KR20090038011A - 이온 발생 장치 및 전기 기기 - Google Patents

이온 발생 장치 및 전기 기기 Download PDF

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Abstract

외장 케이스(40)는, 적어도 고압 트랜스포머 구동 회로(30)를 배치하기 위한 고압 트랜스포머 구동 회로 블록(40C)과, 고압 트랜스포머(20)의 적어도 2차측을 배치하기 위한 고압 트랜스포머 블록(40B)과, 이온 발생 소자(10)를 배치하기 위한 이온 발생 소자 블록(40A)으로 평면적으로 구획되어 있다. 이에 의해, 소형화 및 박형화에 적합한 이온 발생 장치 및 그것을 탑재한 전기 기기를 얻을 수 있다.
트랜스포머 구동 회로, 이온 발생 장치, 트랜스포머 블록, 이온 발생 소자 블록, 이온 방출용 구멍, 전자 기기

Description

이온 발생 장치 및 전기 기기{ION GENERATING APPARATUS AND ELECTRIC APPARATUS}
본 발명은, 이온 발생 장치 및 전기 기기에 관한 것으로, 특히, 트랜스포머 구동 회로, 트랜스포머 및 이온 발생 소자를 구비한 이온 발생 장치 및 전기 기기에 관한 것이다.
방전 현상을 이용한 많은 이온 발생 장치가 실용화되어 있다. 이들 이온 발생 장치는 통상적으로, 이온을 발생시키기 위한 이온 발생 소자와, 이온 발생 소자에 고전압을 공급하기 위한 고압 트랜스포머와, 고압 트랜스포머를 구동하기 위한 고압 트랜스포머 구동 회로와, 커넥터 등의 전원 입력부에 의해 구성되어 있다.
이온 발생 소자의 종류는, 크게 2종류로 구분된다. 그 중 하나는, 금속선, 예각부를 가진 금속판, 바늘 형상의 금속 등을 방전 전극으로 하고, 대지 전위의 금속판이나 그리드 등을 대향 전극으로 한 것, 혹은 대향 전극을 대지로 하고 특별히 대향 전극을 배치하지 않은 것이다. 이 종류의 이온 발생 소자에서는, 공기가 절연체의 역할을 한다. 이 이온 발생 소자는, 전극에 고전압을 인가하였을 때에, 예각부를 한 전극의 선단에서 전계 집중이 생겨, 그 선단의 극 부근 부분의 공기가 절연 파괴됨으로써 방전 현상을 얻는 방식이다.
또 하나는, 고내압의 유전체 내부에 매몰된 유도 전극과, 유전체 표면에 배치된 방전 전극의 한쌍으로 구성된 것이다. 이 종류의 이온 발생 소자는, 전극에 고전압을 인가하였을 때에, 표면의 방전 전극의 외연부 근방에서 전계 집중이 생겨, 그 극 부근 부분의 공기가 절연 파괴됨으로써 방전 현상을 얻는 방식이다.
상기 이온 발생 소자에 고전압을 인가하는 고압 트랜스포머로서, 1차 권선과 2차 권선을 갖는 권선 트랜스포머나, 압전 세라믹 소자로 만들어진 압전 현상을 이용한 압전 트랜스포머가 실용화되어 있다.
종래의 이온 발생 장치로서는, 예를 들면 일본 특허 공개 2002-374670호 공보에 기재된 것이 있다. 이 이온 발생 장치는, 이온 발생 전극을 방전 전극으로 하고, 대향 전극을 배치하지 않는 타입의 것이다. 이 이온 발생 장치에서는, 이온 발생 전극에 고전압을 공급하는 압전 트랜스포머와, 그 압전 트랜스포머를 구동하기 위한 구동 회로가 케이스 내에 탑재되어, 몰드에 의해 일체화되어 있다. 단, 이온 발생 전극은 케이스 외부에 배치되어 있고, 케이스로부터 인출된 케이블에 접속되어 있다.
또한 고압 트랜스포머에 관해서는 압전 트랜스포머와 권선 트랜스포머의 차이나 유리ㆍ불리한 점이 기재되어 있으며, 압전 트랜스포머에서는 권선 트랜스포머보다도 트랜스포머 자체를 컴팩트화할 수 있지만 주변 회로가 복잡해지는 것이 기재되어 있다. 고압 트랜스포머는 다른 부품과 동일한 기판 상에 탑재되고, 그 기판은 케이스 저면으로부터 일정 거리 띄워진 형으로 외장 케이스 내에 배치되어 있는 것이 기재되어 있다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 2002-374670호 공보
상기 공보에 기재된 이온 발생 장치에서는, 고압 트랜스포머와 구동 회로가 케이스 내에서 통합되어 몰드되어 있다. 이 때문에, 예를 들면 구동 회로를 몰드하지 않고 고압 트랜스포머만을 몰드하는 것이 불가능하여, 고전압부만을 효율적으로 몰드하는 것이 불가능하다. 또한 고전압부를 몰드하지 않는 경우에는, 이온 발생 전극 이외의 고전압부에서 방전이 생길 가능성이 있어, 이러한 방전을 방지하기 위하여 고전압부의 부품간의 절연 거리를 크게 확보할 필요가 있다. 일반적으로는, 1kV의 전압당 1mm의 절연 거리가 기준으로 일컬어지고 있다. 이와 같이 절연 거리를 크게 하면 이온 발생 장치가 커지게 되므로, 장치의 소형화 및 박형화가 곤란하다고 하는 과제가 있었다.
또한 상기 공보에 기재된 이온 발생 장치에서는, 고압 트랜스포머는 구동 회로와 동일한 기판 상에 탑재되어 있다. 이 때문에, 고압 트랜스포머의 배치부에서는, 기판의 두께 이외에, 기판 표면(부품면)측에서는 고압 트랜스포머의 두께 이상의 높이가 필요하며, 기판 이면(땜납면)측에서는 고압 트랜스포머의 납땜한 리드부의 길이 이상의 높이가 필요하다. 이에 의해 고압 트랜스포머의 배치부에서 이온 발생 장치의 두께가 커져, 장치의 소형화 및 박형화가 곤란하다고 하는 과제가 있었다.
본 발명은, 상기의 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 소형화 및 박형화에 적합한 이온 발생 장치 및 그것을 탑재한 전기 기기를 제공하는 것이다.
<과제를 해결하기 위한 수단>
본 발명의 이온 발생 장치는, 트랜스포머 구동 회로와, 그 트랜스포머 구동 회로에 의해 구동되어 전압을 승압하기 위한 트랜스포머와, 그 트랜스포머에 의해 승압된 전압을 인가받음으로써 플러스 이온 및 마이너스 이온 중 적어도 어느 하나를 발생시키기 위한 이온 발생 소자를 구비한 이온 발생 장치로서, 적어도 트랜스포머 구동 회로를 배치하기 위한 트랜스포머 구동 회로 블록과, 트랜스포머의 적어도 2차측을 배치하기 위한 트랜스포머 블록과, 이온 발생 소자를 배치하기 위한 이온 발생 소자 블록으로 평면적으로 구획된 케이스를 구비하고 있다.
본 발명의 이온 발생 장치에 따르면, 케이스 내부가 트랜스포머 구동 회로 블록과 트랜스포머 블록과 이온 발생 소자 블록으로 평면적으로 구획되어 있기 때문에, 각 블록마다 별개로 몰드할 수 있다. 예를 들면 트랜스포머 블록에서는 트랜스포머의 2차측 전체를 몰드하면서도, 이온 발생 소자 블록에서는 이온 발생 부분을 몰드하지 않고 이온 발생 소자의 고압 회로부를 몰드할 수 있다. 이에 의해, 이온 발생 장치의 고압 부분을 효율적으로 몰드에 의해 절연 분리할 수 있기 때문에, 각 부분을 근접시켜 배치하는 것이 가능해져, 이온 발생 장치의 소형화 및 박형화가 가능하게 된다.
상기의 이온 발생 장치에서 바람직하게는, 트랜스포머 블록 및 이온 발생 소자 블록이 몰드된 구성을 갖고 있다.
이에 의해, 전술한 바와 같이 예를 들면 트랜스포머 블록에서는 트랜스포머의 2차측 전체를 몰드하면서도, 이온 발생 소자 블록에서는 이온 발생 부분을 몰드하지 않고 이온 발생 소자의 고압 회로부를 몰드할 수 있어, 이온 발생 장치의 고압 부분을 효율적으로 몰드에 의해 절연 분리할 수 있다. 이 때문에, 각 부분을 근접시켜 배치하는 것이 가능해져, 이온 발생 장치의 소형화 및 박형화가 가능하게 된다.
