KR20210108235A - 이온발생장치 - Google Patents

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KR20210108235A
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high voltage
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circuit board
ground
ion generator
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KR1020200023193A
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손수왕
이수진
성봉조
장재수
이효석
손일나
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 이온발생장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 이온발생장치는 고전압이 통전되는 회로기판; 상기 회로에 접촉하여 고전압이 인가되는 고전압전극; 상기 회로에 접촉하여 접지되고, 상기 고전압전극과 이격되는 접지전극; 및 상기 고전압전극이 삽입되는 제 1삽입홈과, 상기 제 1삽입홈과 이격되고 상기 접지전극이 삽입되는 제 2삽입홈이 상하방향으로 형성된 홀더키트를 포함하여, 상기 홀더키트를 통한 고전압전극과 접지전극의 일체화를 통해 안정적인 균일전계가 지속적으로 형성될 수 있도록 하여, 전극의 수명을 향상시키고, 방전소음발생을 억제할 수 있는 이점이 있다.

Description

이온발생장치 {Ion Generator}
본 발명은 이온발생장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전극이 삽입되는 홀더키트에 관한 것이다.
이온발생장치는 공기조화기, 공기청정기 및 제균기 등에 적용되고, 이온을 발생하여 공기 중의 세균 또는 냄새를 유발하는 분자를 제거하는 장치이다.
이온발생장치에는 이온을 발생시키기 위한 방전전극과 유도전극이 배치되고, 방전전극과 유도전극 사이에는 균일전계가 형성되어, 고전압이 인가될 시, 코로나방전을 일으켜 주위의 분자들을 이온화시킨다.
하지만, 상기한 이온화 과정에서, 방전전극과 유도전극의 고정이 제대로 이루어지지 않아, 균일전계 형성에 차질이 생겨 다량의 오존이 발생하게 되고, 전극의 끝부분이 마모되어 수명이 짧아짐과 동시에, 방전소음이 증가하게 되는 문제점이 있었다.
등록특허 10-1027611호(이하, '선행문헌1' 이라고도 함.)는, 유도전극을 회로기판에 일체로 고정시킬 수 있는 이온발생장치를 개시하고 있다. 선행문헌1은 유도전극을 회로기판에 일체형으로 고정시킬 수 있어 균일전계 유지에 도움을 줄 수 있으나, 방전전극과의 일체화를 통한 고집적화를 구현하지는 못한다는 문제점이 있었다.
공개특허공보 10-2011-0050473호(이하, '선행문헌2' 이라고도 함.)는 선행문헌1에서 더 나아가, 바늘 형상의 선단부를 가지는 방전 전극과, 방전 전극이 관통하는 원형의 관통 구멍이 형성된 유도 전극을 구비한 이온발생장치를 개시하고 있다. 선행문헌2는 이온의 방출 효율을 향상시키기 위하여, 방전 전극의 선단부를 유도 전극의 상면보다 상측으로 돌출되게 배치하고 있다. 하지만 단순히 방전전극과 유도전극의 배치구조만을 변경하여 이온화효율을 높인다는 것에 그칠 뿐, 상기한 문제를 해결하지는 못한다는 문제점이 있었다.
한국등록특허 10-1027611호 공개특허공보 10-2011-0050473호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 고전압전극과 접지전극의 일체화를 통해안정적인 균일전계를 형성하는 이온발생장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 과제는 고집적화된 고전압회로가 내장된 이온발생장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는 이온발생장치 설계규격의 최적화를 통해 이온발생효율이 극대화된 이온발생장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 이온발생장치는, 고전압이 통전되는 회로기판; 상기 회로에 접촉하여 고전압이 인가되는 침 형상의 고전압전극; 상기 회로에 접촉하여 접지되고, 상기 고전압전극과 이격되는 접지전극; 및 상기 고전압전극이 삽입되는 제 1삽입홈과, 상기 제 1삽입홈과 이격되고 상기 접지전극이 삽입되는 제 2삽입홈이 상하방향으로 형성된 홀더키트를 포함한다.
상기 홀더키트는 내측에 관통공이 형성되는 평탄면을 포함할 수 있고, 상기 제 1삽입홈은 상기 관통공으로부터 하측으로 연장될 수 있다.
상기 고전압전극은 상기 제 1삽입홈의 주변부와 접촉될 수 있다.
상기 홀더키트는 상기 평탄면의 외측으로 갈수록 상측으로 경사진 경사면을 포함할 수 있고, 상기 경사면의 내측에는 공간이 형성될 수 있다.
