KR20080017294A

KR20080017294A - 교류식 이오나이저용 방전 유닛

Info

Publication number: KR20080017294A
Application number: KR1020077020477A
Authority: KR
Inventors: 마사요시 인나미; 마사아키 야마다
Original assignee: 휴글엘렉트로닉스가부시키가이샤
Priority date: 2005-06-20
Filing date: 2005-06-20
Publication date: 2008-02-26
Also published as: JPWO2006137168A1; CN101167224B; US20090052108A1; TWI283949B; CN101167224A; JP4605666B2; WO2006137168A1; KR101104101B1; TW200701573A

Abstract

본 발명은, 방전 침에 교류의 고전압을 인가하여 코로나 방전에 의해 발생시킨 플러스 이온 및 마이너스 이온을 에어에 의해 정전기 제거 대상물 방향으로 공급하는 교류식 이오나이저의 방전 유닛에 관한 것이다. 방전 침(3)에 접속되는 전극 편(12)과, 상기 전극 편(12)을 둘러싸는 유전체부(11a)와, 상기 유전체부(11a)를 둘러싸는, 저부를 가지는 통형의 전극 통(9)에 의해 컨덴서 C를 구성하고, 상기 컨덴서 C를 통하여 방전 침(3)에 교류의 고전압을 인가한다. 이에 따라, 소정량의 플러스 이온 및 마이너스 이온을 발생하는 정전 용량을 컨덴서 C에 가지게 할 수 있다.

이오나이저, 컨덴서, 이온, 교류 전압 인가, 코로나 방전, 정전 용량, 에어 토출, 소형화, 경량화

Description

교류식 이오나이저용 방전 유닛{DISCHARGE UNIT FOR AC IONIZER}

본 발명은, 방전 침에 교류의 고전압을 인가하여 코로나 방전에 의해 발생시킨 플러스 이온 및 마이너스 이온을 정전기 제거 대상물에 공급하는 교류식 이오나이저에서, 상기 방전 침에 고전압을 인가하기 위한 컨덴서의 구조, 및 플러스 이온 및 마이너스 이온을 정전기 제거 대상물에 공급하기 위한 에어 토출 구조의 개량에 관한 것이다.

전술한 바와 같은 종류의 교류식 이오나이저로서, 예를 들면 하기 특허 문헌 1에 기재된 「정전기 제거기의 고압 케이블 분기 장치」나, 특허 문헌 2에 기재된 「정전기 제거 장치」가 알려져 있다.

도 9 및 도 10은, 특허 문헌 1에 기재된 교류식 이오나이저의 방전 유닛을 나타내고, 그 전체가 바 형으로 형성되어 있다. 그리고, 도 9는 방전 유닛의 정면도, 도 10은 도 9에서의 X-X선을 따라 절단한 단면도이다.

이들 도면에서, 101은 교류의 고전압이 인가되는 고압 케이블, 102는 커넥터, 103은 동축 케이블, 104는 동축 케이블(103)의 중심 도체이며, 상기 중심 도체(104)는 상기 고압 케이블(101)에 접속되어 컨덴서의 한쪽 전극을 구성하고 있다.

또한, 105는 컨덴서의 다른 쪽 전극으로서의 도전성을 가지는 결합 링, 106은 방전 침이며, 결합 링(105)은 동축 케이블(103)의 길이 방향을 따라서 등 간격으로 배치되어 있다. 107 및 108은 몰드부, 109는 방전 침(106) 사이에 전계를 형성하기 위한 접지 전극이다.

전술한 바와 같은 구성에서, 중심 도체(104)와 방전 침(106)은, 동축 케이블(103)의 절연 피복을 통하여 용량적으로 결합되어 있다. 그리고, 중심 도체(104)에 인가된 교류의 고전압이 상기 절연 피복의 정전 용량을 통하여 결합 링(105)으로부터 방전 침(106)에 인가됨으로써, 방전 침(106)과 접지 전극(109) 사이에 코로나 방전이 생기게 하고, 상기 코로나 방전에 의해 방전 침(106) 주위에 플러스 이온 및 마이너스의 이온을 발생시키도록 되어 있다.