상기의 이온 발생 장치에서 바람직하게는, 트랜스포머 구동 회로 블록은, 트랜스포머 구동 회로를 배치한 상태로 몰드 가능한 구성을 갖고 있다.
이에 의해, 필요에 따라서 트랜스포머 구동 회로 블록도 몰드할 수 있기 때문에, 더욱 이온 발생 장치의 소형화 및 박형화가 가능하게 된다.
상기의 이온 발생 장치에서 바람직하게는, 케이스는, 트랜스포머 구동 회로 블록과 트랜스포머 블록을 구획하기 위한 벽을 갖고, 그 벽은 트랜스포머 구동 회로와 트랜스포머를 전기적으로 접속하는 접속부를 통과시키기 위한 절결부를 갖고 있다.
이 벽에 의해 트랜스포머 구동 회로 블록과 트랜스포머 블록을 평면적으로 구획할 수 있음과 함께, 그 벽에 형성한 절결부에 의해 트랜스포머 구동 회로와 트랜스포머를 전기적으로 접속하는 것이 가능하게 된다.
상기의 이온 발생 장치에서 바람직하게는, 케이스는, 트랜스포머의 1차측과 2차측을 구획하기 위한 벽을 갖고, 트랜스포머는, 1차측과 2차측의 중간 부위에 트랜스포머의 다른 부분보다도 직경이 큰 직경 확장부를 갖고, 트랜스포머의 중간 부위가 벽의 절결부에 감입된 상태로 직경 확장부가 벽에 당접한다.
이와 같이 트랜스포머의 중간 부위가 벽의 절결부에 감입된 상태로 직경 확장부가 벽에 당접하기 때문에, 예를 들면 트랜스포머 블록에 몰드할 때에 트랜스포머 블록으로부터 트랜스포머 구동 회로 블록으로 몰드가 유입되는 것을 방지할 수 있다.
상기의 이온 발생 장치에서 바람직하게는, 이온 발생 소자는, 유도 전극과, 복수의 방전 전극과, 지지 기판을 구비하고 있다. 유도 전극은, 복수의 관통 구멍을 갖는 일체의 금속판으로 이루어지고, 또한 복수의 관통 구멍의 각각의 주연 부분을 굴곡시킴으로써 관통 구멍의 벽부의 두께를 금속판의 판 두께보다도 두껍게 한 것이다. 복수의 방전 전극의 각각은, 유도 전극의 복수의 관통 구멍의 각각의 안으로서, 관통 구멍의 두께의 범위 내에 위치하는 바늘 형상의 선단을 갖고 있다. 지지 기판은, 유도 전극과 복수의 방전 전극을 지지하고 있다.
이와 같이 유도 전극이 일체의 금속판으로 되어 있기 때문에, 그 두께를 얇게 할 수 있다. 또한 관통 구멍의 주연 부분을 굴곡시키고 있기 때문에, 유도 전극을 일체의 금속판으로 형성하면서도, 관통 구멍의 벽부의 두께를 금속판의 판 두께보다도 두껍게 할 수 있다. 이 관통 구멍의 두께의 범위 내에 바늘 형상의 선단을 위치시킴으로써, 유도 전극과 방전 전극의 최단 거리는 방전 전극의 바늘 형상의 선단과 유도 전극의 관통 구멍의 주연부와의 거리로 된다. 여기에서, 관통 구멍의 주연부의 두께는 금속판의 판 두께보다도 두껍게 되어 있기 때문에, 방전 전극의 위치가 주연부의 두께 방향으로 다소 어긋나도, 그 바늘 형상의 선단은 관통 구멍의 두께의 범위 내에 머문다. 이 때문에, 유도 전극과 방전 전극의 최단 거리는 방전 전극의 바늘 형상의 선단과 유도 전극의 관통 구멍의 주연부와의 거리인 채로 유지되어, 위치 관계의 변동에 의해 생기는 이온 발생량의 변동을 저감하는 것이 가능하게 된다.
상기의 이온 발생 장치에서 바람직하게는, 케이스는, 트랜스포머 구동 회로 블록, 트랜스포머 블록 및 이온 발생 소자 블록으로 평면적으로 구획된 본체와, 그 본체를 덮기 위한 덮개체를 갖고, 그 덮개체는, 각각이 복수의 관통 구멍의 각각에 대응하여 형성된 복수의 이온 방출용 구멍을 갖고 있다.
상기의 이온 발생 장치에서 바람직하게는, 케이스는, 트랜스포머 구동 회로 블록, 트랜스포머 블록 및 이온 발생 소자 블록으로 평면적으로 구획된 본체와, 그 본체를 덮기 위한 덮개체를 갖고, 그 본체의 저부는, 각각이 복수의 관통 구멍의 각각에 대응하여 형성된 복수의 이온 방출용 구멍을 갖고 있다.
상기의 이온 발생 장치에서 바람직하게는, 복수의 이온 방출용 구멍의 각각은 관통 구멍보다도 작은 개구 치수를 갖고 있다.
이에 의해 통전부인 유도 전극에 직접 손이 닿는 것을 방지할 수 있어, 감전을 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 이온 발생 장치는, 트랜스포머 구동 회로와, 그 트랜스포머 구동 회로에 의해 구동되어 전압을 승압하기 위한 트랜스포머와, 그 트랜스포머에 의해 승압된 전압을 인가받음으로써 플러스 이온 및 마이너스 이온 중 적어도 어느 하나를 발생시키기 위한 이온 발생 소자를 구비한 이온 발생 장치로서, 기판과, 케이스를 구비하고 있다. 기판은, 트랜스포머 구동 회로를 표면 상에 탑재하고 있다. 케이스는, 트랜스포머 구동 회로를 탑재한 기판, 트랜스포머 및 이온 발생 소자를 내부에 수용하고 있다. 트랜스포머는 기판의 표면 상에 탑재되지 않은 상태로 케이스 내에 수용되어 있다.
본 발명의 다른 이온 발생 장치에 따르면, 트랜스포머는 기판의 표면 상에 탑재되지 않은 상태로 케이스 내에 수용되어 있기 때문에, 트랜스포머 블록에서의 케이스의 높이에서 기판의 두께분과, 기판에의 접속을 위해 필요한 높이분을 삭제할 수 있다. 이에 의해, 트랜스포머 블록에서의 케이스의 높이를 박형화할 수 있음과 함께, 이온 발생 장치의 소형화를 도모할 수 있다.
본 발명의 전기 기기는, 상기의 어느 하나에 기재된 이온 발생 장치와, 그 이온 발생 장치에서 생긴 플러스 이온 및 마이너스 이온 중 적어도 어느 하나를 송풍 기류에 실어 보내기 위한 송풍부를 구비하고 있다.
본 발명의 전기 기기에 따르면, 이온 발생 장치에서 생긴 이온을 송풍부에 의해 기류에 실어 보낼 수 있기 때문에, 예를 들면 공조 기기에서 기기 외에 이온을 방출할 수 있고, 또한 냉장 기기에서 기기 내 또는 기기 외에 이온을 방출할 수 있다.
<발명의 효과>
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 케이스 내가 각 소자 블록으로 평면적으로 구획되어 있기 때문에, 또한 트랜스포머가 기판에 탑재되지 않은 상태로 케이스 내에 수용되어 있기 때문에, 이온 발생 장치의 소형화 및 박형화가 가능하게 된다. 이 때문에, 이제까지 크기의 제약에 의해 이온 발생 장치를 탑재할 수 없었던 전기 기기에의 탑재가 가능해져, 이온 발생 장치를 탑재한 전기 기기에의 용도 확대나 탑재 개소의 자유도를 확대하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에서의 이온 발생 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 분해 사시도.
도 2는 도 1에 도시한 이온 발생 장치에서 덮개체를 제거한 상태에서의 개략 평면도.
도 3은 도 2의 III-III선을 따른 개략 단면도.
도 4는 도 2의 IV-IV선을 따른 개략 단면도.
도 5는 도 2의 R1부를 화살표 A방향으로부터 본 도면.
도 6은 도 1∼도 4에 도시하는 이온 발생 장치에 이용되는 이온 발생 소자의 구성을 개략적으로 도시하는 분해 사시도.
