KR20190082004A - 이온풍 발생 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이온풍 발생 장치에 관한 것으로, 방전 전극의 외부를 감싸는 링 형태의 링 전극을 추가로 구비함으로써, 이온화 영역을 링 전극 부위까지 확장하여 넓은 영역에서 전하를 발생시킬 수 있어 이온풍의 영역을 확장할 수 있으며, 이온화 영역에서 발생하는 전하 발생량 또한 증가시킬 수 있어 이온풍의 속도를 더욱 가속시킬 수 있고, 방전 전극과 링 전극을 별도의 연결 로드를 통해 연결함으로써, 링 전극의 양극 전원 연결을 방전 전극을 통해 이루어지도록 할 수 있어 설치 구조를 단순화할 수 있고, 연결 로드에 의해서도 방전에 의한 전하가 발생되어 전하 발생량이 증가하게 되므로, 이온풍의 속도를 더욱 가속시킬 수 있는 이온풍 발생 장치를 제공한다.

Description

이온풍 발생 장치{Ionic Wind Generator}

본 발명은 이온풍 발생 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 방전 전극의 외부를 감싸는 링 형태의 링 전극을 추가로 구비함으로써, 이온화 영역을 링 전극 부위까지 확장하여 넓은 영역에서 전하를 발생시킬 수 있어 이온풍의 영역을 확장할 수 있으며, 이온화 영역에서 발생하는 전하 발생량 또한 증가시킬 수 있어 이온풍의 속도를 더욱 가속시킬 수 있고, 방전 전극과 링 전극을 별도의 연결 로드를 통해 연결함으로써, 링 전극의 양극 전원 연결을 방전 전극을 통해 이루어지도록 할 수 있어 설치 구조를 단순화할 수 있고, 연결 로드에 의해서도 방전에 의한 전하가 발생되어 전하 발생량이 증가하게 되므로, 이온풍의 속도를 더욱 가속시킬 수 있는 이온풍 발생 장치에 관한 것이다.

코로나 방전을 이용한 이온풍은 풍속의 발생과 제어가 용이하고, 기계적인 가동 부분이 없으므로 마모와 소음이 발생하지 않으며 소형화가 가능하다는 장점이 있다.

이온풍은 Hauksbee가 1719년에 최초로 대전된 튜브에서 약한 바람이 생성되는 것을 발견한 이후로 Chattock이 이온풍의 현상을 정량적으로 분석하였으며, 이어 Robinson에 의해 역학적으로 규명이 되었다. 특히 Robinson은 이온풍의 속도가 전류의 함수로 표현된다는 것과, 공기 중에서 코로나 방전시 공급되는 전기에너지의 1~2% 만이 기체입자의 운동에너지로 변환된다는 것을 증명하였다. 한편, Christenson 등은 이온풍이 항공기의 추진에 이용될 수 있다는 제안을 하였다.

코로나 방전을 이용한 송풍장치의 원리는 코로나 방전 전극에서 발생된 전하들이 전극간의 전계, 즉 쿨롱 힘에 의하여 방전 전극(에미터 전극)에서 대향 전극(콜렉터 전극)으로 이동하게 된다. 이렇게 이동하는 전하들이 공기분자와의 충돌을 통하여 공기 분자들을 같은 방향으로 이동시키게 되고, 이러한 공기분자들의 운동이 모여 최종적으로 송풍력으로 이용되는 것이다.

따라서, 이온풍을 효과적으로 발생시키기 위해서는 코로나 방전에 의한 많은 전하들의 발생과, 이들 전하들을 강하게 가속시키기 위한 높은 인가 전압(전계)의 생성이 필수적이다.

이러한 이온풍 발생 장치를 다양한 형태로 개발하고자 하는 시도가 이루어지고 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 일반적인 이온풍 발생 장치의 구조를 개념적으로 도시한 개념도이다.

일반적인 이온풍 발생 장치는, 코로나 방전에 의해 전하(E1)를 발생시키는 방전 전극(100)과, 방전 전극(100)에 의해 발생된 전하(E1)를 전자기력에 의해 끌어당기는 대향 전극(200)과, 방전 전극(100)에는 양극 전원을 대향 전극(200)에는 음극 전원을 공급하는 고전압 전원 장치(300)가 구비된다.

