이에 장입된 유전체(17)로 이루어져 있으며, 상기 방전판(13) 및 집전판(15)은 음극면(21)과 양극면(23)이 교호하도록 상호 대응하는 요철 형태로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 고안의 음이온 발생기에 의하면, 음이온 발생기 전체 크기를 크게 늘리지 않고도 음이온 발생에 필요한 방전판과 집전판의 대향면 면적을 증대시킬 수 있으므로 소형으로도 대량의 음이온을 얻을 수 있으며, 유전체를 이용하므로 고압방전으로 인한 부산물 발생을 효과적으로 억제할 수 있게 된다.

Description

교번형상 방전판이 채용된 음이온 발생기{Apparatus for generating negative ion provided with electric discharge plate arranged in turn}

본 고안은 음이온 발생기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유전체를 사이에 두고 마주보도록 설치되는 방전판 즉, 음전극판과 집전판 즉, 양전극판이 교대로 배열되도록 한 교번형상 방전판이 채용된 음이온 발생기에 관한 것이다.

일반적으로 음이온은 숲속과 같은 청정지역에서 상쾌함을 느낄 수 있도록 해주는 음전하를 띤 공기의 원자 요소를 이르는 것으로, 음이온을 마시면 세포의 신진대사를 촉진하고 활력을 증진시키며, 피를 맑게 하고 신경 안정과 피로 회복, 식욕 증진의 효과가 있어 건강 보조 장치로 널리 이용되고 있다.

이에 따라 지금까지 음이온 발생기는 공기 및 살균된 용수를 정화시켜 쾌적한 실내환경을 조성하는 용도로 이용하고 있으나, 향후에는 피부미용 및 모발 미용을 위한 미용 보조기기, 화상환자 치료용 보조기기, 혈액 투석기의 혈액 정화 보조기기, 산업용 음이온 발생기, 버섯 및 하우스 재배 채소류의 음이온 환경 조성기 등에 널리 사용될 것으로 보여진다.

이러한 음이온을 발생시키는 방법에는 코로나 방전에 의한 생성방법과 전자방사식 음이온 발생 방법이 있는데, 먼저 코로나 방전에 의하면 도 1a에 도시된 바와 같이, 음이온을 생성하게 된다.

기체는 일반적인 상태에서는 절연체로 간주되지만, 실제로 대기 중에는 우주선이나 자외선 또는 방사선 등에 의해서 생성된 소량의 전자나 대전입자가 존재하므로, 이들 대전입자가 전계에 의해서 이동함으로써 기체 중에 미세전류가 흐르게된다. 이때의 미세 전류량은 거의 0으로 보아도 무방하므로 이러한 상태는 전기적으로 절연되어 있는 상태로 간주된다. 그러나 방전전극과 접지전극 사이에 더욱 더 높은 전압이 걸리면 양극 사이에서 코로나 방전이 일어나 전류가 흐르고 빛이나 소리를 내게 된다. 이와 같은 상태를 코로나 방전이라고 한다. 또한 전류가 흐르기 시작한 상태를 코로나 개시상태라고 부르며 이때의 전위차를 코로나 개시 전압이라고 부른다.

코로나 방전 과정에서 방전전극과 접지전극 사이에 있는 산소가 전자에 의해서 마이너스화 되는데, 이렇게 생성된 음이온은 그 수명이 아주 짧으며, 또 코로나방전은 부산물로 오존과 질소산화물을 만드는 단점이 있으나, 값싸게 음이온을 만드는 방법으로 알려져 있다.

또한, 전자방사식 음이온 생성방법에 의하면, 도 1b에 도시된 바와 같은 방식으로 음이온을 생성하게 되는데, 양전극의 설치 없이 침 모양의 날카로운 도체를 음전극으로 하여 이 음전극에 펄스성의 고전압을 가함으로써 공기 중에 직접 전자를 방출시켜 방출된 전자가 주위의 산소 또는 수분과 결합하여 음이온을 만들도록 한다.

그런데, 이중 코로나 방전방법에 의해 발생된 음이온을 이용하는 장치의 일예로서 대한민국 실용신안등록출원 제20-2002-10828호에 개시된 바 있는 "착탈식 전기 집진판과 방전판을 갖는 공기청정기"를 들 수 있는데, 이 장치는 도 2에 도시된 바와 같이 전후면 이젝트 플레이트(111,121)에 끼워지는 전기집진판(115)과 방전판(125)을 서로 마주보도록 평행하게 배열하여 음이온 발생구조를 형성함으로써고압의 음전압에 의해 방전판(125)의 음극핀(126)에서 전기집진판(115)을 향해 다수의 음이온과 오존이 발생되도록 한다.

그러나 위와 같은 쌍판 구조의 음이온 발생 메카니즘은 음극핀(126)의 갯수에 따라 음이온의 발생량이 결정되므로 음이온 발생량을 늘리기 위해서는 음극핀(126)의 갯수에 비례하여 방전판(125) 및 전기집진판(115)의 넓이를 넓혀야 한다. 따라서, 공기 청정기 또는 음이온 발생기 등 음이온 발생장치가 설치 공간 상 제약을 받는 경우 방전판(125) 및 전기집진판(115)의 넓이를 넓히는 데 한계가 있으므로 원하는 만큼 충분한 양의 음이온을 발생시킬 수 없게 되는 문제점이 발생한다.