도 7은 도 1∼도 4에 도시하는 이온 발생 장치에 이용되는 이온 발생 소자의 구성을 개략적으로 도시하는 평면도.
도 8은 도 7의 VIII-VIII선을 따른 개략 단면도.
도 9는 도 8의 R2부를 확대하여 도시하는 확대 단면도.
도 10은 도 1∼도 4에 도시하는 이온 발생 장치에 이용되는 고압 트랜스포머의 구성을 개략적으로 도시하는 평면도.
도 11은 고압 트랜스포머를 케이스 내에 몰드한 모습을 도시하는 평면도.
도 12는 본 발명의 일 실시 형태에서의 이온 발생 장치의 기능 블록도로서, 각 기능 소자의 전기적 접속을 나타내는 도면.
도 13은 고압 트랜스포머 블록에 고압 트랜스포머의 2차측만을 배치하고, 1차측을 고압 트랜스포머 구동 회로 블록에 배치한 구성을 도시하는 평면도.
도 14는 고압 트랜스포머의 1차측과 2차측 사이에 직경 확장부를 설치한 구성을 도시하는 평면도.
도 15는 고압 트랜스포머 블록과 고압 트랜스포머 구동 회로 블록 사이의 케이스 저부에 단차를 형성한 구성을 도시하는 도면.
도 16은 고압 트랜스포머 구동 회로를 탑재하는 기판을 도려낸 관통 구멍 내에 구동 회로의 소자를 배치한 모습을 도시하는 사시도.
도 17은 도 16의 XVII-XVII선을 따른 부분 단면도.
도 18은 도 1∼도 3에 도시하는 이온 발생 장치를 이용한 공기 청정기의 구성을 개략적으로 도시하는 사시도.
도 19는 도 18에 도시하는 공기 청정기에 이온 발생 장치를 배치한 모습을 도시하는 공기 청정기의 분해도.
<부호의 설명>
1: 유도 전극
1a: 상판부
1b: 관통 구멍
1c: 굴곡부
1d: 기판 삽입부
1e: 기판 지지부
2: 방전 전극
3: 지지 기판
3a, 3b: 관통 구멍
4: 땜납
5: 고압 회로
10: 이온 발생 소자
20: 고압 트랜스포머
21: 1차 권선
22: 2차 권선
23, 24: 단자
25: 케이스
26: 몰드재
27: 리드선
28: 직경 확장부
30: 고압 트랜스포머 구동 회로
30a: 소자
30b: 전원 입력 커넥터
31: 기판
31a: 관통 구멍
32: 리드선
40: 외장 케이스
40a: 본체
40b: 덮개체
40A: 이온 발생 소자 블록
40B: 고압 트랜스포머 블록
40C: 고압 트랜스포머 구동 회로 블록
41, 42, 43: 벽
41a, 41b: 절결부
44: 이온 방출용의 구멍
50: 이온 발생 장치
60: 공기 청정기
61: 전면 패널
62: 본체
63: 분출구
64: 공기 도입구
65: 팬용 케이싱
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면에 기초하여 설명한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에서의 이온 발생 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 분해 사시도이다. 도 2는, 도 1에 도시한 이온 발생 장치에서 덮개체를 제거한 상태에서의 개략 평면도이다. 또한 도 3 및 도 4는, 도 2의 III-III선 및 IV-IV선을 따른 개략 단면도이다.
도 1∼도 4를 참조하여, 본 실시 형태의 이온 발생 장치(50)는, 고압 회로(5)(도 3)와, 이온 발생 소자(10)와, 고압 트랜스포머(20)와, 고압 트랜스포머 구동 회로(30)(도 3)와, 전원 입력 커넥터(30b)(도 3)와, 외장 케이스(40)를 갖고 있다.
고압 트랜스포머 구동 회로(30)는, 외부로부터의 입력 전압을 받아 고압 트랜스포머(20)를 구동하기 위한 것이다. 고압 트랜스포머(20)는, 고압 트랜스포머 구동 회로(30)에 의해 구동되어 입력 전압을 승압하기 위한 것이다. 이온 발생 소자(10)는, 고압 트랜스포머(20)에 의해 승압된 전압을 인가받음으로써 플러스 이온 및 마이너스 이온 중 적어도 어느 하나를 발생시키는 것이다.
외장 케이스(40)는, 본체(40a)와, 덮개체(40b)를 갖고 있다. 본체(40a)의 내부는, 이온 발생 소자(10)를 배치하기 위한 이온 발생 소자 블록(40A)과, 고압 트랜스포머(20)를 배치하기 위한 고압 트랜스포머 블록(40B)과, 고압 트랜스포머 구동 회로(30)를 배치하기 위한 고압 트랜스포머 구동 회로 블록(40C)으로 평면적으로 구획되어 있다. 각 블록(40A, 40B, 40C)은, 예를 들면 본체(40a) 내에 배치된 벽(41, 42, 43)에 의해 구획되어 있다.
이온 발생 소자(10)는, 고압 회로(5)의 구성 소자가 부착된 상태로 이온 발생 소자 블록(40A) 내에 수용되어 있다. 고압 트랜스포머(20)는, 기판에 탑재되지 않은 상태로 고압 트랜스포머 블록(40B) 내에 수용되어 있다. 고압 트랜스포머 구 동 회로(30) 및 전원 입력 커넥터(30b)는 기판(31)에 탑재된 상태로 고압 트랜스포머 구동 회로 블록(40C) 내에 수용되어 있다. 전원 입력 커넥터(30b)의 일부는, 외장 케이스(40)의 외부에 노출되어 있고, 외부로부터 전원을 커넥터 접속할 수 있는 구조로 되어 있다.
본체(40a) 내에 수용된 각 기능 소자는 후술하는 바와 같이 적절하게 전기적으로 접속되고, 또한 몰드되어 있으며, 마지막으로, 본체(40a)의 상방 개구부를 닫도록 덮개체(40b)가 부착되어 있다. 또한, 이 덮개체(40b)에는, 이온 방출용의 구멍(44)이 형성되어 있다.
다음으로, 상기의 각 기능 소자에 대하여, 이온 발생 소자(10), 고압 트랜스포머(20) 및 고압 트랜스포머 구동 회로(30)의 순으로 구체적으로 설명한다.
도 6 및 도 7은, 도 1∼도 4에 도시하는 이온 발생 장치에 이용되는 이온 발생 소자의 구성을 개략적으로 도시하는 분해 사시도 및 평면도이다. 도 8은 도 7의 VIII-VIII선을 따른 개략 단면도이다. 또한 도 9는, 도 8의 R2부를 확대하여 도시하는 확대 단면도이다.
도 6∼도 8을 참조하여, 이온 발생 소자(10)는, 예를 들면 코로나 방전에 의해 플러스 이온 및 마이너스 이온 중 적어도 어느 하나를 발생시키기 위한 것이며, 유도 전극(1)과, 방전 전극(2)과, 지지 기판(3)을 갖고 있다.
유도 전극(1)은, 일체의 금속판으로 이루어져 있고, 또한 방전 전극(2)의 개수에 대응하여 상판부(1a)에 형성된 복수의 관통 구멍(1b)을 갖고 있다. 이 관통 구멍(1b)은, 코로나 방전에 의해 발생하는 이온을 이온 발생 소자(10)의 외부에 방 출하기 위한 개구부이다.
본 실시 형태에서는 관통 구멍(1b)의 개수는 예를 들면 2개이며, 관통 구멍(1b)의 평면 형상은 예를 들면 원형이다. 관통 구멍(1b)의 주연 부분은, 예를 들면 교축 가공 등의 공법에 의해, 금속판을 상판부(1a)에 대하여 굴곡시킨 굴곡부(1c)로 되어 있다. 이 굴곡부(1c)에 의해, 도 8, 도 9에 도시한 바와 같이, 관통 구멍(1b)의 주연의 벽부의 두께 T1이 상판부(1a)의 판 두께 T2보다도 두껍게 되어 있다.
또한 유도 전극(1)은, 예를 들면 양단부에, 금속판의 일부를 상판부(1a)에 대하여 굴곡시킨 기판 삽입부(1d)를 갖고 있다. 이 기판 삽입부(1d)는, 폭이 넓은 지지 부분(1d1)과, 폭이 좁은 삽입 부분(1d2)을 갖고 있다. 지지 부분(1d1)의 한쪽 끝은 상판부(1a)에 연결되어 있고, 다른 쪽 끝은 삽입 부분(1d2)에 연결되어 있다.