대향 전극(200)에서 발생한 음전하(E2)는 크기가 너무 작아 바람을 일으키는 송풍력으로 이용되지 못하고, 방전 전극(100)에서 발생한 양전하(E1)의 이동시 공기와의 충돌에 의해 송풍력으로 이용될 수 있으므로, 이하에서는 전하는 양전하를 의미하는 것으로 사용한다.

방전 전극(100)은 코로나 방전이 용이하게 일어날 수 있도록 첨단부를 갖는 니들 형태로 형성되며, 대향 전극(200)은 원통형이나 평판형 등 필요에 따라 다양하게 형성된다.

방전 전극(100)의 첨단부와 인접한 영역에서 전하(E1)가 발생하는 이온화 영역(Z1)이 형성되며, 이온화 영역(Z1)을 통과하여 전하(E1)가 대향 전극(200)으로 유동하는 유동 영역(Z2)이 형성된다.

이러한 이온풍 발생 장치는 방전 전극(100)이 첨단부를 갖는 니들 형태로 형성되므로, 방전 전극(100) 주변에서만 전하(E1)가 집중적으로 발생하여 이온풍이 발생하는 영역이 매우 작다는 문제가 있다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 방전 전극(100)의 첨단부에 인접한 부위에서만 전하(E1)가 발생하고, 이와 같이 발생된 전하(E1)는 방전 전극(100)의 첨단부로부터 대향 전극(200)을 향한 직선 라인(L)을 따라 흘러가게 되므로, 직선 라인(L)을 중심으로만 이온풍이 집중되고, 그 이외의 영역에서는 이온풍이 거의 발생하지 않아 이온풍을 다양하게 활용하는데 한계가 있다.

국내특허공개 제10-2015-0050941호

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 방전 전극의 외부를 감싸는 링 형태의 링 전극을 추가로 구비함으로써, 이온화 영역을 링 전극 부위까지 확장하여 넓은 영역에서 전하를 발생시킬 수 있어 이온풍의 영역을 확장할 수 있으며, 이온화 영역에서 발생하는 전하 발생량 또한 증가시킬 수 있어 이온풍의 속도를 더욱 가속시킬 수 있는 이온풍 발생 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 방전 전극과 링 전극을 별도의 연결 로드를 통해 연결함으로써, 링 전극의 양극 전원 연결을 방전 전극을 통해 이루어지도록 할 수 있어 설치 구조를 단순화할 수 있고, 연결 로드에 의해서도 방전에 의한 전하가 발생되어 전하 발생량이 증가하게 되므로, 이온풍의 속도를 더욱 가속시킬 수 있는 이온풍 발생 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은, 니들 형태로 형성되며, 양극 전원에 연결되어 코로나 방전에 의해 전하를 발생시키는 방전 전극; 평판 형태로 형성되어 상기 방전 전극의 길이 방향에 대해 직각 방향의 평면 상에 위치하며, 음극 전원에 연결되어 상기 방전 전극에 의해 발생된 전하를 전자기력에 의해 끌어당기는 대향 전극; 및 링 형태로 형성되고 상기 대향 전극이 위치하는 평면과 평행한 평면 상에 배치되어 상기 방전 전극의 외부 공간을 감싸며, 상기 방전 전극이 연결되는 양극 전원과 동일한 양극 전원에 연결되어 코로나 방전에 의해 전하를 발생시키는 링 전극을 포함하고, 상기 방전 전극 및 링 전극을 통해 발생된 전하가 상기 대향 전극으로 이동함에 따라 이온풍이 발생하고, 상기 링 전극에 의해 이온풍 발생 영역이 확장되는 것을 특징으로 하는 이온풍 발생 장치를 제공한다.

이때, 상기 링 전극은 상기 방전 전극이 상기 링 전극의 중심부에 위치하도록 배치되며, 상기 방전 전극의 외측면에는 상기 방전 전극을 중심으로 방사되는 형태로 형성되는 전도성 재질의 연결 로드가 다수개 형성되며, 상기 연결 로드를 통해 상기 방전 전극과 링 전극이 전기적으로 연결될 수 있다.