그리고, 특허 문헌 2에 기재된 방전 유닛도, 도 9 및 도 10과 마찬가지의 구조를 가진다.

[특허 문헌 1]: 일본국 특개 2002-184595호 공보(단락[0006] ∼ [0008], 도 1, 도 4 등)

[특허 문헌 2]: 일본국 특개 2002-313596호 공보(도 2, 도 7 등)

도 9 및 도 10의 종래 기술에서, 일정한 고전압을 인가하여 방전 침(106)으로부터 보다 많은 플러스 이온 및 마이너스 이온을 발생시키기 위해서는, 한쪽 전극으로서의 중심 도체(104)와, 상기 중심 도체(104)를 둘러싸는 다른 쪽 전극으로서의 결합 링(105)과, 상기 중심 도체(104)와 상기 결합 링(105) 사이에 개재하는 절연 피복에 의해 구성되는 컨덴서의 정전 용량을 크게 할 필요가 있다. 이를 위 한 방법으로서는, 결합 링(105)을 축 방향을 따라 길게 형성하고(필연적으로 방전 침(106) 사이의 간격도 길게 하고), 컨덴서의 전극 면적을 크게 하는 것이 효과적이다.

그러나, 방전 유닛의 소형화를 도모하기 위해, 또는 정전기 제거 능력을 높이기 위하여, 방전 침(106) 사이의 간격을 짧게 하고자 하는 경우에는, 결합 링(105) 자체의 축 방향을 따른 길이도 짧게 설정하는 것이 바람직하다. 즉, 결합 링(105)을 축 방향을 따라 길게 형성하는 것은, 방전 침(106) 사이의 간격을 단축하고자 하는 요구와는 반하는 것이었다.

즉, 방전 유닛의 소형화나 정전기 제거 능력의 향상이라는 관점으로 보면, 결합 링(105)을 축 방향을 따라 길게 형성하는 방법에 의하지 않고 컨덴서의 정전 용량을 크게 할 수 있는 것이 요구되고 있었다.

그래서 본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 그 목적은, 방전 침 사이의 간격을 단축하면서 원하는 정전 용량을 얻도록 하고, 방전 유닛의 소형화나 정전기 제거 능력의 향상시킬 수 있는 교류식 이오나이저용 방전 유닛을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 방전 침에 교류의 고전압을 인가하여 코로나 방전에 의해 발생시킨 플러스 이온 및 마이너스 이온을 에어에 의해 정전기 제거 대상물 방향으로 공급하는 교류식 이오나이저의 방전 유닛에 있어서, 방전 침에 접속되는 전극 편과, 상기 전극 편을 둘러싸는 유전체부와, 상기 유전체부를 둘러싸는, 저부를 가지는 통형의 전극통에 의해 컨덴서를 구성하고, 상기 컨덴서를 통하여 방전 침에 교류의 고전압을 인가하는 것이다.

또한, 본 발명은, 복수개의 전극 통을 구비한 전극 바를 유전체부로 몰드하고, 상기 유전체부를 통하여 전극 통에 대향하도록 전극 편을 각각 고착하여 컨덴서를 구성함과 동시에, 전극 통의 개수와 동일한 개수의 착탈 가능한 방전 침 유닛에 장착된 방전 침을 각각의 전극 편에 접속하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은, 방전 침 유닛의 기판에, 정전기 제거 대상물 방향으로 에어를 토출하기 위한 에어 토출공을 형성하는 것이 바람직하고, 이와 같은 에어 토출공을 모든 방전 침 유닛에 형성하거나, 2개의 방전 유닛마다 하나씩 형성하는 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명은, 복수개의 방전 유닛을 길이 방향으로 연결하고, 각각의 방전 유닛의 전극 바를 서로 접속함으로써, 원하는 길이를 가지는 이오나이저 바를 형성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예를 나타낸 평면도이다.

