KR20060010235A - 이온 발생기 - Google Patents

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Abstract

이온 발생기를 개시한다. 본 발명은 이온 발생기에 있어서 짧은 시간동안 충분한 양의 이온을 발생시키되, 인체에 해롭지 않은 수준의 이온 발생 수를 유지할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다. 이와 같은 목적의 본 발명에 따른 이온 발생기는 제 1 전극과 제 2 전극을 포함한다. 제 1 전극은 공기 중에서 양 이온을 발생시키고, 제 2 전극은 제 1 전극으로부터 미리 설정된 거리만큼 이격된 위치에 설치되어 전자와 음 이온을 발생시키는 미리 설정된 높이를 가진 침상 전극 형상이다.  제 1 전극에서 발생하는 양 이온과 제 2 전극에서 발생하는 전자가 결합하여 수소 원자가 생성되고, 수소 원자와 제 2 전극에서 발생된 음 이온이 반응하여 공기 중의 세균을 살균한다.

Description

이온 발생기{ION GENERATOR}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이온 발생기를 나타낸 도면.
도 2는 도1에 나타낸 이온 발생기에서 발생하는 이온을 나타낸 도면.
도 3a 내지 3e는 도1에 나타낸 이온 발생기의 살균 과정을 나타낸 도면.
도 4는 도1에 나타낸 이온 발생기에서 세라믹 플레이트와 침상 전극의 구조에 따른 상관관계를 나타낸 도면.
도 5는 도 1에 나타낸 이온 발생기의 특성을 나타낸 그래프.
*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*
11 : 세라믹 플레이트
12 : 침상 전극
13 : 커버
14 : 방전전극
15 : 유도전극
16 : 커버레일
본 발명은 살균 장치에 관한 것으로, 양 이온과 음 이온을 발생시켜 공기 중의 세균을 살균하는 살균 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 공기 정화 장치는 하우징의 내부에 설치되어 각종 불순물을 걸러주는 필터와, 실내 공기를 하우징 내부로 유입시켜 필터를 거치게 한 후 하우징의 외부로 토출되도록 하는 송풍 팬, 음 이온을 발생시키는 음 이온 발생기를 구비한다.
이와 같은 공기 정화 장치에서 송풍 팬이 구동되면 실내 공기는 필터를 거치면서 정화되고, 음 이온 발생기에서 생성된 음 이온과 함께 실내로 토출된다. 그러나 음 이온 발생장치를 구비한 종래의 공기정화장치에서 필터와 음 이온만으로는 세균을 살균하는 것에 한계가 있어 양 이온과 음 이온을 모두 발생시켜 살균할 수 있는 이온 발생기가 개발되었다. 양 이온과 음 이온을 모두 발생시킬 수 있는 이온 발생기는 일본 공개 특허 공보 2003-123940호에 상세히 개시되어 있다.
종래의 이온 발생기는 방전 전극과 유도 전극에 교류 전압을 인가하여 교대로 발생된 양 이온과 음 이온을 실내로 공급하였다. 이 때 발생된 양 이온은 수소 이온(H+)이고 음 이온은 슈퍼옥사이드 아니온(O2 -)이다. 수소 이온과 슈퍼 옥사이드 아니온(O2 -)이 실내에 공급되면 수산기(OH) 또는 과산화수소(H2O2 )가 만들어 지고, 이 물질들이 세균에 부착되어 산화 반응을 일으킴으로써 세균을 제거하였다.
그러나 이와 같은 종래의 이온 발생기는 인체에 유해한 수소 이온 및 슈퍼옥사 이드 아니온(O2 -)을 그대로 실내에 방출시켜 사용자가 흡입할 경우 건강을 해칠 수 있다. 또한, 한 개의 이온 발생기에서 양 이온과 음 이온을 교대로 발생시키므로 상당량의 양 이온과 음 이온이 살균 작용을 하기 전에 서로 결합되어 소멸된다. 특히, 한 개의 이온 발생기에서 양 이온과 음 이온을 교대로 발생시키므로 짧은 시간에 살균을 위해 필요한 이온을 충분히 발생시키지 못한다.