또한, 상기 대향 전극은 전극 영역에 다수의 공극이 형성되는 메쉬 형태로 형성될 수 있다.

본 발명에 의하면, 방전 전극의 외부를 감싸는 링 형태의 링 전극을 추가로 구비함으로써, 이온화 영역을 링 전극 부위까지 확장하여 넓은 영역에서 전하를 발생시킬 수 있어 이온풍의 영역을 확장할 수 있으며, 이온화 영역에서 발생하는 전하 발생량 또한 증가시킬 수 있어 이온풍의 속도를 더욱 가속시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 방전 전극과 링 전극을 별도의 연결 로드를 통해 연결함으로써, 링 전극의 양극 전원 연결을 방전 전극을 통해 이루어지도록 할 수 있어 설치 구조를 단순화할 수 있고, 연결 로드에 의해서도 방전에 의한 전하가 발생되어 전하 발생량이 증가하게 되므로, 이온풍의 속도를 더욱 가속시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 일반적인 이온풍 발생 장치의 구조를 개념적으로 도시한 개념도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이온풍 발생 장치의 구조를 개념적으로 도시한 개념도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온풍 발생 장치의 또 다른 구조를 예시적으로 도시한 개념도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이온풍 발생 장치의 구조를 개념적으로 도시한 개념도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이온풍 발생 장치는 이온풍 발생 영역을 확장하고 이온풍을 가속시킬 수 있는 장치로서, 방전 전극(100)과, 대향 전극(200)과, 링 전극(400)을 포함하여 구성된다.

방전 전극(100)은 코로나 방전이 용이하게 일어날 수 있도록 첨단부를 갖는 니들 형태로 형성되며, 고전압 전원 장치(300)의 양극 전원에 연결되어 코로나 방전에 의해 전하(E1)를 발생시킨다.

방전 전극(100)의 첨단부와 인접한 영역에서 전하(E1)가 발생하는 이온화 영역(Z1)이 형성되며, 이온화 영역(Z1)을 통과하여 전하(E1)가 대향 전극(200)으로 유동하는 유동 영역(Z2)이 형성된다. 유동 영역(Z2)에서 전하(E1)의 이동시 공기 분자와의 충돌로 공기 분자가 함께 이동하며 이온풍이 발생하게 된다.

대향 전극(200)은 평판 형태로 형성되어 방전 전극(100)의 길이 방향에 대해 직각 방향의 평면 상에 위치하며, 고전압 전원 장치(300)의 음극 전원에 연결되어 방전 전극(100)에 의해 발생된 전하(E1)를 전자기력에 의해 끌어당긴다.

방전 전극(100)에서 발생한 전하(E1)가 유동 영역(Z2)을 유동하여 대향 전극(200)으로 이동하는 과정에서 이온풍이 발생한다.

배경 기술에서 설명한 바와 같이 일반적인 이온풍 발생장치는 방전 전극(100)의 첨단부로부터 대향 전극(200)을 향하는 길이 방향 직선 라인(L)을 중심으로 전하(E1)가 집중되어 유동하게 되므로, 이온풍이 직선 라인(L) 근처에만 집중되는 문제가 있다.

본 발명에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 링 전극(400)이 추가로 구비된다.

링 전극(400)은 링 형태로 형성되고 대향 전극(200)이 위치하는 평면과 평행한 평면 상에 배치되어 방전 전극(100)의 외부 공간을 감싸며, 방전 전극(100)이 연결되는 양극 전원과 동일한 양극 전원에 연결되어 코로나 방전에 의해 전하(E1)를 발생시킨다.

이러한 구조에 따라 도 2에 도시된 바와 같이 방전 전극(100)의 주변 부위에서 뿐만 아니라 링 전극(400) 주변 부위에서도 전하(E1)가 발생하며, 방전 전극(100)과 링 전극(400) 사이 영역에서도 전하(E1)가 발생하게 된다. 따라서, 이온화 영역(Z1)에서 전하(E1) 발생량이 증가할 뿐만 아니라 전하 발생 영역 또한 확장된다. 즉, 이온화 영역(Z1)이 확장된다.