도 2는 도 1에서의 II-II선을 따라 절단하여 나타낸 단면도이다.

도 3은 도 2의 주요부의 확대 설명도이다.

도 4는 도 2에서의 IV-IV선을 따라 절단하고 확대해서 나타낸 확대 단면도이다.

도 5는 도 2 및 도 3에서의 몰드부의 평면도이다.

도 6은 도 2 및 도 3에서의 몰드부의 정면도이다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예를 나타낸 평면도이다.

도 8은 본 발명의 제2 실시예의 작용을 검증하기 위해 사용한 방전 유닛을 개략적으로 나타낸 설명도이다.

도 9는 종래 기술을 나타낸 정면도이다.

도 10은 도 9에서의 X-X선을 따라 절단하여 나타낸 단면도이다.

이하, 도면을 따라 본 발명의 실시예를 설명한다. 먼저, 도 1은 본 발명의 제1 실시예를 나타낸 평면도이다.

도 1에 있어서, 1은 바 형으로 형성된 방전 유닛이며, 그 길이 방향으로 형성된 복수개(도시한 예에서는 5개)의 장착공(6)에는, 방전 침 유닛(2)이 각각 착탈 가능하게 장착되어 있다. 상기 방전 침 유닛(2)은, 기판(2a)의 중심에 배치되어 교류의 고전압이 인가되는 방전 침(3)과, 상기 방전 침(3)에 근접하여 형성된 한쌍의 에어 토출공(4a, 4b)을 포함하고 있다.

또한, 방전 침 유닛(2)은 주위 방향을 따른 2개소에 반탄성을 가지는 걸림편(5a, 5b)을 구비하고 있고, 이들 걸림편(5a, 5b)이 방전 유닛(1) 측의 절결(7a, 7b)에 위치하도록 방전 침(3)을 중심으로 하여 방전 침 유닛(2)를 회동시킴으로써, 장착공(6)과의 걸어맞춤이 풀려서 방전 유닛(2)을 떼어낼 수 있게 되어 있다.

그리고, 도 1에서, 17은 방전 침(3)과의 사이에서 전계를 형성하기 위한 접지 전극이다.

다음에, 도 2는 도 1에서의 II-II선을 따라 절단하여 나타낸 단면도이며, 도 3은 도 2의 주요부를 확대하여 나타낸 도면이다. 그리고, 도 3에서는, 하나의 방전 침 유닛(2)을 떼어낸 상태를 나타내고 있으며, 또한 상기 걸림편(5a, 5b)은 편의상 도시를 생략하고 있다.

먼저, 도 2 및 도 3을 참조하면서 방전 유닛(1)의 내부 구조를 설명한다.

커버(8)의 내부에는, 단면이 긴 원형이며 저부를 통형의 5개의 전극 통(9)을 포함하는 전극 바(10) 전체를 둘러싸는 합성 수지제의 몰드부(11)와, 전극 통(9)의 내부의 합성 수지로 이루어지는 유전체부(11a)를 그 사이에 두는 전극 통(9)과 함께 컨덴서를 구성하는 대략 평판형의 전극 편(12)이 배치되어 있다.

도 3에 상세하게 나타낸 바와 같이, 전극 편(12)의 상부에는 T자형의 캡체(13)가 고착되어 있고, 상기 통부(13a)의 내면에는 도전성의 방전 침 유지부(14)가 장착되어 있고, 또한 상기 방전 침 유지부(14)는 전극 편(12)에 전기적으로 접속되어 있다.

이와 같은 구성함으로써, 방전 침 유닛(2)을 장착공(6)에 장착한 상태에서는, 방전 침(3)이 방전 침 유지부(14)를 통하여 전극 편(12)과 전기적으로 접속된다. 그러므로, 전극 바(10)의 전극 통(9)을 한쪽 전극으로 하고 전극 편(12)을 다른 쪽 전극으로 하여 양측 간에 유전체부(11a)를 포함하는 컨덴서 C를 통하여, 방전 침(3)에 교류의 고전압을 인가할 수 있게 된다.