본 발명은 이온 발생기에 있어서 짧은 시간동안 충분한 양의 이온을 발생시키되, 인체에 해롭지 않은 수준의 이온 발생 수를 유지할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적의 본 발명에 따른 이온 발생기는 제 1 전극과 제 2 전극을 포함한다. 제 1 전극은 공기 중에서 양 이온을 발생시키고, 제 2 전극은 제 1 전극으로부터 미리 설정된 거리만큼 이격된 위치에 설치되어 전자와 음 이온을 발생시키는 미리 설정된 높이를 가진 침상 전극 형상이다.  제 1 전극에서 발생하는 양 이온과 제 2 전극에서 발생하는 전자가 결합하여 수소 원자가 생성되고, 수소 원자와 제 2 전극에서 발생된 음 이온이 반응하여 공기 중의 세균을 살균한다.
본 발명에 따른 또 다른 이온 발생기는 제 1 전극과 제 2 전극을 포함한다. 제 1 전극은 공기 중에서 수소 이온을 발생시키고, 제 2 전극은 제 1 전극으로부터 25mm~50mm 사이의 거리에 설치되며 5mm~25mm 사이의 높이를 갖는 침상 전극 형상으 로 이루어져 전자와 슈퍼옥사이드 아니온을 발생시킨다. 제 1 전극에서 발생된 수소 이온과 제 2 전극에서 발생된 전자가 수소 원자를 생성하고, 수소 원자와 제 2 전극에서 발생된 슈퍼옥사이드 아니온이 반응하여 공기 중의 세균을 살균한다.
이와 같이 이루어지는 본 발명의 바람직한 실시예를 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 먼저 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 살균 장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 도1에 나타낸 살균 장치에서 발생하는 이온을 나타낸 도면이다. 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 이온 발생기는 받침대(10)의 상면에 세라믹 플레이트(11)가 설치되고, 이 세라믹 플레이트(11)로부터 미리 설정된 거리만큼 이격되어 침상 전극(12)이 설치되며, 세라믹 플레이트(11) 및 침상 전극(12)에서 발생되는 이온의 확산 범위를 일정한 공간 내로 한정하기 위해 커버(13)가 마련된다.
받침대(10)의 상면에는 세라믹 플레이트(11)를 설치하기 위해 함몰된 공간이 마련되며, 이 공간에 세라믹 플레이트(11)를 삽입한다. 세라믹 플레이트(11)는 양 이온을 발생시키기 위한 부분으로, 세라믹 플레이트(11)의 내부 상부에는 방전 전극(14)이 마련되고, 내부 중앙에는 유도 전극(15)이 마련된다. 또한, 방전 전극(14)과 유도 전극(15)을 제외한 부분은 세라믹으로 보호 층을 형성한다.
방전 전극(14)과 유도 전극(15) 사이에는 +극성의 고전압(바람직하게는 약 3.9kV~4.3kV; 그 이상 및 이하의 전압범위도 적용 가능함)이 인가되는데, 이처럼 방전 전극(14)과 유도 전극(5)의 사이에 +극성의 고전압이 인가되면 세라믹 플레이트(11)에서는 플라즈마 방전에 의해 공기 중의 수분(H2O)이 전리되어 수소 이온(H+) 이 발생한다.
한편, 침상 전극(12)과 접지 전극(17) 사이에는 -극성의 고전압(약 3.2kV~3.6kV)이 인가된다. 침상 전극(12)에 -극성의 고전압이 인가되면 플라즈마 방전에 의해 침상 전극(12)의 주위에는 양 이온이 집적하고, 침상 전극(12)에서 다량의 전자가 공기 중으로 방출된다. 공기 중에 방출된 다량의 전자는 매우 불안정하므로 산소 분자(O2)에 포착되어 슈퍼옥사이드 아니온(O2 -)을 형성한다. 따라서 침상 전극(12)에 -극성의 고전압이 인가되면 전자 및 슈퍼옥사이드 아니온(O2 -)을 발생시킨다.