물론, 다량의 음이온을 얻기 위해 방전판(125)과 전기집진판(115) 쌍을 복수개 겹쳐 배열함으로써 하나의 음이온 발생장치에 의해 다량의 음이온을 발생시킬 수도 있으나, 이 경우 복수의 방전판(125)과 전기집진판(115) 각각마다 음전원과 양전원을 인가시키기 위한 전선을 연결하여야 하는 등 음이온 발생장치 내부의 구조가 복잡해지는 문제점이 있었다.

또한, 위와 같은 코로나 방전에 의한 음이온 발생은 고압방전에 의하여 절연파괴가 일어나므로 음이온은 잘 나오나 부산물로 O₃및 NOx 성분이 발생되는 문제점이 있는 반면 전자 방사식 음이온 생성은 부산물은 거의 없으나 토출력이 약해서 외부요인(GRILL, 철망, 온/습도 등)에 의해 음이온이 감소하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안은 위와 같은 종래의 음이온 발생구조가 갖는 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 단판의 방전판과 집전판을 요철부위가 생기도록 절곡 또는 가공하고, 양 극판의 요철부위가 서로 호응하면서 마주보도록 배열한 다음, 양 극판의 사이에 유전체를 장입함으로써 양 극판의 좌우 양단에 음/양 전원을 인가하는 간단한 배선 구조에 의해서도 다량의 음이온을 발생시킬 수 있을 뿐 아니라, 방전핀의 고압방전으로 인한 부산물의 발생을 억제할 수 있고, 외부 요인에 의한 음이온 발생량 변동을 줄일 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 고안은 고전압의 전류를 발생시키는 고압발생기, 이 고압발생기로부터 인가되는 고전압에 의해 음이온을 발생시키는 음이온 발생부, 및 이 음이온 발생부에서 발생된 음이온을 방출시키는 음이온 방출전극으로 구성된 음이온 발생기에 있어서, 음이온 발생부는 고전압이 인가되도록 상기 고압발생기에 연결된 방전판, 발생된 음이온을 방출하도록 음이온 방출전극에 연결된 집전판, 및 방전판과 집전판 사이에 장입된 유전체로 이루어져 있으며, 방전판 및 집전판은 음극면과 양극면이 교호하도록 상호 대응하는 요철 형태로 형성되어 있는 음이온 발생기를 제공한다.

도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 음이온 발생원리를 보여주는 도면.

도 2는 음이온 발생을 위한 종래의 방전판과 전기집진판이 적용된 공기청정기의 작동 상태를 보인 사시도.

도 3은 본 고안에 따른 음이온 발생기를 개략적으로 도시한 블록도.

도 4는 도 3에 도시된 음이온 발생기의 음이온 발생부를 개략 도시한 종단면도.

도 5는 도 3에 도시된 음이온 발생기의 다른 실시예에 따른 음이온 발생부를 개략 도시한 종단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 *

1 : 음이온 발생기 3 : 고압발생기

5 : 음이온 방출전극 11 : 음이온 발생부

13,53 : 방전판(음전극판) 15,55 : 집전판(양전극판)

17,57 : 유전체 21,61 : 음극면

23,63 : 양극면

이하, 본 고안의 실시예에 따른 교번형상 방전판이 채용된 음이온 발생기를 첨부도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 고안에 따른 음이온 발생기는 도 3에 개략적으로 도시된 것처럼, 기본적으로 종래의 음이온 발생기에서와 같이 크게 고압발생기(3), 음이온 발생부(11) 그리고 음이온 방출전극(5)으로 구성되어 있다.

여기에서, 고전압의 전류를 발생시키는 역할을 하는 고압발생기(3)는 미리 설정된 고전압을 음이온 발생부(11)에 인가하도록 되어 있는 바, 이를 위해 음이온 발생부(11)의 방전판(13)과 접속되어 전원(2)으로부터 (-)수 ~ 수십 [kV]의 전압을 인가한다. 방전판(13)에 (-)수 ~ 수십 [kV]의 전압이 가해지면, 유전체를 통하여 반대쪽 집전판(15)에 전자가 형성된다.

이와 같이 고압발생기(3)로부터 인가되는 고전압에 의해 음이온을 발생시키는 음이온 발생부(11)는 다시 도 4에 도시된 바와 같이 크게 방전판(13), 집전판(15) 그리고 다수의 유전체(17)로 구성되는 바, 방전판(13) 즉, 음전극판은 고전압이 인가되도록 상기 고압발생기(3)에 연결되어 있으며, 집전판(15) 즉, 양전극판은 방전판(13)에서 발생된 음이온을 방출하기 위해 음이온 방출전극(5)에 연결되어 있고, 방전판(13)과 집전판(15) 사이에는 다수개의 유전체(17) 알갱이가 장입되어 있다.