이와 같이 상대적으로 넓은 영역에서 전하(E1)가 발생하므로, 방전 전극(100)의 첨단부로부터 연결한 직선 라인(L) 근처 뿐만 아니라 더 넓은 영역에서 전하(E1)가 발생하여 유동 영역(Z2)을 거쳐 대향 전극(200)으로 이동하게 되고, 이에 따라 더 넓은 영역에서 이온풍이 형성된다. 즉, 이온화 영역(Z1)이 확장되어 이온풍 영역이 확장된다.

또한, 링 전극(400)에 의해 이온화 영역(Z1)에서 발생하는 전하 발생량 또한 증가하게 되므로, 더 많은 전하가 유동 영역(Z2)을 이동하게 되고, 이에 따라 이온풍이 더욱 가속되는 효과 또한 발생한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 대향 전극(200)은 전극 영역에 다수의 공극이 형성되는 메쉬 형태로 형성될 수 있으며, 이에 따라 방전 전극(100)으로부터 이동한 전하(E1)가 대향 전극(200)에 부착되는 과정에서, 공기 분자가 함께 이동하며 대향 전극(200)을 통과하여 이온풍의 형태로 대향 전극(200)의 반대편으로 계속 진행하게 된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온풍 발생 장치의 또 다른 구조를 예시적으로 도시한 개념도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이온풍 발생 장치의 링 전극(400)은 도 3에 도시된 바와 같이 방전 전극(100)과 연결 로드(410)를 통해 연결될 수 있다.

예를 들면, 링 전극(400)은 방전 전극(100)이 링 전극(400)의 중심부에 위치하도록 배치될 수 있고, 방전 전극(100)의 외측면에는 방전 전극(100)을 중심으로 방사되는 형태로 형성되는 전도성 재질의 연결 로드(410)가 다수개 형성되며, 이러한 연결 로드(410)를 통해 방전 전극(100)과 링 전극(400)이 전기적으로 연결될 수 있다.

이와 같이 방전 전극(100)과 링 전극(400)이 연결 로드(410)를 통해 전기적으로 연결됨으로써, 링 전극(400)에 양극 전원 연결을 위한 별도의 전선을 연결할 필요가 없고, 방전 전극(100)을 통해 링 전극(400) 또한 양극 전원에 연결되도록 할 수 있다.

또한, 링 전극(400)과 방전 전극(100) 사이에 연결 로드(410)가 형성됨으로써, 연결 로드(410)에 의해서도 전하(E1)가 발생하게 되므로, 전하 발생량이 더욱 증가하고, 이에 따라 이온풍이 더욱 가속될 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 방전 전극
200: 대향 전극
300: 고전압 전원 장치
400: 링 전극
410: 연결 로드

Claims (3)

1. 니들 형태로 형성되며, 양극 전원에 연결되어 코로나 방전에 의해 전하를 발생시키는 방전 전극;
   평판 형태로 형성되어 상기 방전 전극의 길이 방향에 대해 직각 방향의 평면 상에 위치하며, 음극 전원에 연결되어 상기 방전 전극에 의해 발생된 전하를 전자기력에 의해 끌어당기는 대향 전극; 및
   링 형태로 형성되고 상기 대향 전극이 위치하는 평면과 평행한 평면 상에 배치되어 상기 방전 전극의 외부 공간을 감싸며, 상기 방전 전극이 연결되는 양극 전원과 동일한 양극 전원에 연결되어 코로나 방전에 의해 전하를 발생시키는 링 전극
   을 포함하고, 상기 방전 전극 및 링 전극을 통해 발생된 전하가 상기 대향 전극으로 이동함에 따라 이온풍이 발생하고, 상기 링 전극에 의해 이온풍 발생 영역이 확장되는 것을 특징으로 하는 이온풍 발생 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 링 전극은 상기 방전 전극이 상기 링 전극의 중심부에 위치하도록 배치되며,
   상기 방전 전극의 외측면에는 상기 방전 전극을 중심으로 방사되는 형태로 형성되는 전도성 재질의 연결 로드가 다수개 형성되며, 상기 연결 로드를 통해 상기 방전 전극과 링 전극이 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 이온풍 발생 장치.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 대향 전극은 전극 영역에 다수의 공극이 형성되는 메쉬 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 이온풍 발생 장치.
   
   

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