KR20110055440A

KR20110055440A - 이온 생성장치

Info

Publication number: KR20110055440A
Application number: KR1020100114519A
Authority: KR
Inventors: 요시나리 후카다
Original assignee: 코가네이 코포레이션
Priority date: 2009-11-18
Filing date: 2010-11-17
Publication date: 2011-05-25
Also published as: JP5539848B2; TW201130198A; JP2011129513A; KR101658676B1; TWI477012B

Abstract

공기 이온들이 콘딧에 의하여 정전기 제거가 필요한 부재에 안내되는 경우에도 정전기 제거 효과가 향상된다. 방전 유닛 내부(11)에 이온 생성 흐름경로(15)가 형성되며 공기-공급 포트(22)로부터 이온 발생 유닛(15)에 공급된 공기가 방전 전극(16) 및 반대 전극(13)에 적용된 전압에 의한 코로나 방전에 의하여 이온화된다. 공기 이온들이 방전 유닛(11)의 팁 부분에서 외부쪽으로 방출된다. 이온 생성 흐름경로(15)를 통하여 생성된 공기 이온들에 외부 공기를 도입하는 공기 인입구(27)가 방전 유닛의 팁 부분에 형성되며, 이젝터에 의해 도입되는 외부 공기가 공기 이온들에 추가된다.

Description

이온 생성장치{ION GENERATOR}

본 발명은 코로나 방전을 이용하여 공기를 이온화함으로써 생성되는 공기 이온들을 콘딧(conduit)을 통하여 정전기 제거가 필요한 부재(member)상에 분무시키는 이온 생성장치에 관한 것이다.

정전기 제거가 필요한 정전기로 충전된 부재를 사용함에 있어서, 정전기 제거가 필요한 부재상에 공기 이온들을 분무하여 정전기를 제거하기 위한 이오나이저(ionizer)나 정전기 제거 장치 등과 같은 이온 생성장치가 이용된다. 전자 부품의 제조 및 조립을 위한 생산 현장에서 사용되는 이온 생성장치는 전자 부품 및 제조-조립-지그(manufacture-assembly-jigs)와 같이 정전기 제거가 필요한 부재에 충전된 정전기를 제거하기 위하여 이용되었다. 정전기 제거가 필요한 부재들에 공기 이온들을 분무하는 것은 정전기로 인하여 전자 부품 등에 외부 물질이 부착되는 것을 방지할 수 있으며, 정전기로 인하여 또는 지그에 부착됨으로써 전자 부품이 파손되는 것을 방지할 수 있다.

특허 문헌 1-3(일본 특허공개공보 제2000-138090, 2004-228069, 2006-40860호)에 개시된 바와 같이, 바늘 형상의 방전 전극에 외부로부터 공기를 공급하고, 방전 전극 및 반대전극에 걸쳐서 고주파 고전압을 인가하고, 방전 전극에 코로나 방전을 발생시켜 공기를 이온화시키는 적용예에 이온 생성장치가 사용되었다.

특허문헌 2 및 3에는 이온화된 공기 이온들을 정전기 제거가 필요한 부재로 안내하고, 방전 전극이 조립된 노즐로부터 정전기 제거가 필요한 부재로 공기 이온들을 직접 분무하는 이온 생성장치를 개시한다. 특허문헌 2에 개시된 이온 생성장치에서는 노즐 팁으로부터 방전 전극을 후퇴시킴으로써 방전 전극이 노즐 내부에 위치한다. 특허문헌 3에서는 노즐 팁으로부터 방전 전극을 돌출하도록 배치한 이온 생성장치가 개시한다. 한편 특허문헌 1에 개시된 이온 생성장치에서는, 이온 생성장치로부터 멀리 떨어진 곳에 위치하는 정전기 제거가 필요한 부재로 공기 이온들이 콘딧을 통하여 안내된다.

특허문헌 2 및 3에 개시된 바와 같이, 반대 전극을 구성하며 내측에 방전 전극이 결합된 노즐로부터 공기 이온들이 뿜어져나옴에 의하여(spouting out) 공기 이온들이 정전기 제거가 필요한 부재에 분무되는 경우, 공기 이온들은 공기 이온들의 중화 이전에 정전기 제거가 필요한 부재에 분무될 수 있다. 반대로, 특허문헌 1에 도시된 바와 같이 공기 이온들이 노즐에 부착된 콘딧에 의하여 정전기 제거가 필요한 부재에 안내되는 경우에는 공기 이온들은 정전기 제거가 필요한 부재에 도달하기 전에 중화될 것이며, 이에 의하여 정전기 제거 효과를 충분히 달성할 수 없는 문제가 발생한다.