이 때 방전판(13)과 집전판(15)은 음이온 발생기(1)가 동일 체적을 가진다고 할 때 음이온을 방출시키기 위해 마주보는 양 판(13,15)의 면적은 넓히면서도 단판 구조로 제작하여 내부 배선을 간단화하도록 도 4 또는 도 5에 도시된 형상을 가진다. 즉, 방전판(13)과 집전판(15)은 복수의 음극면(21)과 양극면(23)이 교호하여 배열되도록 상호 맞물리는 요철 형태를 가지는데, 도 4에 도시된 실시예의 경우에 방전판(13)은 횡단면이 ㄹ자 형태를 취하도록 절곡되어 있고, 집전판(15)은 횡단면이 열린 사각형 모양을 갖도록 절곡되어 있으며, 양 극판(13,15)은 도시된 것처럼집전판(15)이 방전판(13)의 오목부로 삽입되도록 결합된다.

마찬가지로 도 5에 도시된 실시예의 경우에도 방전판(53)과 집전판(55)의 마주보는 면적을 극대화시키도록 양 극판(53,55)은 도시된 것처럼 ㅌ자 형태의 횡단면을 갖도록 가공되어 요철부를 형성하게 되며, 결합 시 요철부가 상호 호응하는 부분끼리 맞물려 결합됨으로써 양 극판(53,55) 사이에 다수의 유전체(57) 알갱이를 장입하게 된다.

따라서 도 4에 도시된 음이온 발생부(11)에서 방전판(13)과 집전판(15) 사이에 장입되는 유전체(17) 알갱이는 양쪽 전극판(13,15)에 정전기를 전하는 매체로서, 방전판(13)과 집전판(15)의 음극면(21)과 양극면(23)의 단면적에 해당하는 전기력선(전계)을 형성하여 일정한 전기력을 전달하는 기능을 한다. 이와 같이 방전판(13)과 집전판(15) 사이에 유전체(17)를 장입하기 위해 음이온 발생부(11)의 외부(도시하지 않음)를 예컨대 플라스틱과 같은 절연체로 구성할 수 있으며, 이때 음이온 발생부(11) 내부에 습기가 차지 않도록 적당한 온도로 가열해 주는 것이 바람직하다.

따라서, 위와 같이 구성된 본 고안에 따른 음이온 발생기(1)에 의하면, 먼저 전원(2)에 의해 고압발생기(3)로부터 고압(-)수 ~ 수십 [kV]의 전압이 방전판(13)에 인가되고, 이에 따라 방전판(13)에서 발생된 음이온이 유전체(17)를 거쳐 반대쪽의 집전판(15)에 전달되는데, 이 때 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 방전판(13,53)의 음극면(21,61)에서 다수의 전자가 발생하여 마주보도록 배열된 집전판(15,55)의 양극면(23,63)으로 전달된다. 이와 같이 집전판(15,55)에 전달된 다수의 음이온은 방출전극(5)을 통해 대기 중으로 방출된다.

한편 본 고안의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 고안의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 예를 들면, 본 명세서에서 개시하는 유전물질과 균등한 범위의 물질로 치환하거나, 유전물질의 알갱이 모양을 변경하거나, 고전압발생부의 인가전압등을 조건에 따라 변경하는 것이 가능하다.

그러므로 본 고안의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 실용신안등록청구범위 뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

이와 같이 본 고안에 따른 음이온 발생기에 의하면, 전극판 사이에 유전체를 장입하여 사용함으로써, 부산물의 발생을 억제하고, 전자방사식 음이온 발생 방법의 단점인 외부요인에 의한 음이온의 감소를 극복할 수 있을 뿐 아니라, 방전판과 집전판을 교대로 반복해서 배열함으로써 간단한 배선 구조를 가짐에도 불구하고 다량의 음이온을 발생시킬 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 고전압의 전류를 발생시키는 고압발생기(3), 상기 고압발생기(3)로부터 인가되는 고전압에 의해 음이온을 발생시키는 음이온 발생부(11), 및 상기 음이온 발생부(11)에서 발생된 음이온을 방출시키는 음이온 방출전극(5)으로 구성된 음이온 발생기(1)에 있어서,

   상기 음이온 발생부(11)는 고전압이 인가되도록 상기 고압발생기(3)에 연결된 방전판(13), 발생된 음이온을 방출하도록 상기 음이온 방출전극(5)에 연결된 집전판(15), 및 상기 방전판(13)과 집전판(15) 사이에 장입된 유전체(17)로 이루어져 있으며, 상기 방전판(13) 및 집전판(15)은 음극면(21)과 양극면(23)이 교호하도록 상호 대응하는 요철 형태로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 음이온 발생기.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 방전판(13)은 횡단면이 ㄹ자 형태로 절곡되어 있으며, 상기 집전판(15)은 횡단면이 상기 방전판(13)의 오목부로 삽입되도록 열린 사각형 모양으로 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 음이온 발생기.
3. 제1 항에 있어서,

   상기 방전판(53) 및 집전판(55)은 횡단면이 ㅌ자 형태로 가공되어 대응하는요철부가 상호 결합되도록 마주보도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 음이온 발생기.