또한 유도 전극(1)은, 금속판의 일부를 상판부(1a)에 대하여 굴곡시킨 기판 지지부(1e)를 갖고 있어도 된다. 이 기판 지지부(1e)는, 기판 삽입부(1d)의 굴곡 방향과 동일한 방향(도 6에서 하측)으로 굴곡되어 있다. 기판 지지부(1e)의 절곡 방향의 길이는, 기판 삽입부(1d)의 지지 부분(1d1)의 절곡 방향의 길이와 대략 동일하다.
또한 굴곡부(1c)는 기판 삽입부(1d) 및 기판 지지부(1e)와 동일한 방향(도 6에서 하측)으로 절곡되어 있어도 되고, 또한 기판 삽입부(1d) 및 기판 지지부(1e)와 반대 방향(도 6에서 상측)으로 절곡되어 있어도 된다. 또한 굴곡부(1c), 기판 삽입부(1d) 및 기판 지지부(1e)는, 상판부(1a)에 대하여 예를 들면 대략 직각으로 굴곡되어 있다.
방전 전극(2)은 바늘 형상의 선단을 갖고 있다. 지지 기판(3)은, 방전 전극(2)을 삽통시키기 위한 관통 구멍(3a)과, 기판 삽입부(1d)의 삽입 부분(1d2)을 삽통시키기 위한 관통 구멍(3b)을 갖고 있다.
바늘 형상의 방전 전극(2)은, 관통 구멍(3a)에 삽입 또는 압입되어 지지 기판(3)을 관통한 상태에서 지지 기판(3)에 지지되어 있다. 이에 의해, 방전 전극(2)의 바늘 형상의 한쪽 끝은 지지 기판(3)의 표면측에 돌출되어 있고, 또한 지지 기판(3)의 이면측에 돌출된 다른 쪽 끝에는, 도 8, 도 9에 도시한 바와 같이, 땜납(4)에 의해 리드선이나 배선 패턴을 전기적으로 접속하는 것이 가능하다.
유도 전극(1)의 삽입 부분(1d2)은 관통 구멍(3b)에 삽입되어 지지 기판(3)을 관통한 상태에서 지지 기판(3)에 지지되어 있다. 또한 지지 기판(3)의 이면측에 돌출된 삽입 부분(1d2)의 선단에는, 도 8에 도시한 바와 같이, 땜납(4)에 의해 리드선이나 배선 패턴을 전기적으로 접속하는 것이 가능하다.
유도 전극(1)이 지지 기판(3)에 지지된 상태로, 지지 부분(1d1)과 삽입 부분(1d2)과의 경계에 있는 단부가 지지 기판(3)의 표면에 당접한다. 이에 의해 유도 전극(1)의 상판부(1a)는 지지 기판(3)에 대하여 소정의 거리를 유지하여 지지되어 있다. 또한 유도 전극(1)의 기판 지지부(1e)의 선단이 지지 기판(3)의 표면에 보 조적으로 당접되어 있다. 즉, 기판 삽입부(1d)와 기판 지지부(1e)에 의해, 유도 전극(1)은 지지 기판(3)에 대하여 그 두께 방향으로 위치 결정하는 것이 가능하다.
또한 유도 전극(1)이 지지 기판(3)에 지지된 상태로, 방전 전극(2)은, 그 바늘 형상의 선단이, 도 7에 도시한 바와 같이 원형의 관통 구멍(1b)의 중심 C에 위치하도록, 또한 도 9에 도시한 바와 같이 관통 구멍(1b)의 주연부의 두께(즉 굴곡부(1c)의 굴곡 길이) T1의 범위 내에 위치하도록 배치되어 있다. 또한 지지 기판(3)의 이면(땜납면)에는, 도 8에 도시한 바와 같이 고압 회로(5)의 구성 소자가 부착되어 있다.
치수 상의 일례로서, 관통 구멍(1b)의 주연부의 두께(즉 굴곡부(1c)의 굴곡 길이) T1은 1mm 이상 2mm 이하 정도이며, 판 형상의 유도 전극(1)의 판 두께 T2는 0.5mm 이상 1mm 이하 정도이다. 또한 지지 기판(3) 상면으로부터 유도 전극(1)의 표면까지의 두께는 2mm 이상 4mm 이하 정도이다. 이에 의해, 이 이온 발생 소자(10)를 내부에 수용한 이온 발생 장치(50)의 두께를 5mm 이상 8mm 이하 정도로 박형화할 수 있다.
도 10은, 도 1∼도 4에 도시하는 이온 발생 장치에 이용되는 고압 트랜스포머의 구성을 개략적으로 도시하는 평면도이다. 도 10을 참조하여, 고압 트랜스포머(20)는, 예를 들면 권선 트랜스포머로 되어 있다. 이 권선 트랜스포머(20)는, 서로 절연된 1차 권선(21)과 2차 권선(22)을 철심의 주위의 보빈에 감은 구성을 갖고 있고, 1차 권선(21)과 2차 권선(22)은 나란히 배치되어 있다.
권선 트랜스포머(20)의 2차측에서 발생하는 전압은, 일반적으로 1차 권 선(21)과 2차 권선(22)의 권취수비 및 인덕턴스에 의해 결정되고, 고전압을 발생시키기 위해서는 2차 권선(22)에 통상적으로 몇천 턴의 권취수를 필요로 한다. 이 몇천 턴의 권취수의 권선을 보빈의 좁은 영역에 감으면 권선 트랜스포머(20)의 두께가 커진다. 이 때문에, 몇천 턴의 권취수를 한번에 보빈에 감는 것이 아니라, 1개의 권선을 가능한 한 다수의 층으로 분할하여 1층당의 권취수를 적게 하여 감는 보빈 구조로 하여, 전체로서의 박형화를 실현하는 것이 바람직하다. 또한 극단적으로 분할수를 늘리면 권선 트랜스포머(20)의 길이가 증가하여, 소형화에는 불리해지므로, 적절한 수로 분할하는 것이 바람직하다.
또한, 1차 권선(21)의 양쪽 단자(23, 23)는 권선 트랜스포머(20)의 길이 방향(1차 권선(21)과 2차 권선(22)이 인접하는 방향)의 단부에 배치되어 있고, 2차 권선(22)의 양쪽 단자(24, 24)는 권선 트랜스포머(20)의 측부에 배치되어 있다.
고압 트랜스포머(20)는 도 10에 도시하는 단독의 상태로 본체(40a)의 고압 트랜스포머 블록(40B) 내에 배치되어도 되지만, 도 11에 도시한 바와 같이 고압 트랜스포머(20)를 케이스(25)에 넣은 상태로 고압 트랜스포머 블록(40B) 내에 배치되어도 된다. 이 상태에서는, 고압 트랜스포머(20)를 케이스(25)에 넣은 상태로 몰드가 실시되고, 케이스(25)와 고압 트랜스포머(20)의 간극에는 몰드재(26)가 충전되어 있다. 이에 의해, 고압 트랜스포머(20) 단체로 절연 성능이 확보되어 있다. 또한 고압 트랜스포머(20)의 단자(23, 24)의 각각에는 리드선(27)이 접속되어 케이스(25)의 외부에 인출되어 있다.
도 3을 참조하여, 고압 트랜스포머 구동 회로(30)는, 전원 입력 커넥터(30b) 로부터의 전원 공급을 받아, 이것을 컨덴서에 충전하고, 규정 이상의 전압에 달하면 반도체 스위치 등을 이용하여 컨덴서에 충전한 전하를 방전시켜, 고압 트랜스포머(20)의 1차측에 전류를 공급하는 기능을 갖고 있다. 고압 트랜스포머 구동 회로(30)를 구성하는 소자(30a)는, 기판(31)의 이면에 부착되어 있다. 또한 기판(31)의 이면에는, 전원 입력 커넥터(30b)의 일부 또는 전부가 부착되어 있다. 이 고압 트랜스포머 구동 회로(30) 및 전원 입력 커넥터(30b)를 탑재한 기판(31)이 고압 트랜스포머 구동 회로 블록(40C) 내에 배치된 상태로, 전원 입력 커넥터(30b)는 외장 케이스(40)의 외부에 전기적으로 접속할 수 있도록 구성되어 있다.
이 실시 형태에서는, 고압 트랜스포머 구동 회로 블록(40C)의 기판(31)의 땜납면이 도 3의 상측에서 부품면(부품 부착면)이 도 3의 하측이며, 전원 입력 커넥터(30b)는 도 3의 하측에서 노출되어 있다.