본 발명의 목적은, 공기 이온들이 콘딧에 의하여 정전기 제거가 필요한 부재에 안내되는 경우에도 정전기 제거 효과를 향상시키는 것이다.

방전 전극 및 방전 전극에 대향하여(opposite) 제공되는 반대 전극을 구비하며, 방전 전극 및 반대 전극에 걸쳐서(across) 고압의 교류 전류를 인가하여 코로나 방전을 발생시킴으로써 공기 이온들을 생성하는 본 발명에 따른 이온 생성장치는, 방전 전극, 반대 전극 및 방전 유닛 내부에 형성되는 이온 생성 흐름경로(ion generating flow path)를 포함하는 방전 유닛; 및 방전 유닛의 기단부(base end portion)에 배치되며, 이온 생성 흐름경로와 연통하며 이온 생성 흐름경로에 압축 공기를 공급하는 공기-공급 포트를 구비하는 공기 공급 유닛을 포함하며, 외부로부터의 외부 공기를 도입하는 공기 인입구가 방전 유닛의 팁 부분에 형성되고, 방전 유닛의 팁 부분에 위치하는 공기 인입구의 하류측에는 공기 인입구로부터의 외부 공기를 이온 생성 흐름경로를 통과한 공기 이온들에 도입하는 이젝터가 제공되는 이온 생성장치에 관계한다.

본 발명에 따른 이온 생성장치에서, 방전 전극은 이온 생성 흐름경로의 중앙에 동축선상으로 배치된다. 본 발명에 따른 이온 생성장치에서, 방전 전극은 이온 생성 흐름경로를 가로지르는 방향으로 배치된다. 본 발명에 따른 이온 생성장치에서, 방전 유닛의 기단부에는 흡입 포트가 구비되며, 흡입 포트는 공기-공급 포트로부터 이온 생성 흐름경로 쪽으로 뿜어져 나오는 공기에 의해 외부 공기를 흡입하며 이는 외부 공기를 이온 생성 흐름경로 내로 공급한다. 본 발명에 따른 이온 생성장치에서, 방전 유닛의 팁 부분은 보조 공기 인입구를 구비하며, 보조 공기 인입구는 공기 인입구로부터의 공기 흐름이 공기 이온들에 추가된 이후에 얻어진 공기 이온들에 외부 공기를 공급한다. 본 발명에 따른 이온 생성장치에서, 방전 유닛의 공기 방출 포트의 내경은 이온 생성 흐름 경로의 내경보다 크다. 본 발명에 따른 이온 생성장치에서, 방전 유닛으로부터 방출되는 공기 이온들을 정전기 제거가 필요한 부재로 안내하는 콘딧이 방전 유닛의 팁 부분에 장착된다.

본 발명에 따르면, 공기 이온들은 이온 생성 흐름경로내로 공급되는 공기를 방전 전극 주위에서 발생하는 코로나 방전을 이용하여 이온화하여 생성되며, 외부 공기가 공기 인입구로부터 이젝팅 효과를 얻기 위한 이젝터를 사용하여 공기 이온들에게로 공급된다. 따라서 공기 인입구로부터 이온 생성 흐름경로로 공급되는 압축 공기 양의 증가 없이도, 공기 인입구로부터의 공기가 공기 이온들에 추가되며, 공기 및 공기 이온들의 조합이 콘딧으로 공급될 수 있다. 따라서, 많은 양의 공기 이온들이 콘딧으로부터 정전기 제거가 필요한 부재에 공급될 수 있으며, 정전기 제거가 필요한 부재에 충전된 정전기가 빠르게 제거(방전)될 수 있다. 또한 이물질을 포함할 수 있는 외부 공기가 방전 전극의 팁에 분무되지 않기 때문에 이물질로 인한 이온 밸런스의 감소가 발생하지 않고 이온 밸런스가 향상될 수 있으며, 이에 의하여 정전기가 확실하게 제거(방전)될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 이온 생성장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 구현예에 따른 이온 생성장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 이온 생성장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 이온 생성장치의 단면도이다.
도 5는 비교예에 따른 이온 생성장치의 단면도이다.
도 6은 다른 비교예에 따른 이온 생성장치의 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 이온 생성장치와 도 5의 비교예에 따른 이온 생성장치의 정전기 제거 효과를 도시한 특성 선 다이어그램이다.
도 8은 본 발명에 따른 이온 생성장치와 도 6의 비교예에 따른 이온 생성장에 대하여 미세 입자를 강제 주입함에 따른 이온 밸런스의 교란 결과를 측정한 데이타이다.
도 9는 본 발명에 따른 이온 생성장치와 도6의 비교예에 따른 이온 생성장치의 이온 밸런스 효과를 도시한 특성 선 다이어그램이다.
도 10은 본 발명의 일 구현예에 따른 이온 생성장치의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 구현예에 따른 이온 생성장치의 단면도이다.