상기 접지전극은 상기 회로기판에 삽입되는 지지부와; 상기 지지부의 상단으로부터 연장된 호형상의 전극부를 포함할 수 있고, 상기 지지부는 상기 제 2삽입홈에 삽입될 수 있다.
상기 홀더키트는 고리형의 림을 포함할 수 있고, 상기 전극부는 상기 림의 내주면에 접촉될 수 있다.
상기 홀더키트는 상기 림의 하부로부터 내측으로 연장된 안착면을 포함할 수 있고, 상기 전극부는 상기 안착면에 접촉될 수 있다.
상기 림은 간극이 형성된 고리형상을 가질 수 있고, 상기 제 2삽입홈은 상기 간극으로부터 하측으로 연장될 수 있다.
상기 전극부는 상기 지지부를 기준으로 대칭될 수 있다.
상기 전극부와 상기 고전압전극의 높이는 동일할 수 있다.
상기 고전압전극의 상단은, 상기 전극부의 상측면보다 1mm 높은 위치와 상기 전극부의 상측면보다 0.5mm 낮은 위치 범위 사이에 위치할 수 있다.
상기 고전압전극은 상단을 이루는 첨단부를 포함할 수 있고, 상기 첨단부는 상기 전극부 중심에 위치할 수 있다.
상기 첨단부의 직경은 7μm 이상 13μm 이하일 수 있다.
상기 첨단부와 상기 전극부 간의 간격은 8mm 이상 10mm 이하일 수 있다.
상기 회로는 인가된 전압을 승압시키는 고전압트랜스와; 고전압이 통전되는 고전압패턴과; 상기 회로를 그라운딩시키는 접지패턴을 포함할 수 있고, 상기 고전압패턴과 상기 접지패턴은 상기 회로기판에 인쇄될 수 있다.
상기 고전압패턴은 상기 회로기판의 하면에 인쇄될 수 있고, 상기 접지패턴은 상기 회로기판의 상면에 인쇄될 수 있다.
상기 접지패턴은 상기 회로기판의 상면에 인쇄되는 제 1접지패턴과; 상기 제 1접지패턴의 상측에 인쇄되는 제 2접지패턴을 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이온발생장치에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째,　고전압전극과 접지전극의 일체화를 통해 안정적인 균일전계가 지속적으로 형성될 수 있도록 하여, 전극의 수명을 향상시키고, 방전소음발생을 억제할 수 있는 장점이 있다.
둘째,　전극 일체화 모듈의 최적화된 규격설계를 통해, 이온발생효율을 극대화하고, 이온화과정에서 발생되는 오존량을 줄일 수 있는 장점도 있다.
셋째,　고전압전극에 고전압을 인가시키기 위한 회로패턴을 회로기판에 인쇄하여, 고전압전극의 접촉불량문제를 해결할 수 있고, 고집적화를 통해 비용을 절감할 수 있다는 장점도 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 다른 이온발생장치의 분해사시도이다.
도 2(a)는 본 발명의 실시예에 따른 홀더키트의 사시도이다.
도 2(b)는 본 발명의 실시예에 따른 전극이 삽입된 홀더키트의 사시도이다.
도 3(a)는 도 2(a)의 상측투시도이다.
도 3(b)는 도 2(b)의 상측투시도이다.
도 4(a)는 도 3(a)의 A-A' 단면도이다.
도 4(b)는 도 3(b)의 B-B' 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 첨단부설계와 그에 따른 효과를 나타낸 도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이온발생장치의 종단면도의 일부이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 이온발생장치의 상측투시 모식도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 이온발생장치 구성블록도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 이온발생장치 원리설명을 위한 도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 회로기판 제작과정 블록도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 회로기판 제작과정을 나타낸 도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 이온발생장치가 장착된 공기조화기의 개략적인 모식도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 이온발생장치(I)를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 이온발생장치(I)는 고전압이 인가되는 고전압전극(40)과, 고전압전극(40)과 이격되게 배치되는 접지전극(30)과, 고전압전극(40) 및 접지전극(30)이 삽입되는 홀더키트(50)를 포함한다. 이온발생장치(I)는 고전압전극(40) 및 접지전극(30)이 설치되는 회로기판(20)과, 이온발생장치(I)의 외관을 형성하는 케이스(80)를 포함할 수 있다.