도 3 및 도 4를 참조하여, 외장 케이스(40)의 덮개체(40b)는, 이온 발생 소자(10)의 관통 구멍(1b)에 대향하는 벽부에 이온 방출용의 구멍(44)을 갖고 있다. 이에 의해, 이온 발생 소자(10)에서 생긴 이온이 이 구멍(44)을 통하여 이온 발생 장치(50)의 외부에 방출된다. 상기한 바와 같이 이온 발생 소자(10)의 한쪽의 방전 전극(2)은 플러스 이온을 발생시키는 것이며, 다른 쪽의 방전 전극(2)은 마이너스 이온을 발생시키는 것이기 때문에, 외장 케이스(40)에 형성된 한쪽의 구멍(44)은 플러스 이온 발생부로 되고, 다른 쪽의 구멍(44)은 마이너스 이온 발생부로 된다.
이온 방출용의 구멍(44)은, 감전 방지를 위해, 통전부인 유도 전극(1)에 직 접 손이 닿지 않도록 유도 전극(1)의 관통 구멍(1b)의 구멍 직경보다도 작은 직경으로 설정되어 있다. 또한 방전 전극(2)의 선단 위치도, (외장 케이스(40)의 덮개체(40b)의 두께) + (유도 전극(1)의 상판부(1a)의 두께) + (유도 전극(1)의 굴곡 길이)에서 토탈 1.5mm∼3.0mm 정도, 외장 케이스(40)의 표면으로부터 쑥 들어간 구조로 되어 있다. 이와 같이 유도 전극(1) 및 방전 전극(2)의 선단에 손이 닿지 않도록, 이온 방출용의 구멍(44)의 직경은 작게 설정될 필요가 있지만, 반대로 지나치게 작으면 이온 방출량이 감소하기 때문에, 예를 들면 6mm의 치수로 되어 있다.
이 이온 발생 장치(50)는, 전술한 바와 같이 5mm 이상 8mm 이하의 두께를 갖고 있지만, 물론 그 이상의 두께이어도 된다.
다음으로, 각 기능 소자의 전기적 접속의 상태에 대하여 설명한다.
도 12는, 본 발명의 일 실시 형태에서의 이온 발생 장치의 기능 블록도로서, 각 기능 소자의 전기적 접속을 나타내는 도면이다. 도 12를 참조하여, 이온 발생 장치(50)는, 전술한 바와 같이, 외장 케이스(40)와, 이온 발생 소자 블록(40A)에 배치된 이온 발생 소자(10) 및 고압 회로(5)와, 고압 트랜스포머 블록(40B)에 배치된 고압 트랜스포머(20)와, 고압 트랜스포머 구동 회로 블록(40C)에 배치된 고압 트랜스포머 구동 회로(30)와, 전원 입력 커넥터(30b)를 갖고 있다. 또한, 전원 입력 커넥터(30b)는 일부가 고압 트랜스포머 구동 회로 블록(40C) 내에 배치되어 있고, 또한 다른 일부가 외장 케이스(40)의 외부에 노출되어 있어, 외부로부터 전원을 커넥터 접속할 수 있는 구조로 되어 있다.
이 전원 입력 커넥터(30b)는, 입력 전원으로서의 직류 전원이나 상용 교류 전원의 공급을 받는 부분이다. 전원 입력 커넥터(30b)는 고압 트랜스포머 구동 회로(30)에 전기적으로 접속되어 있다. 이 고압 트랜스포머 구동 회로(30)는 고압 트랜스포머(20)의 1차측에 전기적으로 접속되어 있다. 이 고압 트랜스포머(20)는, 1차측에 입력된 전압을 승압하여 2차측에 출력하기 위한 것이다. 고압 트랜스포머(20)의 2차측의 한쪽은 이온 발생 소자(10)의 유도 전극(1)에 전기적으로 접속되어 있고, 2차측의 다른 쪽은 고압 회로(5)를 통하여 방전 전극(2)에 전기적으로 접속되어 있다.
고압 회로(5)는, 플러스 이온을 발생시키는 방전 전극(2)에는 유도 전극(1)에 대하여 정극성의 고전압을 인가하고, 또한 마이너스 이온을 발생시키는 방전 전극(2)에는 유도 전극(1)에 대하여 부극성의 고전압을 인가하도록 구성되어 있다. 이에 의해, 플러스와 마이너스의 2극성의 이온을 발생시킬 수 있다. 물론, 고압 회로(5)의 구성에 의해 플러스 이온만, 또는 마이너스 이온만을 발생시키는 것도 가능하다.
구체적인 접속의 구성으로서는, 예를 들면 도 2에 도시한 바와 같이 고압 트랜스포머(20)는 1차측의 단자(23)와 2차측의 단자(24)를 갖고 있고, 단자(23)는 고압 트랜스포머 구동 회로(30)를 탑재하는 기판(31)의 표면(땜납면)에 땜납 접속에 의해 직접 접속되어 있고, 단자(24)는 고압 회로(5)를 탑재하는 지지 기판(3)의 이면(땜납면)에 땜납 접속에 의해 직접 접속되어 있다. 또한 단자(23, 24)에 의하지 않고 리드선에 의해 상기의 접속이 행하여져도 된다.
또한 전원 입력 커넥터(30b)와 고압 트랜스포머 구동 회로(30)는, 도 3에 도 시한 바와 같이 기판(31) 상에 탑재된 상태로, 도시하지 않은 리드선이나 배선 패턴에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 또한 고압 트랜스포머(20)와 이온 발생 소자(10) 및 고압 회로(5)는, 도 3에 도시한 바와 같이 지지 기판(3) 상에 탑재된 상태로, 도시하지 않은 리드선이나 배선 패턴에 의해 전기적으로 접속되어 있다.
다음으로, 몰드에 대하여 설명한다.
상기한 바와 같이 각 기능 소자가 외장 케이스 내에 수용되어 전기적으로 접속된 상태로 적절하게 몰드가 실시되어 있다. 여기에서, 이온 발생 소자 블록(40A)이나 고압 트랜스포머 블록(40B)은 고전압부이기 때문에, 이온 발생 소자 블록(40A) 내의 이온 발생 부분(지지 기판(3)의 표면측)을 제외하고, 지지 기판(3)의 이면측(땜납면측) 및 고압 트랜스포머 블록(40B)을 수지 몰드(예를 들면 에폭시 수지)에 의해 절연을 강화하는 것이 바람직하다. 도 11에 도시한 바와 같이 고압 트랜스포머(20)를 케이스(25) 내에 넣는 경우에는, 케이스(25) 내를 몰드함으로써 독립적으로 몰드하는 것이 바람직하다. 또한 도 1에 도시한 바와 같이 고압 트랜스포머(20)를 단독으로 고압 트랜스포머 블록(40B) 내에 수용하는 경우에는, 이온 발생 소자 블록(40A)의 지지 기판(3)의 이면측과 함께 고압 트랜스포머(20)를 몰드하는 것이 바람직하다.
후자의 경우, 외장 케이스(40)에는 고압 트랜스포머 블록(40B)으로부터의 몰드가 고압 트랜스포머 구동 회로 블록(40C)에 유입되지 않도록 벽(41)이 설치되어 있지만, 한편으로 고압 트랜스포머(20)의 입력 단자(23)를 고압 트랜스포머 구동 회로(30)에 접속하기 위한 접속부(리드선 등)를 통과시키게 하는 것도 필요하게 된 다. 그 때문에 도 5에 도시한 바와 같이 벽(41)의 일부에, 접속부를 통과시키기 위한 절결부(41a)를 설치하는 것이 바람직하다.
고압 트랜스포머 구동 회로 블록(40C)도, 이온 발생 장치(50)의 사용 환경에 따라 몰드되어도 된다. 기본적으로 이 블록(40C)은 인가 전압이 가정용의 전원 전압이기 때문에, 다른 블록과 비교하여 저전압이며, 고습이나 더러운 곳 등의 특수 환경이 아닌 한 외장 케이스(40)에 덮혀져 있으므로 몰드까지는 필요로 되지 않는 경우도 있어, 몰드를 선택할 수 있는 구조(몰드 가능한 구성)로 할 수 있다.