침상 전극(12)에서 전자들이 방출되면 이 전자들은 세라믹 플레이트(11)에서 발생되어 침상 전극(12) 주위를 지나는 수소 이온과 결합하여 수소 원자(또는 활성 수소, H)를 생성한다. 이 때 세라믹 플레이트(11)에서 발생된 수소 이온이 침상 전극(12)에서 발생된 전자와 잘 결합하도록 이온 발생기의 일 측에 송풍 장치(18)를 설치하고 이를 구동하여 수소 이온을 강제로 침상 전극(12) 방향으로 보낼 수도 있다.
이처럼 세라믹 플레이트(11)에서 발생된 수소 이온이 침상 전극(12)에서 방출된 전자와 결합하여 수소 원자(H)가 됨으로써 살균 장치에서 최종적으로 배출되는 물질은 수소 원자(H)와 슈퍼옥사이드 아니온(O2 -)이 된다.
커버(13)는 터널 형상이며, 받침대(10) 상면 양측에 길이 방향으로 형성된 커 버 레일(16)에 커버(18)의 양측하부가 슬라이딩되면서 착탈된다. 살균 장치에 커버(13)가 끼워진 상태에서 수소 이온을 발생시키고 커버(13)의 일측에서 송풍을 하면 수소 이온은 커버(13)내부에서 침상 전극(12)방향으로 이동하게 되고, 침상 전극(12)에서 방출된 전자와 결합하여 수소 원자(H)가 된 후 커버(13)의 타측으로 배출된다. 또한, 침상 전극(12)에서 발생된 슈퍼옥사이드 아니온(O2 -)도 송풍에 의해 수소 원자(H)와 함께 커버의 타측으로 배출된다.
도 3a 내지 3e는 도1에 나타낸 이온 발생기의 살균 과정을 나타낸 도면이다. 도 3a에 나타낸 바와 같이, 살균 장치에서 수소 원자(H)와 슈퍼옥사이드 아니온(O2 -)이 공기 중에 배출되면 공기 중에 부유하는 세균의 정전기(+극성)에 의해 세균의 정전기와 반대 극성을 가진 슈퍼옥사이드 아니온(O2 -)이 세균의 표면에 흡착된다. 슈퍼옥사이드 아니온(O2 -)이 세균에 흡착되면 슈퍼옥사이드 아니온(O2 -)에 의해 도3b 및 도3c에 나타낸 바와 같이 수소 원자(H)가 슈퍼옥사이드 아니온(O2 -)에 흡착된다.
슈퍼옥사이드 아니온(O2 -)과 수소 원자(H)가 흡착되면 아래와 같은 반응식에 의해 도3d 및 도3e에 도시한 것과 같은 상태가 된다.
H + O2 -  → HO2(하이드로페록시 라디칼) + e + 세균의 정전기
HO2 + 3H(세균의 세포막을 이루는 단백질의 수소원자) → 2H2O 
즉, 접촉된 슈퍼옥사이드 아니온(O2 -)과 수소 원자(H)는 하이드로페록시 라디칼을 형성하고, 슈퍼옥사이드 아니온(O2 -)의 전자는 세균의 정전기와 서로 상쇄된다. 또한, 하이드로페록시 라디칼은 세균의 세포막 구성성분인 단백질에서 3개의 수소 원자(H)를 빼앗아 2분자의 물을 만든다. 따라서 수소 원자(H)를 빼앗긴 세포막의 단백질 분자는 파괴되고, 그에 따라 세균의 세포막도 파괴되어 살균이 이루어진다.