고전압전극(40)은 양(+) 또는 음(-)의 고전압이 인가되고, 접지전극(30)에는 접지가 제공된다. 고전압전극(40)에 고전압이 인가되면, 고전압전극(40)으로부터 접지전극(30)을 향하여 플라즈마 방전(또는, '코로나 방전'이라고도 함.)이 발생된다.
이온발생장치(I)의 조립 시, 접지전극(30)과 고전압전극(40)은 홀더키트(50)의 서로 다른 부위에 각각 삽입되어 일체로 결합될 수 있다.
일체로 결합된 조립체는 회로기판(20)에 결합될 수 있는데, 이 경우 접지전극(30)의 단부가 회로기판(20)에 형성된 접지전극삽입공(31a)에 삽입될 수 있고, 고전압전극(40)의 단부가 회로기판(20)에 형성된 고전압전극삽입공(41a)에 삽입될 수 있다.
이온발생장치(I)의 외관을 형성하는 케이스(80)는 회로기판(20)과 상기한 조립체를 뒤덮을 수 있고, 케이스(80)에는 복수개의 연통홀(81, 82)이 형성되어, 이온발생장치(I)의 외부에 유동하는 공기에 함유된 분자들이 이온발생장치(I)의 구동에 의해 이온화될 수 있도록 할 수 있다.
이하에서는 도 2, 3 및 4를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 홀더키트(50)의 구조에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 홀더키트(50)의 사시도를 나타낸 것이고, 도 3은 홀더키트(50)의 상측투시도를 나타낸 것이고, 도 4는 홀더키트(50)의 단면도를 각각 나타낸 것이다.
또한 도 2, 3 및 4에 있어서, 각 도의 (a)는 접지전극(30)과 고전압전극(40)이 삽입되기 전 상태를 도시한 것이고, (b)는 접지전극(30)과 고전압전극(40)이 삽입된 후의 상태를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 홀더키트(50)의 전체적인 외형은 원통형일 수 있고, 홀더키트(50)의 내부에는 빈 공간이 형성될 수 있다.
홀더키트(50)는 외형을 형성하는 외주벽(51)을 가질 수 있고, 외주벽(51)은 일정 두께를 가지고 홀더키트(50)의 외둘레면을 형성할 수 있다.
외주벽(51)의 상측에는 외주벽(51)의 두께만큼 홀더키트(50)의 내측을 향해 연장된 림(52)이 형성될 수 있고, 림(52)은 전체적으로 고리형상을 가질 수 있다. 또한 림(52)은 홀더키트(50)의 바닥면과 평행하도록 연장될 수 있다.
림(52)에는 일부가 절개되어 접지전극(30)이 삽입될 수 있는 홈을 제공하는 간극(58a)이 형성될 수 있고, 간극(58a)은 림(52) 상에 형성된 평면적 개념일 뿐만아니라, 외주벽(51)을 따라 림(52)으로부터 하측을 향해 벌어진 공간적 개념일 수도 있다. 간극(58a)은 외주벽(51)을 따라 수직하게 형성되어, 접지전극(30)이 삽입될 수 있는 홈을 제공할 수 있다.
림(52)은 접지전극(30)이 삽입될 시, 접지전극(30)의 전극부(32)의 상면과 함께 연속된 면을 형성할 수 있다.
내주면(53)은 외주벽(51) 내둘레면의 일부일 수 있고, 림(52)의 내측면을 일컫는 것일 수도 있다. 내주면(53)은 접지전극(30)이 삽입될 시, 접지전극(30)이 흔들리는 것을 방지하는 댐퍼역할을 할 수 있고, 내주면(53)이 형성하는 내경은 접지전극(30)의 외경과 동일하거나 소정의 공차를 가질 수 있다.
내주면(53)의 하측단부에는 안착면(54)이 형성될 수 있고, 안착면(54)은 내주면(53)의 끝단부로부터 홀더키트(50)의 바닥면과 나란하게 연장되도록 형성될 수 있다.
안착면(54)은 외주벽(51) 내둘레면으로부터 내측을 향해 돌출된 환형의 림으로서 이해될 수 있고, 접지전극(30)이 삽입될 시, 접지전극(30)이 하측으로 쳐지지 않고 안정적으로 장착될 수 있도록 하는 안착부로서 기능할 수 있다.
안착면(54)이 형성하는 외경은 접지전극(30)의 전극부(32)의 외경과 같거나 소정의 공차를 가질 수 있고, 안착면(54)이 형성하는 내경은 접지전극(30)의 전극부(32)의 내경보다 클 수 있다.