또한, 전극 바(10)의 하단부 양측에는 맹공(foramen caecum)형 장공(15, 長孔)이 형성되어 있고, 상기 맹공형 장공(15)에 삽입되는 도전 핀(16)을 사용하여, 인접하는 다른 방전 유닛(1)의 전극 바(10)를 차례로 연결할 수 있도록 되어 있다. 따라서, 종단부의 전극 바(10) 또는 도전 핀(16)에 고압 전원 회로로부터 교류의 고전압을 인가함으로써, 복수개 연결된 방전 유닛(1)에 전기를 공급할 수 있고, 장착공(6)에 장착된 각각의 방전 침(3)과 접지 전극(17) 사이에 고전압이 인가되어 코로나 방전이 발생하게 된다.

그리고, 도 2에서 18은 금속제의 케이싱이며, 방전 유닛(1)은 길이 방향으로 복수개(예를 들면 4개) 연결한 상태에서 상기 케이싱(18)에 의해 유지할 수 있도록 되어 있다.

도 4는 도 2에서의 IV-IV선을 따라 절단하고 확대하여 나타낸 확대 단면도이다. 도 4에서, 19는 외부의 컴프레서 등의 에어 공급원과 연결되어 있는 에어 통로이며, 전술한 에어 토출공(4a, 4b)에 연통되어 있다. 이 구조에 의해, 에어 통로(19)에 공급된 에어는 에어 토출공(4a, 4b)을 통하여 방전 침(3)의 전방으로 토출하게 되고, 방전 침(3)의 주위에 발생한 플러스 이온 및 마이너스 이온을 정전기 제거 대상물 방향으로 토출시킬 수 있도록 되어 있다.

또한, 도 5 및 도 6은, 도 2에서의 전극 바(10)를 내장한 몰드부(11)의 외관을 나타내고, 도 6의 중앙부에는, 전극 편(9), 통부(13a) 등을 통하여 장착되는 방전 침 유닛(2)도 추가하여 도시되어 있다.

전술한 설명으로부터 명백하게 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예에서는, 방전 침(3)에 교류의 고전압을 인가하기 위한 컨덴서 C가, 방전 침(3)에 전기적으로 접속되는 대략 평판형의 전극 편(12)과, 상기 전극 편(12)를 둘러싸는 유전체 부(11a)와, 상기 유전체부(11a)를 둘러싸는, 저부를 가지는 통형의 전극 통(9)에 의해 구성되어 있다. 여기서, 전극 편(12) 및 전극 통(9)은 컨덴서 C의 양측 전극을 구성하고 있고, 전극 통(9)은 그 내주면 전역을 전극의 표면적으로서 이용할 수 있으므로, 컨덴서 C의 정전 용량의 증가에 기여할 수 있다.

따라서, 인접하는 전극 통(9) 사이의 간격을 가능한 한 짧게 하여 전극 바(10)를 형성하고, 각각의 전극통(9)에 대응하는 방전 침(3)을 서로 근접시켜서 배치하는 구조를 채용한 경우라 하더라도, 원하는 플러스 이온 및 마이너스 이온 량을 얻을 수 있는 정전 용량을 컨덴서 C에 가지게 할 수 있다. 즉, 도 9에 나타낸 종래 기술과 같이, 컨덴서의 정전 용량을 크게 하기 위해 결합 링(105)을 축 방향으로 길게 하는 방법을 채용하지 않고도, 발생하는 이온량을 증가시킬 수 있게 된다.

그러므로, 방전 유닛(1)의 길이를 짧게 할 수 있고, 이오나이저 전체의 소형화 및 경량화가 가능하게 된다. 또한, 방전 침(3)의 간격을 단축함으로써, 정전기 제거 능력도 향상될 수 있다.

다음에, 도 7은 본 발명의 제2 실시예를 나타낸 평면도이다. 본 실시예에서의 방전 유닛(1A)의 내부 구조는, 제1 실시예로서 나타낸 도 2 내지 도 6과 동일하다. 즉, 방전 침(3)에 교류의 고전압을 인가하기 위한 컨덴서 C의 구조는 도 3 등과 동일하지만, 상이한 것은 방전 침 유닛의 구조이다.