이하에서, 본 발명의 구현예가 첨부 도면에 기초하여 기술된다. 도 1에 도시된 이온 생성장치(10a)는 방전 유닛(discharge unit, 11) 및 방전 유닛(11)의 기단부(base end portion)에 배치되며 절연체로 이루어진 공기 공급 유닛(12)을 구비한다. 방전 유닛(11)은 전도성 물질로 이루어진 반대전극(13) 및 반대전극의 내측에 장착되는 원통형의 절연 부재(14)를 포함한다. 이온 생성 흐름경로(ion generating flow path, 15)는 절연 부재(14)의 내측에 형성된다. 전도성 물질로 이루어진 막대같은 방전 니들(discharge needle), 즉 방전 전극(16)은 이온 생성 흐름경로(15)의 내측에 배열되어 그 중앙부에 위치한다. 방전 전극(16)의 기단부는 공기 공급 유닛(12)에 부착되며, 방전 전극(16)의 팁(tip) 부분은 공기 공급 유닛(12)에서 이온 생성 흐름경로(15) 내부로 돌출하여 이온 생성 흐름경로와 동축선상을 이룬다. 이와 같이, 방전 유닛(11)은 이온 생성 흐름경로(15) 내측에 위치하는 방전 전극(16) 및 방전 전극에 대향하는(opposing) 반대 전극(13)을 구비한다.

방전 전극(16) 및 반대 전극(13)은 전력 공급 유닛(17)에 연결되며, 전력 공급 유닛(17)으로부터의 교류의 고전압이 방전 전극(16) 및 반대 전극(13)에 걸쳐서(across) 인가된다. 전력 공급 유닛(17)으로부터 예를 들어 전압 6kV 주파수 70kHz의 고압 교류전류가 양 전극에 걸쳐서 공급된다, 따라서, 방전 전극(16)의 뾰쪽한 끝 부분 주위에 비-균일의 전기장이 생성되며, 코로나 방전이 그 끝 부부에서 발생한다. 양극의 고전압이 방전 전극(16)에 인가되면, 방전 전극(16)이 방전 전극 근처의 공기의 전자를 흡수하기 때문에 그 근처의 공기는 양전하를 가지는 이온들이 된다. 반대로, 음극의 고전압이 방전 전극(16)에 인가되면 방전 전극(16)으로부터 전자들이 배출되기 때문에 그 근처의 공기는 음의 극성을 가지는 이온들이 된다.

공기 공급 유닛(12)에는 압축-공기 압력 소스(20)로부터 공기를 공급하기 위한 공급 호스 A가 연결된 공급 포트(21)가 형성된다. 공급 포트(21)는 이온 생성 흐름경로(15) 쪽으로 오픈되어 있으며 공기 공급 유닛(12)에 형성된 다수의 공기-공급 포트들(22)과 연통된다. 도면에 화살표 A로 표시된 바와 같이, 압축-공기 압력 소스(20)로부터 공기-공급 포트들(22)을 통하여 이온 생성 흐름경로(15)로 공급된 공기는 이온 생성 흐름경로(15)에 흐르는 코로나 방전에 의하여 이온화되며, 공기 이온들이 된다.

레이진과 같은 절연 물질 또는 금속으로 이루어진 방전 유닛(11)의 팁 부분은 노즐(23)로 작용하며, 공기 이온들은 노즐(23) 팁의 공기 방출포트(19)로부터 방출된다. 공기 이온들을 정전기 제거가 필요한 부재로 안내하기 위한 콘딧(24)(conduit)은 노즐(23)의 팁 부분에 장착된다. 이러한 콘딧(24)은 클로로에틸렌과 같은 레이진으로 이루어지며, 신축성있는 절연성 튜브로 형성된다. 그 내경 D는 약 8 mm이며, 길이 L은 약 100~500 mm 또는 그 이상이다.