안착면(54)의 단부에는 경사면(55)이 형성될 수 있고, 경사면(55)의 전체적인 형상은 원뿔형 또는 깔때기의 형상일 수 있다.
경사면(55)은 홀더키트(50) 내측의 하측방면을 향한 경사각을 가질 수 있고, 하측으로 갈수록 내직경이 작아질 수 있다.
홀더키트(50)의 내부에는 경사면(55)으로 둘러싸인 내부공간이 형성될 수 있고, 접지전극(30)과 고전압전극(40)이 삽입되어 고전압이 인가되면, 상기 내부공간에 균일전계가 형성될 수 있다.
경사면(55)의 하측단부에는 평탄면(56)이 형성될 수 있고, 평탄면(56)은 경사면(55)의 하측끝단부로부터 홀더키트(50)의 바닥면과 평행하도록 연장되어 형성될 수 있다.
평탄면(56)의 전체적인 형상은 고리형태일 수 있고, 평탄면(56)은 고전압전극(40)이 관통되는 관통공(57a)을 형성할 수 있다.
관통공(57a)은 평탄면(56)과 동심원관계에 있을 수 있고, 관통공(57a)의 외경은 고전압전극(40)의 외경과 동일하거나 소정의 공차를 가질 수 있다.
접지전극(30)은 회로기판(20)에 수직으로 삽입되어 접지전극(30)의 하중을 지탱하는 지지부(31)와, 지지부(31)의 상측단부로부터 회로기판(20)과 나란한 방향으로 연장된 전극부(32)로 구성될 수 있다.
지지부(31)는 막대모형일 수 있고, 외주벽(51)에 형성된 제 2삽입홈(58)에 삽입될 수 있다.
전극부(32)는 반원의 고리모형일 수 있고, 안착면(54)에 안착되고 내주면(53)에 밀착된 상태로 홀더키트(50)에 삽입될 수 있다.
고전압전극(40)은 회로기판(20)에 수직으로 삽입되어 상측을 향해 돌출되는 골격부(41)와, 골격부(41)의 상측에 침 형상으로 형성된 첨단부(42)로 구성될 수 있다.
골격부(41)의 직경은 상하방면으로 동일하게 형성될 수 있고, 첨단부(42)의 직경은 상측으로 갈수록 작아지도록 형성될 수 있다.
고전압전극(40)은 홀더키트(50)에 삽입되어, 관통공(57a)을 관통할 수 있고, 이 때 관통공(57a)을 경계로 하여 고전압전극(40)이 골격부(41)와 첨단부(42)로 구분될 수 있다.
도 3을 참조하면, 상방에서 홀더키트(50)를 투시하였을 때, 홀더키트(50)의 각 경계면(51, 52, 53, 54 ,55, 56)들이 형성하는 경계들은 동심원관계에 있을 수 있다.
도 3을 참조하여 설명할 때, 도 3에 해칭되어 도시된 영역은 단면처리된 것을 표시한 것이 아니며, 접지전극(30) 및 고전압전극(40)과, 홀더키트(50)의 구성구분을 명확히 하기위한 것이다.
접지전극(30)의 지지부(31)는 홀더키트(50)에 삽입될 시, 외주벽(51)으로부터 돌출된 영역을 가질 수 있다.
후술할 도 4의 내용설명을 위한 A-A' 및 B-B' 단면표시는 홀더키트(50)의 중심을 지날 수 있고, 이에 따라 상기한 단면을 '중심절단면'이라고 정의할 수 있다.
접지전극(30)의 전극부(32)는 상기한 중심절단면을 기준으로 대칭되도록 홀더키트(50)에 삽입될 수 있고, 이를 전극부(32)는 상기한 중심절단면에 의해 등분된다고 달리 표현할 수도 있을 것이다.
보다 상세히, 상기 중심절단면을 기준으로 상측에 위치한 전극부(32)의 면적과 하측에 위치한 전극부(32)의 면적은 동일할 수 있고, 상측에 위치한 전극부(32)와 하측에 위치한 전극부(32)는 전부 사분원의 궤적을 그릴 수 있다. 이에 따라, 상기 중심절단면과 수직한 선을 긋게 되면, 상기 수직한 선은 전극부(32)의 양 끝단부를 지날 수 있다.
고전압전극(40)으로부터 접지전극(30)까지 이르는 거리(L)는 8mm이상 10mm이하의 범위 내에서 형성될 수 있고, 바람직하게는 9mm로 형성될 수 있다.