제2 실시예에서는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 제1 실시예와 마찬가지의 방전 침 유닛(2)과, 기판(2b)에 에어 토출공(4a, 4b)이 형성되어 있지 않은 방전 침 유 닛(2x)이 2개마다 한개씩 배치되어 있다. 여기서, 방전 침 유닛(2x)은, 원래 에어 토출공(4a, 4b)이 없는 기판(2b)을 포함하고 있지만, 에어 토출공(4a, 4b)이 형성된 방전 침 유닛(2)을 변경하여 접착제 등에 의해 에어 토출공(4a, 4b)을 막아도 된다.

이와 같이, 에어 토출공(4a, 4b)을 가지는 방전 침 유닛(2)과 에어 토출공(4a, 4b)를 가지고 있지 않은 방전 침 유닛(2x)을 교대로 배치하여 에어 공급원으로부터 에어를 공급하면, 에어의 유량을 어느 정도 줄였다고 해도, 제1 실시예와 비교하여, 2개마다 한개씩 배치된 방전 침 유닛(2)의 에어 토출공(4a, 4b)으로부터 토출하는 에어의 유속을 높일 수 있다. 그러므로, 에어 토출공(4a, 4b)이 없는 방전 침 유닛(2x)의 방전 침(3)의 주위에 발생한 플러스 이온 및 마이너스 이온을, 인접하는 방전 침 유닛(2)으로부터 토출하는 에어의 흐름으로 끌어들여 정전기 제거 대상물 방향으로 공급할 수 있게 된다.

본 발명자는, 전술한 바와 같은 작용을 검증하기 위해, 도 1의 방전 유닛(1)을 5개 연결한 것(샘플 A라 한다)과, 도 8에 나타낸 바와 같이, 방전 침 유닛(2, 2x)을 교대로 배치하여 이루어지는 방전 유닛(1A, 1A')을 교대로 5개 연결한 것(샘플 B라 한다)을 사용하여, 발생하는 플러스 이온 및 마이너스 이온의 이온 밸런스와 정전기 제거 대상물 표면의 정전기 제거 시간을 측정하였다.

그리고, 정전기 제거 시간에 대해서는, 정전기 제거 대상물 표면의 대전 전위가 +1[kV]로부터 +100[V]에 이를 때까지의 시간을 +측의 정전기 제거 시간으로서 측정하고, 동일하게 -1[kV]로부터 -100[V]에 이를 때까지의 시간을 -측의 정전기 제거 시간으로서 측정하였다. 또한, 방전 침(3)으로부터 정전기 제거 대상물 표면까지의 거리는 900[mm]로 설정하고, 에어 토출공(4a, 4b)로부터 토출시키는 에어의 압력은 에어 레귤레이터에 의해 0.2[Mp(메가 파스칼)]의 일정값으로 설정하였다.

그 결과, 샘플 A에서는 92[L/min]의 에어를 토출시켜서 +측의 정전기 제거 시간이 2.0[sec], -측의 정전기 제거 시간이 2.1[sec]인 데 비해, 샘플 B에서는, 64[L/min]의 에어를 토출시켰음에도 불구하고, +측의 정전기 제거 시간이 1.6[sec], -측의 정전기 제거 시간이 1.9[sec]로 시간이 단축되었다. 또한, 이온 밸런스도, 샘플 B 쪽이 개선되어 있는 것이 확인되었다.

전술한 바와 같은 결과는, 제2 실시예를 응용한 샘플 B 쪽이, 적은 에어 유량에 의해 제1 실시예보다 단시간에 정전기를 제거할 수 있는 것을 나타내고, 제2 실시예와 같이, 에어 토출공(4a, 4b)이 형성된 방전 침 유닛(2)과 에어 토출공(4a, 4b)이 형성되지 않은 방전 침 유닛(2x)을 교대로 배치한 경우에도, 정전기 제거 성능이 저하되지 않고 에어 유량을 적게 할 수 있는 것을 알 수 있다.