여기에서 몰드를 선택할 수 있는 구조(몰드 가능한 구성)란, 고압 트랜스포머 구동 회로(30) 및 전원 입력 커넥터(30b)를 탑재한 기판(31)이 고압 트랜스포머 구동 회로 블록(40C) 내에 배치된 상태로, 몰드재를 기판(31)의 표면측(덮개측)으로부터 이면측(본체(40a)의 저부측)으로 감아 돌아가게 하는 것이 가능하며, 또한 외장 케이스(40)의 본체(40a)의 저부로부터 몰드재가 누출되지 않도록 구성되어 있는 것을 의미한다.
즉, 몰드는 각 기능 소자를 외장 케이스(40) 내에 배치한 후에 행해지기 때문에, 기판(31)의 표면측으로부터 몰드재를 주입하여도, 부품 탑재면인 이면측에까지 몰드재가 감아 돌아가도록 외장 케이스(40) 및 기판(31)이 구성되어 있어야만 한다. 또한, 몰드재는 주입시에는 액체이기 때문에, 외장 케이스(40)의 저부가 밀폐되어 있지 않으면 외장 케이스(40)의 외부로 누출되게 되므로, 몰드재가 누출되지 않도록 외장 케이스(40)의 저부를 밀폐 구조로 할 필요가 있다.
또한 상기에서는, 도 2에 도시한 바와 같이 고압 트랜스포머(20)의 전체가 고압 트랜스포머 블록(40B) 내에 배치된 구성에 대하여 설명하였지만, 도 13에 도시한 바와 같이 고압 트랜스포머(20)의 적어도 2차측(2차 권선(22) 및 단자(24))이 고압 트랜스포머 블록(40B) 내에 배치되어 있으면 되고, 고압 트랜스포머(20)의 1차측(1차 권선(21) 및 단자(23))은 고압 트랜스포머 구동 회로 블록(40C) 내에 배치되어 있어도 된다. 이 경우, 고압 트랜스포머 블록(40B)과 고압 트랜스포머 구동 회로 블록(40C)을 구획하는 벽(41)에는, 고압 트랜스포머(20)를 감입하기 위한 절결부(41b)를 설치할 필요가 있다.
또한, 이 구성에서 고압 트랜스포머 구동 회로 블록(40C) 내를 몰드하지 않는 경우에는, 고압 트랜스포머(20)는, 도 14에 도시한 바와 같이 1차측(1차 권선(21) 및 단자(23))과 2차측(2차 권선(22) 및 단자(24))의 중간 부위에, 고압 트랜스포머(20)의 다른 부분보다도 직경이 큰 직경 확장부(28)를 갖고 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 도 13에 도시한 바와 같이 벽(41)의 절결부(41b)에 고압 트랜스포머(20)를 감입한 상태에서, 고압 트랜스포머(20)의 직경 확장부(28)의 한쪽 단면이 벽(41)에 당접하게 된다. 이에 의해, 고압 트랜스포머 블록(40B) 내의 몰드가 고압 트랜스포머 구동 회로 블록(40C) 내에 유입되는 것을 방지할 수 있다.
또한 상기에서는, 이온 방출용의 구멍(44)을 외장 케이스(40)의 덮개체(40b)에 형성한 경우에 대하여 설명하였지만, 이 구멍(44)은 도 13에 도시한 바와 같이 외장 케이스(40)의 본체(40a)의 저면에 형성되어도 된다. 즉, 덮개체(40b)는 이온 방출용의 구멍(44)을 형성하는 측으로 되어도 되고, 또한 이온 방출용의 구멍(44)을 형성하지 않는 측으로 되어도 된다.
또한 도 15에 도시한 바와 같이 고압 트랜스포머 블록(40B)과 고압 트랜스포머 구동 회로 블록(40C) 사이의 외장 케이스(40) 저부에 단차 S를 설치함으로써, 고압 트랜스포머(20)를 외장 케이스(40) 내에 배치한 상태로, 고압 트랜스포머(20)의 단자(23)의 높이 위치가, 고압 트랜스포머 구동 회로(30)를 탑재한 기판(31)의 상면에 접하는 높이 위치로 되어도 된다. 이에 의해, 고압 트랜스포머(20)의 단자(23)를, 기판(31)에 납땜 등에 의해 직접 접속할 수 있다.
또한 도 15에서는, 설명의 편의상, 고압 트랜스포머 블록(40B)과 고압 트랜스포머 구동 회로 블록(40C) 사이를 구획하는 벽의 도시가 생략되어 있다.
또한 도 16에 도시한 바와 같이, 고압 트랜스포머 구동 회로를 구성하는 소자(30a)를 기판(31)에 탑재하는 경우, 기판(31)의 일부를 도려낸 관통 구멍(31a) 내에 소자(30a)가 배치되어도 된다. 이 경우, 도 17에 도시한 바와 같이 소자(30a)는 리드선(32) 등에 의해 다른 소자와 전기적으로 접속되어 있다. 이 리드선(32)은 도 17에서는 기판(31)의 하측에 배치되어 있지만, 기판(31)의 상측에 배치되어도 된다. 이와 같이 기판(31)의 관통 구멍(31a) 내에 소자(30a)를 배치함으로써, 소자(30a)를 기판(31) 상에 탑재하는 경우보다도 박형화가 가능하게 된다.
상기의 이온 발생 장치에서 플러스 이온 또는 마이너스 이온 중 어느 한쪽의 극성의 이온을 발생시키는 경우, 이온을 발생시키는 방전 전극(2)의 바늘 형상의 선단 위치를 유도 전극(1)의 관통 구멍(1b)의 중심에 맞추고, 또한 유도 전극(1)의 관통 구멍(1b)의 두께 T1의 범위 내에 배치함으로써, 유도 전극(1)과 방전 전극(2)의 바늘 형상의 선단이 공기 공간을 사이에 두고 대향하도록 한다.
또한 플러스 이온과 마이너스 이온의 양극성의 이온을 방출시키기 위해서는, 플러스 이온을 발생시키는 방전 전극(2)의 바늘 형상의 선단 위치와 마이너스 이온을 발생시키는 방전 전극(2)의 바늘 형상의 선단 위치의 각각을, 서로 소정의 거리를 확보하여 배치하고, 또한 유도 전극(1)의 관통 구멍(1b)의 중심에 맞추고, 또한 유도 전극(1)의 관통 구멍(1b)의 두께 T1의 범위 내에 배치함으로써, 유도 전극(1)과 방전 전극(2)의 바늘 형상의 선단이 공기 공간을 사이에 두고 대향하도록 한다.
상기의 이온 발생 소자(10)에서, 판 형상의 유도 전극(1)과 바늘 형상의 방전 전극(2)을 상기한 바와 같이 소정의 거리를 확보하여 배치하고, 유도 전극(1)과 방전 전극(2) 사이에 고전압을 인가하면, 바늘 형상의 방전 전극(2)의 선단에서 코로나 방전이 생긴다. 이 코로나 방전에 의해 플러스 이온 및 마이너스 이온 중 적어도 어느 한쪽의 이온이 발생하고, 이 이온이 유도 전극(1)에 형성된 관통 구멍(1b)으로부터 이온 발생 소자(10)의 외부에 방출된다. 또한 송풍을 가함으로써, 보다 효과적으로 이온을 방출하는 것이 가능하게 된다.
플러스 이온과 마이너스 이온의 쌍방을 발생시키는 경우, 한쪽의 방전 전극(2)의 선단에서는 플러스 코로나 방전을 발생시켜 플러스 이온을 발생시키고, 다른 쪽의 방전 전극(2)의 선단에서는 마이너스 코로나 방전을 발생시켜 마이너스 이온을 발생시킨다. 인가하는 파형은 여기에서는 특히 불문하며, 직류, 플러스ㆍ마이너스로 바이어스된 교류 파형이나 플러스ㆍ마이너스로 바이어스된 펄스 파형 등의 고전압으로 한다. 전압값은 방전을 발생시키기에 충분하고, 또한 소정의 이온종은 생성시키는 전압 영역을 선정한다.
여기에서, 플러스 이온은, 수소 이온(H+)의 주위에 복수의 물 분자가 부수된 클러스터 이온이며, H+(H2O)m(m은 임의의 자연수)으로서 표현된다. 또한 마이너스 이온은, 산소 이온(O2 -)의 주위에 복수의 물 분자가 부수된 클러스터 이온이며, O2 -(H2O)n(n은 임의의 자연수)으로서 표현된다.