만일 절연 부재(14) 및 반대전극(13)에 의해 형성된 이온 생성 흐름경로(15) 가 내경 d를 가진다면, 노즐(23) 내 공기 방출포트(19)의 내경 D 및 콘딧(24)의 내경 D는 각각 이온 생성 흐름경로(15)의 내경보다 큰 칫수로 정해진다. 노즐(23)은 이온 생성 흐름경로(15)의 내경 d와 같거나 이보다 큰 내경을 가지는 수축부(25)(constricted portion)와 내경이 콘딧(24)의 내부면을 향하여 점차적으로 증가하며 수축부(25)로부터 팁 측으로(tip side) 형성되는 테이퍼면(26)(tapered face)을 포함한다. 노즐(23)에는 이온 생성 흐름경로(15)에서 발생한 공기 이온들에 도면에서 화살표 B로 도시된 바와 같이 외부 공기를 공급하기 위한 다수의 공기 인입구들(27)이 형성된다. 노즐(23)에는 공기 인입구들(27)에서 도입되는 공기를 수축부(25)쪽으로 안내하기 위한 아크면(28)(arc face)이 형성된다. 수축부(25), 테이퍼면(26) 및 아크면(28)은 이젝터(29)(ejector)를 구성하며, 이는 이온 생성 흐름경로(15)를 통과하여 노즐(23) 내측을 흐르는 공기 이온들에 의해 공기 인입구들(27)로부터의 외부 공기를 안내한다(guide).

노즐(23)에 형성된 테이퍼면(26)은 디퓨져(diffuser) 기능을 가지며, 공기 인입구들(27)로부터의 외부 공기는 노즐(23) 내의 공기 방출포트(19)를 통하여 콘딧(24)으로 도입된다. 따라서, 공기-공급 포트들(22)에서 이온 생성 흐름경로(15)로 공급된 공기는 이온화되며, 공기 인입구들(27)로부터 도입된 외부 공기가 추가되며, 이온화된 공기 및 외부 공기의 조합이 콘딧(24) 내부로 공급된다. 이와 같이, 노즐(23)상에 이젝터(29)가 제공되기 때문에, 공급 포트(21)에 공급되는 압축 공기의 유량이 줄어들더라도, 콘딧(24)의 팁에서 정전기 제거가 필요한 부재에 분무되는 공기 이온들의 양은 그와 같이 줄어들지 않으며, 음이온들 및 양이온들의 충돌로 인한 중화를 저감시킬 수 있다. 따라서, 정전기 제거가 필요한 부재에 충전된 정전기가 짧은 시간 내에 제거될 수 있다.

방전 유닛(11)의 기단부에는 다수의 흡입 포트들(31)이 구비되며, 화살표 C로 표시된 바와 같이 이온 생성 흐름경로(15) 쪽으로 분출되는(spout out) 공기로 인하여, 공기가 공기-공급 포트들(22)을 통하여 외부로부터 공급된다. 따라서, 공기-공급 포트들(22)로부터 이온 생성 흐름경로(15)로 공급되는 공기의 유량 증가 없이도, 흡입 포트들(31)을 통하여 외부로부터 공급되는 공기가 공기 이온들에 추가되며, 이에 의하여 많은 양의 공기가 이온 생성 흐름경로(15)로 공급된다. 이와 같이, 공급 포트(21)로 공급되는 압축 공기와 함께 흡입 포트들(31)로부터의 공기가 공기 이온들에 추가되기 때문에, 공급 포트(21)로 공급되는 압축 공기의 유량이 줄어들더라도 미세 입자와 같은 이물질이 방전 전극(16)의 팁에 부착되는 것을 방지할 수 있다. 특히, 공기-공급 포터들(22)로부터 분출되는 공기는 주로 이온 생성 흐름경로(15)의 중앙부를 흘러 방전 전극(16)을 커버하며 흡입 포트들(31)로부터 공급되는 외부 공기는 주로 이온 생성 흐름경로(15)의 외측 원주부를 따라 흐르므로, 공기-공급 포트들(22)로부터 깨끗한 공기가 분출하게 되면 외부로부터 흡입 포트들(31)을 통하여 공급되는 공기에 미세 입자들이 포함된 경우라도 방전 전극(16)에 이물질이 부착되는 것을 확실하게 방지할 수 있으며, 이온들의 밸런스가 개선될 수 있다.