도 4는 도1에 나타낸 이온 발생기에서 세라믹 플레이트와 침상 전극의 구조에 따른 상관관계를 나타낸 도면이고, 도 5는 도 1에 나타낸 이온 발생기의 특성을 나타낸 그래프이다. 도 4와 도 5에 나타낸 바와 같이, 침상 전극(12)은 세라믹 플레이트(11)로부터 미리 설정된 거리만큼 이격되어 설치되는데, 침상 전극(12)과 세라믹 플레이트(11)의 이격 거리, 그리고 침상 전극(12)의 높이에 따라 세라믹 플레이트(11)에서 발생된 수소 이온이 수소 원자(H)로 변환되는 수가 달라지므로 세라믹 플레이트(11)의 크기, 침상 전극(12)의 높이 등에 따라 양자의 이격 거리를 조절하는 것이 바람직하다. 즉, 세라믹 플레이트(11)로부터 약 25mm~50mm 정도 이격된 위치에 침상 전극(12)을 설치하되, 침상 전극(12)의 높이를 약 5mm~25mm 범위로 하면 다음의 도 5에 나타낸 바와 같이, 결합하는 이온의 수가 인체에 무해한 범위 내에서 최대화되어 활성 수도의 수도 극대화된다.
본 발명에 따른 이온 발생기는 인체에 유해한 수소 이온 대신 수소 원자(H)를 살균에 이용하고, 수소 원자(H)가 활성 산소의 일종인 슈퍼옥사이드 아니온(O2 -)과 반응하여 중화됨으로써 살균을 하면서도 사용자가 유해한 수소 이온 및 슈퍼옥사이드 아니온(O2 -)에 노출되는 것을 방지한다.
또한, 살균 장치의 양 이온 발생부와 음 이온 발생부를 별도로 구성하여 같은 이온 발생부에서 양 이온과 음 이온이 교대로 발생될 경우 양 이온과 음 이온이 결합하여 이온이 소멸됨으로써 살균에 사용되는 이온의 수가 감소하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 살균 장치의 양 이온 발생부와 음 이온 발생부를 별도로 구성하여 단시간에 살균에 필요한 충분한 양의 이온을 생성시킬 수 있으므로 살균 성능을 향상시킬 수 있다.

Claims (6)

  1. 양 이온을 발생시키는 제 1 전극과;
    상기 제 1 전극으로부터 미리 설정된 거리만큼 이격된 위치에 설치되어 전자와 음 이온을 발생시키는 미리 설정된 높이를 가진 침상 전극의 제 2 전극을 포함하고;
    상기 제 1 전극에서 발생하는 양 이온과 상기 제 2 전극에서 발생하는 전자가 결합하여 수소 원자가 생성되고, 상기 수소 원자와 상기 제 2 전극에서 발생된 음 이온이 반응하여 공기 중의 세균을 살균하는 이온 발생기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 거리는 25mm~50mm 사이의 범위를 갖는 이온 발생기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 전극 사이의 높이는 5mm~25mm 사이의 범위를 갖는 이온 발생기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 상호 대향하는 방전 전극과 유도 전극을 포함하고;
    상기 방전 전극과 상기 유도 전극 사이에는 +극성의 고전압이 인가되는 이온 발생기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 전극에는 -극성의 고전압이 인가되는 이온 발생기.
  6. 수소 이온을 발생시키는 제 1 전극과;
    상기 제 1 전극으로부터 25mm~50mm 사이의 거리에 설치되며 5mm~25mm 사이의 높이를 갖는 침상 전극으로 이루어져 전자와 슈퍼옥사이드 아니온을 발생시키는 제 2 전극을 포함하고;
    상기 제 1 전극에서 발생된 수소 이온과 상기 제 2 전극에서 발생된 전자가 수소 원자를 생성하고, 상기 수소 원자와 상기 제 2 전극에서 발생된 슈퍼옥사이드 아니온이 반응하여 공기 중의 세균을 살균하는 이온 발생기.
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