상기한 거리(L)는 전극부(32) 전체부위에 전부 동일하게 형성될 수 있고, 이에 따라 고전압전극(40)과 접지전극(30)의 전극부(32)는 홀더키트(50)에 삽입될 시, 서로 동심원관계에 있을 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기한 중심절단면을 따라 홀더키트(50)를 절개한 단면형상을 확인할 수 있다.
도 4기준 중앙에는 고전압전극(40)이 삽입되는 제 1삽입홈(57)이 형성될 수 있고, 도 4기준 좌측에는 접지전극(30)이 삽입되는 제 2삽입홈(58)이 형성될 수 있다.
제 1삽입홈(57)은 관통공(57a)으로부터 하측을 향해 개방된 형태로 형성될 수 있고, 홀더키트(50)의 하면까지 개방되어 형성될 수 있다.
제 2삽입홈(58)은 간극(58a)으로부터 하측을 향해 개구된 형태로 형성될 수 있고, 홀더키트(50)의 하면까지 개구되어 형성될 수 있다.
제 1삽입홈(57)은 원통형으로 개구된 형태일 수 있고, 관통공(57a)을 경계로 고전압전극(40)이 골격부(41)와 첨단부(42)로 구분지어질 수 있다.
지지부(31)와 골격부(41)는 회로기판(20)에 삽입될 시, 회로기판(20)과 수직하게 삽입될 수 있다.
접지전극(30)과 고전압전극(40)은 회로기판(20)에 수직으로 삽입될 수 있고,
접지전극(30)과 고전압전극(40)의 끝단부는 동일높이에 위치할 수 있다.
보다 상세히, 첨단부(42)의 끝부분인 엣지(42a)의 위치는 전극부(32) 상면의 연장선인 상측연장선(h1)과 동일높이에 위치할 수 있다.
또한, 엣지(42a)의 위치는 전극부(32) 하면의 연장선인 하측연장선(h2) 높이와 상측연장선(h1) 높이 사이에 위치할 수 있다. 이 때, 엣지(42a)로부터 상측연장선(h1)까지의 수직거리는 0.5mm일 수 있다.
엣지(42a)의 위치는 상측연장선(h1)보다 상측에 위치할 수 있다. 이 때, 엣지(42a)와 상측연장선(h1)까지의 수직거리는 1mm일 수 있다.
이하에서는 도 4 및 도 5를 참조하여, 첨단부(42)의 직경설계규격에 대해 설명한다.
첨단부(42)의 직경(D)은 이온발생장치로부터 발생된 이온의 농도에 영향을 미칠 수 있다. 첨단부(42)의 직경(D)은 고전압전극의 첨단부(42)측 엣지(42a)로부터 5μm 이격된 위치에서 고전압전극(40)의 직경을 의미한다(도 5(a)참조).
첨단부(42)의 직경이 10μm보다 작은 경우에는 10μm인 경우에 비하여 큰 차이를 보이지 않았으나, 이보다 커지는 경우 발생된 이온의 농도는 급격하게 감소한다.
첨단부(42)의 직경이 작을수록 플라즈마 방전 강도가 증가하여 발생되는 이온의 양이 많으나, 제조비용의 상승을 야기한다. 따라서, 첨단부(42)의 직경은 7μm 이상 13μm이하의 범위 내일 수 있다.
이하에서는 도 6 및 도 7을 참조하여, 홀더키트(50)에 의해 접지전극(30)과 고전압전극(40)이 일체화되어 조립된 조립체(60, 70)가 회로기판(20)에 결합되는 방식에 대해 설명한다.
접지전극(30)과 고전압전극(40)은 상기한 바와 같이 홀더키트(50)에 삽입되어, 일체화된 조립체(60, 70)를 형성할 수 있다.
조립체(60, 70)는 회로기판(20)에 설치되는 위치에 따라 양극조립체(60)와 음극조립체(70)로 분류될 수 있다.
조립체(60, 70)에 삽입된 접지전극(30)의 단부는 홀더키트(50)의 바닥면으로부터 돌출되어, 회로기판(20)에 형성된 접지전극삽입공(31a)에 삽입될 수 있고, 고전압전극(40)의 단부는 홀더키트(50)의 바닥면으로부터 돌출되어, 회로기판(20)에 형성된 고전압전극삽입공(41a)에 삽입될 수 있다.