이젝터(29)에 의해 공기 인입구들(27)로부터 도입되는 공기가 방전 전극(16)의 하류측에서 수집되고 통과하기 때문에, 방전 전극(16)에 의해 이온화된 공기 이온들에 공기 인입구들(27)로부터의 외부 공기가 도입된다. 따라서, 콘딧(24)에서 분출되는 공기 이온들의 이온 밸런스가 향상되며, 따라서 정전기 제거 효과도 향상된다.

도2 내지 도4는 각각 본 발명의 다른 다른 구현예에 따른 이온 생성장치를 도시한 단면도이다. 도 2 내지 4를 통하여 도 1과 공통된 부재들에는 동일한 번호가 부여된다.

도 1에 도시된 이온 생성장치에서는, 콘딧(24)이 노즐(23)상에 직접 장착되었다. 그와는 반대로 도 2에 도시된 이온 생성장치(10b)에서는, 콘딧(24)이 노즐(23)에 피팅(30)에 의해 장착된다. 다른 구조들은 도 1에 도시된 이온 생성장치(10a)와 동일하다.

도 3에 도시된 이온 생성장치(10c)에서, 노즐(23)은 콘딧(24)에 제공되는 노즐 주몸체부(main body portion)(23a) 및 노즐 주몸체부(23a)가 부착되며 방전 유닛(11)상에 장착되는 노즐 홀더부(holder portion)(23b)를 구비한다. 노즐 홀더부(23b)에는 화살표 B로 표시된 바와 같이 이온 생성 흐름경로(15)을 통하여 생성된 공기 이온들에 대하여 외부로부터 공기를 도입하기 위하여 다수의 공기 인입구들(27)이 형성된다. 노즐 홀더부(23b)에는 또한 공기 인입구들(27)로부터 도입된 공기를 노즐 주몸체부(23a)로 안내하기 위한 아크면(28)이 형성된다. 공기 인입구들(27)로부터의 외부 공기를 아크면(28)에 의하여 도입하고 이온 생성 흐름경로(15)를 통과하여 노즐 홀더부(23b)의 내측을 흐르는 공기 이온들을 도입하기 위한 이젝터(29)가 형성된다.

또한 노즐(23)의 노즐 홀더부(23b)에는 화살표 D로 도시된 바와 같이 공기 이온들에 공기 인입구들(27)로부터의 공기 흐름이 추가된 혼합 공기 이온들에 대하여 공기를 도입하기 위한 보조 공기 인입구(32)가 형성된다. 보조 공기 인입구(32)는 노즐(23)의 노즐 주몸체부(23a)의 기단면과 연통한다. 이온 생성 흐름경로(15)의 내경 d와 실질적으로 일치하는 내경을 가지는 수축부(25)가 노즐 주몸체부(23a)에 형성되며, 콘딧(24)의 내측면쪽으로 점차적으로 내경이 증가하는 테이퍼면(26)이 수축부(25)로부터 팁 측(tip side)에 형성된다. 수축부(25), 테이퍼면(26) 및 아크면(28)에 의하여 보조 이젝터(34)가 형성되며, 노즐 주몸체부(23a) 내측을 흐르는 공기 이온들을 이용하여 보조 공기 인입구(32)로부터 외부 공기를 도입한다.

이러한 배열에 의하여, 이온 생성 흐름경로(15)를 통과하여 노즐(23) 내측을 흐르는 공기 이온들에 대하여 외부 공기가 이젝터(29)에 의해 1 단계로, 보조 이젝터(34)에 의해 2 단계로 도입된다. 따라서 공급 포트(21)로 공급되는 압축 공기의 양이 줄어들어도, 많은 양의 공기 이온들이 정전기 제거가 필요한 부재들에 분무될 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 구현예에 따른 이온 생성장치(10d)의 단면도이다. 전술한 이온 생성장치들(10a-10c)에서는 막대 같은 방전 전극(16)이 이온 생성 흐름경로(15)의 방사상 방향으로 동축선상으로 연장되도록 배치되었다. 반대로, 도 4에 도시된 이온 생성장치(10d)에서는 방전 전극(16)이 이온 생성 흐름경로(15)를 가로지르는 방향으로 방사상으로 배치된다. 이온 생성장치(10d)의 방전 유닛(11)에서, 방전 전극(16)은 이온 생성 흐름경로(15)을 형성하며 레이진 물질로 이루어진 원형의 격리 부재(14)(isolating member)에 부착되며, 방전 전극(16)의 팁 부분은 이온 생성 흐름경로(15)의 센터 라인에 위치한다. 반대 전극은 방전 전극(16)의 반대편 격리 부재(14)에 부착된다.