본 실시 형태의 이온 발생 장치(50)에 따르면, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 외장 케이스(40)의 내부가 고압 트랜스포머 구동 회로 블록(40C)과 고압 트랜스포머 블록(40B)과 이온 발생 소자 블록(40A)으로 평면적으로 구획되어 있기 때문에, 각 블록마다 별개로 몰드할 수 있다. 예를 들면 고압 트랜스포머 블록(40B)에서는 트랜스포머의 2차측 전체를 몰드하면서도, 이온 발생 소자 블록(40A)에서는 이온 발생 부분을 몰드하지 않고 이온 발생 소자의 고압 회로(5)를 몰드할 수 있다. 이에 의해, 이온 발생 장치(50)의 고압 부분을 효율적으로 몰드에 의해 절연 분리할 수 있기 때문에, 각 부분을 근접시켜 배치하는 것이 가능해져, 이온 발생 장치의 소형화 및 박형화가 가능하게 된다.
또한 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 고압 트랜스포머(20)가 기판(31)의 표면 상에 탑재되지 않은 상태로 외장 케이스(40)의 고압 트랜스포머 블록(40B) 내에 수용되어 있기 때문에, 고압 트랜스포머 블록(40B)에서의 외장 케이스(40)의 높이에서 기판(31)의 두께분(예를 들면 1.0mm∼1.6mm)과, 기판(31)에의 접속을 위해 필요한 높이분(예를 들면 최저 2mm)을 삭제할 수 있다. 이에 의해, 고압 트랜스포 머 블록(40B)에서의 외장 케이스(40)의 높이에서 박형화할 수 있음과 함께, 이온 발생 장치(50)의 소형화를 도모할 수 있다.
또한 고압 트랜스포머 구동 회로 블록(40C)은, 고압 트랜스포머 구동 회로(30)를 배치한 상태로 몰드 가능한 구성을 갖고 있기 때문에, 필요에 따라서 고압 트랜스포머 구동 회로 블록(40C)도 몰드할 수 있으므로, 더욱 이온 발생 장치(50)의 소형화 및 박형화가 가능하게 된다.
또한 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 외장 케이스(40)는, 고압 트랜스포머 구동 회로 블록(40C)과 고압 트랜스포머 블록(40B)을 구획하기 위한 벽(41)을 갖고, 그 벽(41)은 고압 트랜스포머 구동 회로(30)와 고압 트랜스포머(20)를 전기적으로 접속하는 접속부(단자(23) 또는 리드선)를 통과시키기 위한 절결부(41a)를 갖고 있다. 이 벽(41)에 의해 고압 트랜스포머 구동 회로 블록(40C)과 고압 트랜스포머 블록(40B)을 평면적으로 구획할 수 있음과 함께, 그 벽(41)에 설치한 절결부(41a)에 의해 고압 트랜스포머 구동 회로(30)와 고압 트랜스포머(20)를 전기적으로 접속하는 것이 가능하게 된다.
또한 도 6∼도 9에 도시한 바와 같이 이온 발생 소자(10)에서는, 유도 전극(1)이 일체의 금속판으로 이루어져 있기 때문에, 그 두께를 얇게 할 수 있다. 이에 의해, 박형화를 실현할 수 있다. 또한 관통 구멍(1b)의 주연 부분을 굴곡부(1c)와 같이 굴곡시켜고 있기 때문에, 유도 전극(1)을 일체의 금속판으로 형성하면서도, 관통 구멍(1b)의 벽부의 두께 T1을 상판부(1a)의 판 두께 T2보다도 두껍게 할 수 있다. 이 관통 구멍(1b)의 두께 T1의 범위 내에 바늘 형상의 선단을 위치시 킴으로써, 유도 전극(1)과 방전 전극(2)의 최단 거리는 방전 전극(2)의 바늘 형상의 선단과 유도 전극(1)의 관통 구멍(1b)의 주연 부분과의 거리로 된다. 여기에서, 관통 구멍(1b)의 주연 부분의 두께 T1은 금속판의 판 두께 T2보다도 두껍게 되어 있기 때문에, 방전 전극(2)의 위치가 주연 부분의 두께 방향으로 다소 어긋나도, 그 바늘 형상의 선단은 관통 구멍(1b)의 두께 T1의 범위 내에 머문다. 이 때문에, 유도 전극(1)과 방전 전극(2)의 최단 거리는 방전 전극(2)의 바늘 형상의 선단과 유도 전극(1)의 관통 구멍(1b)의 주연 부분과의 거리인 채로 유지되어, 위치 관계의 변동에 의해 생기는 이온 발생량의 변동을 저감하는 것이 가능하게 된다.
또한 지지 기판(3)에 의해, 유도 전극(1)과 방전 전극(2)의 쌍방이 서로 위치 결정되어 지지되기 때문에, 유도 전극(1)과 방전 전극(2)의 위치 관계의 변동을 억제할 수 있다.
또한 방전 전극(2) 및 삽입 부분(1d2)의 각각이 지지 기판(3)을 관통하여 지지 기판(3)에 지지되어 있다. 이와 같이 하여 유도 전극(1)과 방전 전극(2)이 지지 기판(3)에 지지됨과 함께, 지지 기판(3)의 이면측으로부터 돌출된 방전 전극(2)의 단부 및 유도 전극(1)의 삽입 부분(1d2)의 각각에 전기 회로 등을 전기적으로 접속하는 것이 가능하게 된다.
또한 기판 지지부(1e)의 단부를 지지 기판(3)의 표면에 당접시킴으로써, 유도 전극(1)을 지지 기판(3)에 대하여 위치 결정할 수 있으므로, 유도 전극(1)과 방전 전극(2)의 위치 관계의 변동을 더욱 억제할 수 있다. 또한 기판 지지부(1e)의 단부를 지지 기판(3)을 관통시키지 않고 표면에 당접시키는 것만으로 한 것에 의해, 방전 전극(2)과의 절연 거리를 확보하는 것이 용이해진다.
또한 도 3 및 도 4에 도시하는 복수의 이온 방출용의 구멍(44)의 각각은 관통 구멍(1b)보다도 작은 개구 치수를 갖고 있기 때문에, 통전부인 유도 전극(1)에 직접 손이 닿는 것을 방지할 수 있어, 감전을 방지할 수 있다.
또한 플러스 이온 및 마이너스 이온의 양극성의 이온을 방출하면, 공기 중의 플러스 이온인 H+(H2O)m(m은 임의의 자연수)과, 마이너스 이온인 O2 -(H2O)n(n은 임의의 자연수)을 대략 동등량 발생시킴으로써, 양쪽 이온이 공기 중을 부유하는 곰팡이균이나 바이러스의 주위를 둘러싸고, 그 때에 생성되는 활성종의 수산화 래디컬(ㆍOH)의 작용에 의해, 부유 곰팡이균 등을 제거하는 것이 가능하게 된다.
다음으로, 상기의 이온 발생 장치를 이용한 전기 기기의 일례로서 공기 청정기의 구성에 대하여 설명한다.
도 18은, 도 1∼도 3에 도시하는 이온 발생 장치를 이용한 공기 청정기의 구성을 개략적으로 도시하는 사시도이다. 또한 도 19는, 도 18에 도시하는 공기 청정기에 이온 발생 장치를 배치한 모습을 나타내는 공기 청정기의 분해도이다.
도 18 및 도 19를 참조하여, 공기 청정기(60)는 전면 패널(61)과 본체(62)를 갖고 있다. 본체(62)의 후방 상부에는 분출구(63)가 형성되어 있고, 이 분출구(63)로부터 이온을 포함하는 청정한 공기가 실내에 공급된다. 본체(62)의 중심에는 공기 도입구(64)가 형성되어 있다. 공기 청정기(60)의 전면의 공기 도입 구(64)로부터 받아들여진 공기가, 도시하지 않은 필터를 통과함으로써 청정화된다. 청정화된 공기는, 팬용 케이싱(65)을 통하여, 분출구(63)로부터 외부에 공급된다.
청정화된 공기의 통과 경로를 형성하는 팬용 케이싱(65)의 일부에, 도 1∼도 3에 도시하는 이온 발생 장치(50)가 부착되어 있다. 이온 발생 장치(50)는, 그 이온 발생부로 되는 구멍(44)으로부터 이온을 상기의 공기류에 방출할 수 있도록 배치되어 있다. 이온 발생 장치(50)의 배치의 예로서, 공기의 통과 경로 내로서, 분출구(63)에 비교적 가까운 위치 P1, 비교적 먼 위치 P2 등의 위치가 생각된다. 이와 같이 이온 발생 장치(50)의 이온 발생부(44)에 송풍을 통과시킴으로써, 분출구(63)로부터 청정한 공기와 함께 외부에 이온을 공급하는 이온 발생 기능을 공기 청정기(60)에 갖게 하는 것이 가능하게 된다.