이에 따라, 에어 공급원의 압력 등의 용량, 능력, 소비 전력을 감소시켜서 비용의 저감 및 에너지 절약화를 달성하는 동시에, 환경에 대한 악영향을 저감할 수 있게 되었다

그리고, 도 10에 나타낸 바와 같은 종래 구조의 방전 유닛에서는, 실제 사용시에 몰드부(107, 108)의 주위를 덮도록 접지 부재가 장착되는 경우가 있다. 이 경우, 중심 동체(104)에 인가되는 고전압이, 결합 링(105)과 상기 몰드부(107, 108)와 접지 부재에 의해 구성되는 컨덴서에도 분압되므로, 방전 침(106)에 인가되 는 전압이 감소하여 정전기 제거 성능이 저하될 우려가 있다.

그러나, 본 발명에 의하면, 방전 침(3)에 전기적으로 접속되는 전극 편(12)이 전극 통(9)으로 둘러싸여 있고, 상기 전극 통(9)에 인가되는 고전압이 컨덴서 결합에 의해 방전 침(3)에 그대로 인가되므로, 종래와 같이 분압에 의해 방전 침(3)으로 인가되는 인가 전압이 저하되지 않게 된다. 또한, 금속제의 케이싱(18)을 접지함으로써, 방전 침(3)의 주위 구조로 인한 영향을 받을 우려도 없게 된다.

본 발명에 의하면, 방전 침 사이의 간격을 단축하면서 원하는 정전 용량을 얻도록 하고, 방전 유닛의 소형화나 정전기 제거 능력의 향상시킬 수 있는 교류식 이오나이저용 방전 유닛을 제공할 수 있다.

Claims

방전 침에 교류의 고전압을 인가하여 일어나는 코로나 방전에 의해 발생시킨 플러스 이온 및 마이너스 이온을 에어에 의해 정전기 제거 대상물 방향으로 공급하는 교류식 이오나이저의 방전 유닛에 있어서,

상기 방전 침에 접속되는 전극 편과, 상기 전극 편을 둘러싸는 유전체부와, 상기 유전체부를 둘러싸는, 저부를 가지는 통형의 전극 통에 의해 컨덴서를 구성하고,

상기 컨덴서를 통하여 상기 방전 침에 교류의 고전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 교류식 이오나이저용 방전 유닛.
제1항에 있어서,

복수개의 상기 전극 통을 구비한 전극 바를 유전체부로 몰드하고, 상기 유전체부를 통하여 상기 전극 통에 대향하도록 상기 전극 편을 각각 장착하여 컨덴서를 구성하고, 또한 상기 전극 통과 동일한 개수의 착탈 가능한 방전 침 유닛에 장착된 상기 방전 침을 각각의 상기 전극 편에 각각 접속한 것을 특징으로 하는 교류식 이오나이저용 방전 유닛.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 방전 침 유닛의 기판에, 상기 정전기 제거 대상물 방향으로 에어를 토 출하기 위한 에어 토출공을 형성한 것을 특징으로 하는 교류식 이오나이저용 방전 유닛.
제1항 또는 제2항에 있어서,

모든 방전 침 유닛의 기판에, 상기 정전기 제거 대상물 방향으로 에어를 토출하기 위한 에어 토출공을 형성한 것을 특징으로 하는 교류식 이오나이저용 방전 유닛.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 정전기 제거 대상물 방향으로 에어를 토출하기 위한 에어 토출공을 기판에 형성한 방전 침 유닛과, 상기 에어 토출공이 형성되어 있지 않은 방전 침 유닛을, 길이 방향을 따라 교대로 배치한 것을 특징으로 하는 교류식 이오나이저용 방전 유닛.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

복수개의 상기 방전 유닛을 길이 방향으로 연결하고, 각각의 상기 방전 유닛의 상기 전극 바를 서로 접속한 것을 특징으로 하는 교류식 이오나이저용 방전 유닛.