도 1의 이온 생성장치(10a)와 유사하게, 레이진과 같은 격리 물질로 이루어진 방전 유닛(11)의 팁 부분은 노즐(23)로 작용하며, 공기 이온들을 정전기 제거가 필요한 부재로 안내하기 위한 콘딧(24)이 노즐(23)의 팁 부분에 장착된다. 노즐(23)에는 수축부(25) 및 내경이 콘딧(24)의 내측면 쪽으로 점차적으로 증가하며 수축부(25)의 팁 측에 위치하는 테이퍼면(26)이 형성되며, 이온 생성 흐름경로(15)을 통하여 생성된 공기 이온들에 대하여 화살표 B로 도시한 바와 같이 외부로부터 공기를 도입하기 위한 다수의 공기 인입구들(27)이 형성된다. 도 1의 이온 생성장치(10a)와 유사하게, 공기 인입구들(27)로부터 도입된 공기를 수축부(25)로 안내하기 위한 아크면(28)이 노즐(23)에 형성된다. 공기 인입구들(27)로부터의 외부 공기를 도입하고, 이온 생성 흐름경로(15)를 통과하여 노즐(23)의 내측을 흐르는 공기 이온들을 도입하기 위한 이젝터(29)가 수축부(25), 테이퍼면(26) 및 아크면(28)에 의해 형성된다.

또한 도 3 및 도4이 이온 생성장치들(10c, 10d)에서는, 공급 포트(21)로 공급되는 압축 공기의 양이 줄어들어도, 음이온들 및 양이온들의의 중화가 발생하는 것을 방지하는 반면, 콘딧(24)의 팁에서 정전기 제거가 필요한 부재에 분무되는 공기 이온들의 양은 그와 같이 줄어들지 않으며, 정전기 제거가 필요한 부재에 충전된 정전기가 짧은 시간 내에 제거될 수 있다. 또한, 공기 인입구들(27)이 방전 전극(16)의 하류측에 형성되기 때문에 공기 인입구들(27)로부터의 외부 공기가 방전 전극(16)에 의하여 이온화된 공기 이온들 내로 도입된다. 따라서, 콘딧(24)으로부터 나오는 공기 이온들의 이온 밸런스가 향상되며, 정전기 제거 효과도 향상될 수 있다.

도 5 및 도 6은 각각 비교예로서의 이온 생성장치들을 도시한다. 도 5의 이온 생성장치(10e)에서는, 방전 전극(16)의 배열 형태는 도 1 내지 도 3에 도시된 이온 생성장치들(10a-10c)과 각각 유사하다. 공급 포트(21)와 연통하는 공기-공급 포트(22)가 형성된 공기 공급 유닛(12)이 원통형의 격리 부재(14)로 제공되며 여기에는 이온 생성 흐름경로(15)가 형성되고, 방전 전극(16)이 이온 생성 흐름경로(15) 내부로 돌출하여 공기 공급 유닛(12)에 부착된다. 콘딧(24)이 장착된 반대 전극(13)이 격리 부재(14)상에 장착되며, 반대전극(13)은 노즐로 작용한다. 이와 같이, 비교예의 이온 생성장치(10e)에는 이젝터(29)가 구비되지 않는다.

한편, 도 6에 도시된 이온 생성장치(10f)는 방전 전극(16)의 배열 형상이 도 4에 도시된 이온 생성장치(10d)와 유사하다. 스페이서(35)를 통하여 공기 공급 유닛(12)에 연결된 노즐(23)에 방전 전극(16) 및 반대 전극(13)이 제공되며, 공기 공급 유닛(12)에는 공급 포트(21)와 연통하는 공기-공급 포트(22)가 형성되고, 방전 유닛은 노즐(23)에 의해 형성된다. 노즐(23)의 팁 부분 측에 형성된 이온 생성 흐름경로(15)의 상류측에 공기 인입구들(27)로부터 도입되는 공기를 안내하기 위한 아크면(28) 및 테이퍼면(26)이 형성된다. 공기-공급 포트(22) 및 흡입 포트(31)로부터 노즐(23)에 공급된 공기에 공기 흡입구들(31)로부터 외부 공기를 도입하기 위한 이젝터(29)가 아크면(28) 및 테이퍼면(26)에 의하여 형성된다. 이와 같이 비교예의 이온 생성장치(10f)는 공기가 이젝터(29)의 하류측에서 방전 전극(16) 및 반대 전극(13)에 의해 이온화된다.