본 실시 형태의 공기 청정기(60)에 따르면, 이온 발생 장치(50)에서 생긴 이온을 송풍부(공기의 통과 경로)에 의해 기류에 실어 보낼 수 있기 때문에, 기기 외에 이온을 방출할 수 있다.
또한 본 실시 형태에서는 전기 기기의 일례로서 공기 청정기에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니며, 전기 기기는, 이 이외에 공기 조화기(에어 컨디셔너), 냉장 기기, 청소기, 가습기, 제습기, 전기 팬 히터 등이어도 되며, 이온을 기류에 실어 보내기 위한 송풍부를 갖는 전기 기기이면 된다.
또한 상기에서 이온 발생 장치(10)에 입력되는 전원(입력 전원)은 상용 교류 전원 및 직류 전원 중 어느 하나이어도 된다. 입력 전원이 상용 교류 전원인 경우, 1차측 회로인 고압 트랜스포머 구동 회로(30)를 구성하는 부품간이나 프린트 기판의 패턴간에는 법적 거리를 취할 필요가 있다. 또한 부품은 전원 전압에 대하여 내압 확보할 수 있는 부품이 필요하게 되어, 대형화를 초래하지만 회로 구성은 간소화할 수 있으며, 부품 점수는 적게 할 수 있다. 한편, 입력 전원이 직류 전원인 경우, 1차측 회로로 되는 고압 트랜스포머 구동 회로(30)를 구성하는 부품간이나 프린트 기판의 패턴간의 거리는 상기 상용 교류 전원의 경우와 비교하면 크게 완화되어, 근거리에서 배치할 수 있고, 또한 부품 자체도 칩 부품 등의 소형품을 채용할 수 있으며, 고밀도 배치가 가능하게 되지만, 고전압 구동 회로 실현을 위한 회로가 복잡해져, 부품 점수가 상기 상용 교류 전원의 경우와 비교하여 많아진다.
또한 고압 트랜스포머(20)는 권선 트랜스포머 및 압전 트랜스포머 중 어느 하나이어도 된다. 권선 트랜스포머는 일반적으로 1차 권선과 2차 권선의 권취수비 및 인덕턴스에 의해 결정되고, 고전압을 발생시키기 위해서는 통상 몇천 턴의 권취수를 필요로 하기 때문에 상응한 크기가 필요하게 된다. 한편, 압전 트랜스포머는 실용화되어 있는 것에는 소형이고 박형인 것은 있지만, 원리적으로 일정한 길이가 필요하게 된다. 또한, 출력의 부하량에 제한이 있는 것과, 구동 회로가 복잡한 것이 난점이다.
금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시로서 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라 청구 범위에 의해 나타내어지며, 청구 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
본 발명은, 코로나 방전에 의해 플러스 이온 및 마이너스 이온 중 적어도 어느 하나를 발생시키기 위한 이온 발생 소자, 이온 발생 장치 및 전기 기기에 특히 유리하게 적용될 수 있다.

Claims (11)

  1. 트랜스포머 구동 회로(30)와, 상기 트랜스포머 구동 회로에 의해 구동되어 전압을 승압하기 위한 트랜스포머(20)와, 상기 트랜스포머에 의해 승압된 전압을 인가받음으로써 플러스 이온 및 마이너스 이온 중 적어도 어느 하나를 발생시키기 위한 이온 발생 소자(10)를 구비한 이온 발생 장치(50)로서,
    적어도 상기 트랜스포머 구동 회로를 배치하기 위한 트랜스포머 구동 회로 블록(40C)과, 상기 트랜스포머의 적어도 2차측을 배치하기 위한 트랜스포머 블록(40B)과, 상기 이온 발생 소자를 배치하기 위한 이온 발생 소자 블록(40A)으로 평면적으로 구획된 케이스(40)를 구비한 이온 발생 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 트랜스포머 블록(40B) 및 상기 이온 발생 소자 블록(40A)이 몰드된 구성을 갖는 것을 특징으로 하는 이온 발생 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 트랜스포머 구동 회로 블록(40C)은, 상기 트랜스포머 구동 회로(30)를 배치한 상태로 몰드 가능한 구성을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 이온 발생 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 케이스(40)는, 상기 트랜스포머 구동 회로 블록(40C)과 상기 트랜스포머 블록(40B)을 구획하기 위한 벽(41)을 갖고, 상기 벽은 상기 트랜스포머 구동 회로(30)와 상기 트랜스포머(20)를 전기적으로 접속하는 접속부를 통과시키기 위한 절결부(41a)를 갖는 것을 특징으로 하는 이온 발생 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 케이스(40)는, 상기 트랜스포머(20)의 1차측과 2차측을 구획하기 위한 벽(41)을 갖고,
    상기 트랜스포머는, 1차측과 2차측의 중간 부위에 상기 트랜스포머의 다른 부분보다도 직경이 큰 직경 확장부(25)를 갖고,
    상기 트랜스포머의 상기 중간 부위가 상기 벽의 절결부(41b)에 감입된 상태로 상기 직경 확장부가 상기 벽에 당접(當接)하는 것을 특징으로 하는 이온 발생 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이온 발생 소자(10)는,
    복수의 관통 구멍(1b)을 갖는 일체(one-piece)의 금속판으로 이루어지고, 또한 상기 복수의 관통 구멍의 각각의 주연 부분을 굴곡시킴으로써 상기 관통 구멍의 벽부의 두께를 상기 금속판의 판 두께보다도 두껍게 한 유도 전극(1)과,
    각각이, 상기 유도 전극의 상기 복수의 관통 구멍의 각각의 안으로서, 상기 관통 구멍의 두께의 범위 내에 위치하는 바늘 형상의 선단을 갖는 복수의 방전 전극(2)과,
    상기 유도 전극과 상기 복수의 방전 전극을 지지하는 지지 기판(3)을 구비한 것을 특징으로 하는 이온 발생 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 케이스(40)는, 상기 트랜스포머 구동 회로 블록(40C), 상기 트랜스포머 블록(40B) 및 상기 이온 발생 소자 블록(40A)으로 평면적으로 구획된 본체(40a)와, 그 본체를 덮기 위한 덮개체(40b)를 갖고,
    상기 덮개체는, 각각이 상기 복수의 관통 구멍의 각각에 대응하여 형성된 복수의 이온 방출용 구멍(44)을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 이온 발생 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 케이스(40)는, 상기 트랜스포머 구동 회로 블록(40C), 상기 트랜스포머 블록(40B) 및 상기 이온 발생 소자 블록(40A)으로 평면적으로 구획된 본체(40a)와, 그 본체를 덮기 위한 덮개체(40b)를 갖고,
    상기 본체의 저부는, 각각이 상기 복수의 관통 구멍의 각각에 대응하여 형성된 복수의 이온 방출용 구멍을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 이온 발생 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 이온 방출용 구멍(44)의 각각은 상기 관통 구멍(1b)보다도 작은 개구 치수를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 이온 발생 장치.
  10. 트랜스포머 구동 회로(30)와, 상기 트랜스포머 구동 회로에 의해 구동되어 전압을 승압하기 위한 트랜스포머(20)와, 상기 트랜스포머에 의해 승압된 전압을 인가받음으로써 플러스 이온 및 마이너스 이온 중 적어도 어느 하나를 발생시키기 위한 이온 발생 소자(10)를 구비한 이온 발생 장치(50)로서,
    상기 트랜스포머 구동 회로를 표면 상에 탑재한 기판(31)과,
    상기 트랜스포머 구동 회로를 탑재한 상기 기판, 상기 트랜스포머 및 상기 이온 발생 소자를 내부에 수용하는 케이스(40)를 구비하고,
    상기 트랜스포머는 상기 기판의 표면 상에 탑재되지 않은 상태로 상기 케이스 내에 수용되어 있는 이온 발생 장치.
  11. 제1항의 상기 이온 발생 장치(50)와,
    상기 이온 발생 장치에서 생긴 플러스 이온 및 마이너스 이온 중 적어도 어느 하나를 송풍 기류에 실어 보내기 위한 송풍부를 구비한 전기 기기.
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