도 7A는 도 1의 이온 생성장치(10a)와 비교예로서 도 5의 이온 생성장치(10e)의 정전기 제거 효과를 도시한 특성 선 다이어그램이다. 도 7B는 도 3의 이온 생성장치(10c)와 비교예로서 이온 생성장치(10e)의 정전기 제거 효과를 도시한 특성 선 다이어그램이다. 도 7A 및 도 7B에서, 수직축은 정전기 제거 시간, 수평축은 공급 포트(21)로부터 공급된 공기의 유량을 나타낸다.

각각의 특성 선도를 측정함에 있어서, 500 mm 길이의 콘딧(24)이 사용되었으며, 정전기 제거 시간은 충전된 플레이트 모니터를 콘딧(24)의 팁 부분에서 50 mm 거리로 이격시켜 측정하였다. 따라서, 도 7A에 도시된 바와 같이 본 발명의 도 1 및 도3의 이온 생성장치들(10a-10c)은 이젝터(29)가 구비되어 있기 때문에, 그들의 정전기 제거 시간은 비교예들보다 짧을 수 있다. 특히, 공급 포트(21)로부터 공급되는 압축 공기의 유량이 줄어들면, 본 발명의 이온 생성장치들에 의한 정전기 제거 시간 단축 효과는 비교예들에 비해 더욱 현저하게 된다. 또한, 도 7B에 도시된 바와 같이, 이온 생성장치(10c)의 배열과 유사하게 보조 공기 인입구(32)로부터 보조 공기가 공급되면, 공급 포트(21)로부터 공급되는 압축 공기의 양이 많은 경우에도, 정전기 제거 시간 감축 효과는 더욱 현저하게 된다. 또 2에 도시된 이온 생성장치(10b) 또한 이온 생성장치(10a)와 유사한 효과를 얻었다.

한편, 도 8A는 도 4의 본 발명에 따른 이온 생성장치(10d)에 대하여 미세 입자들을 이온 생성 흐름경로(15) 내부로 강제 주입함으로써 이온 밸런스의 교란을 측정한 확인 실험 결과를 도시한 데이타이다. 도 8B는 도 6에 도시된 비교예의 이온 생성장치(10f)에 대하여 확인 실험 결과를 도시한 데이타이다.

각각의 실험은 100 mm 길이의 콘딧(24)이 노즐(23)에 장착된 이온 생성장치을 사용하여 수행되었으며, 0.1 MPa의 압축 공기가 공급 포트(21)로부터 이온 생성 흐름경로(15)로 공급되었다. 주변 분위기가 부적절한 장소에서 사용되는 이온 생성장치을 고려하여, 미세 입자들이 공기 인입구들(27)에서 강제로 주입되었다. 따라서, 비교예의 이온 생성장치(10f)에서는 외부 물질 도입 후 십 수초만에 이온 밸런스의 교란이 발생하였다. 그러나, 본 발명에 따른 이온 생성장치(10d)에서는 이온 밸런스의 교란이 발생하지 않았다. 따라서, 본 발명의 이온 생성장치가 부적절한 공기 분위기 하에서 사용되는 경우에도 방전 전극(16)의 하류측에 공기 인입구들(27)로부터 외부 공기를 도입함으로써 이온 밸런스를 향상시킬 수 있다.

도 9는 도 4에 예시된 본 발명의 이온 생성장치(10d)와 비교예로서 도 6의 이온 생성장치(10f)의 이온 밸런스 효과를 도시한 특성 선 다이어그램이다. 도 9의 수직축은 이온 밸런스를 나타내며, 수평축은 공기 공급 압력을 나타낸다. 도 9A는 길이 100 mm의 콘딧(24)을 사용하여 얻은 측정 결과를 나타내며, 도 9B는 길이 500 mm의 콘딧(24)을 사용하여 얻은 측정 결과를 나타낸다. 그 결과는 다음과 같다. 즉, 도 4에 도시된 본 발명의 이온 생성장치(10d)는 공기 공급 압력이 변화하는 경우에도 이온 밸런스에는 커다란 변화가 없으며, 비교예로서 이온 생성장치(10f)에서는 공기 공급 압력이 변화함에 따라 이온 밸런스 역시 크게 변화하였다. 비교예에서 도시된 바와 같이 이온 밸런스의 커다란 변화는 외부 공기를 이젝터의 하류측에 도입한 후에 공기가 이온화되기 때문에 이젝터(29)의 구조에 의해 발생하는 공기의 교란 때문인 것으로 생각된다.

따라서, 본 발명에서와 같이 공기의 이온화 이후 얻어진 공기 이온들의 흐름을 이용하는 이젝터(29)에 의하여 외부 공기가 도입되면, 우수한 이온 밸런스를 가지는 공기 이온들을 정전기 제거가 필요한 부재에 분무할 수 있으며, 이에 의하여 정전기 제거 효과도 향상된다.

도 10에 도시된 이온 생성장치(10g) 및 도 11에 도시된 이온 생성장치(10h) 각각에는, 전술한 콘딧(24)이 노즐(23)에 장착되어 있지 않다. 도 10에 도시된 이온 생성장치(10g)는 도 1에 도시된 이온 생성장치(10a)와 동일한 기본 구조를 가지고 있으며, 도 11에 도시된 이온 생성장치(10h)는 도 3에 도시된 이온 생성장치(10c)와 동일한 기본 구조를 가지고 있다. 이들 이온 생성장치들(10g, 10h)에서는 노즐(23)의 공기 방출포트(19)로부터 정전기 제거가 필요한 부재로 공기 이온들이 뿜어져 나간다.

본 발명은 전술한 구현예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범의 내에서 다양한 변화가 가능하다. 예를 들어, 도 1 내지 도 3의 각각의 방전 유닛(11)에서, 방전 전극(16) 및 반대 전극(13)은 그 사이에 격리 부재(14)를 삽입함으로서 서로 대향하나, 두 전극들은 서로 직접적으로 대향할 수 있다.

11 : 방전 유닛
12 : 공기 공급 유닉
13 : 반대 전극
14 : 절연 부재
15 : 이온 생성 흐름경로
16 : 방전 전극
17 : 전력 공급 유닛
20 : 압축-공기 압력 소스
21 : 공급 포트
22 : 공기 공급 포트들
23 : 콘딧 홀더
24 : 콘딧
25 : 수축부
26 : 테이퍼면
27 : 공기 인입구들
28 : 아크면
29 : 이젝터
30 : 피팅
31 : 흡입 포트들
32 : 보조 공기 인입구들
34 : 보조 이젝터

Claims

방전 전극 및 방전 전극에 대향하여 제공되는 반대 전극을 구비하며, 방전 전극 및 반대 전극에 걸쳐서 고압의 교류 전류를 인가하여 코로나 방전을 발생시킴으로써 공기 이온들을 생성하는 이온 생성장치에 있어서, 상기 이온 생성장치는
방전 전극, 반대 전극 및 방전 유닛 내부에 형성되는 이온 생성 흐름경로를 포함하는 방전 유닛; 및
방전 유닛의 기단부에 배치되며, 이온 생성 흐름경로와 연통하며 이온 생성 흐름경로에 압축 공기를 공급하는 공기-공급 포트를 구비하는 공기 공급 유닛; 을 포함하며
방전 유닛의 팁 부분에는 외부로부터 외부 공기를 도입하는 공기 인입구가 형성되고,
방전 유닛의 팁 부분에 위치하는 공기 인입구의 하류측에는 공기 인입구로부터의 외부 공기를 이온 생성 흐름경로를 통과한 공기 이온들에 도입하는 이젝터가 구비되는 이온 생성장치.
제1항에 있어서, 상기 방전 전극은 이온 생성 흐름경로의 중앙에 동축선상으로 배치되는 이온 생성장치.
제1항에 있어서, 상기 방전 전극은 이온 생성 흐름경로를 가로지르는 방향으로 배치되는 이온 생성장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 방전 유닛의 기단부에는 흡입 포트가 구비되며, 흡입 포트는 공기-공급 포트로부터 이온 생성 흐름경로 쪽으로 뿜어져 나오는 공기에 의해 외부 공기를 흡입하며 이는 외부 공기를 이온 생성 흐름경로 내로 공급하는 이온 생성장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 방전 유닛의 팁 부분은 보조 공기 인입구를 구비하며, 보조 공기 인입구는 공기 인입구로부터의 공기 흐름이 공기 이온들에 추가된 이후에 얻어진 공기 이온들에 외부 공기를 공급하는 이온 생성장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 방전 유닛의 공기 방출포트의 내경은 이온 생성 흐름 경로의 내경보다 큰 이온 생성장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 방전 유닛으로부터 방출되는 공기 이온들을 정전기 제거가 필요한 부재로 안내하는 콘딧이 방전 유닛의 팁 부분에 장착되는 이온 생성장치.