조립체(60, 70)가 회로기판(20)에 조립된 뒤, 고전압전극(40)의 단부는 회로기판(20)의 하면에 인쇄된 고전압패턴(22, 23)과 접촉되어 고전압을 인가받을 수 있고, 접지전극(30)의 단부는 회로기판(20)의 상면에 인쇄된 접지패턴(24)과 접촉되어 회로기판(20)에 인쇄된 회로의 접지부를 구성할 수 있다.
회로기판(20)은 고전압단자(21)에 연결된 파워서플라이어(미도시)에 의해 전원을 공급받을 수 있고, 고전압트랜스(25)를 통해 공급받은 전원을 승압시킨 뒤, 고전압패턴(22, 23)을 통해 고전압전극(40)에 전원을 인가할 수 있다.
접지패턴(24)은 회로기판(20)의 상면에 직접 인쇄되는 제 1접지패턴(24a)과, 제 1접지패턴(24a) 위에 인쇄되는 제 2접지패턴(24b)으로 구분될 수 있다.
회로기판(20)의 모서리에는 케이스연결공(26)이 형성될 수 있고, 회로기판(20)은 케이스연결공(26)을 관통하는 체결부재(미도시)에 의해 케이스(80)와 체결될 수 있다.
이하에서는 도 8 및 도 9를 참조하여, 이온발생장치의 원리를 설명한다.
도 8을 참조하면, 이온발생장치(I)는, 외부로부터 전력을 공급받는 전원입력 커넥터(21)와, 상기 공급받은 전력의 전압을 고전압으로 변경시키는 고전압 트랜스 포머(25)와, 상기 고전압의 전력을 상기 고전압 전극(40)에 인가하는 고전압 회로(22, 23)를 포함할 수 있다.
전원입력 커넥터(21)는 케이스(80, 또는 회로기판(20))의 외부로 노출되어 외부 전원과 연결될 수 있다. 전원입력 커넥터(21)는 고압 트랜스 포머(25)의 1차측에 전기적으로 접속될 수 있다.
고압 트랜스 포머(25)는 1차측에 입력된 접압을 승압해서 2차측에 출력할 수 있다. 고압 트랜스 포머(25)의 2차측의 일단은 접지 전극(30)에 전기적으로 접속될 수 있고, 타단은 고전압 회로(22, 23)를 통해 고전압 전극(40)에 접속될 수 있다.
고전압 전극(40)은 제 1고전압 전극(40a)과 제 2고전압 전극(40b)을 포함할 수 있고, 접지 전극(30)은 각각 제 1, 2고전압 전극(40a, 40b)과 대향하는 제 1접지 전극(30a)과, 제 2접지 전극(30b)을 포함할 수 있다. 제 1, 2접지 전극(30a, 30b)은 동 전위일 수 있다.
고전압 트랜스 포머(25)의 2차측의 타단은 제 1고전압 회로(22, 양(+)의 고전압 회로)를 통해 제 1고전압 전극(40a)에 전기적으로 접속될 수 있다. 이와 동시에 고전압 트랜스 포머(25)의 2차측의 타단은 제 2고전압 회로(23, 음(-)의 고전압 회로)를 통해 제 2고전압 전극(40b)에 전기적으로 접속될 수 있다. 따라서, 이온발생장치(I)는 양과 음의 2극성의 이온을 발생시킬 수 있다.
고전압 전극(40)과 접지 전극(30) 사이에 플라즈마 방전이 발생되면, 공기 중의 분자가 이온화된다. 상기 이온화된 분자가 공기 중에 함유된 먼지를 하전시켜 집진 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 이온화된 분자가 공기 중에 함유된 미생물을 제균시킬 수도 있다. 또한, 상기 이온화된 분자가 냄새를 유발하는 분자와 결합하여 탈취효과를 얻을 수도 있다.
제 1고전압 전극(40a)에 양의 고전압이 인가되어 제 1고전압 전극(40a)의 첨단부(42)에서 양의 플라즈마 방전이 발생되고, 양이온이 발생될 수 있다. 제 2고전압 전극(40b)에 음의 고전압이 인가되어 제 2고전압 전극(40b)의 첨단부(42)에서 음의 플라즈마 방전이 발생되고, 음이온이 발생될 수 있다.
도 9을 참조하면, 이온발생장치(I)에서 발생된 이온은 복수의 물 분자와 결합한 클러스터 이온을 형성할 수 있다. 고전압 전극(40)에 양의 고전압을 인가하면 수소 양이온(H+)이 발생될 수 있고, 수소 양이온은 주변의 물 분자와 결합하여 양이온 클러스터를 형성할 수 있다. 고전압 전극(40)에 음의 고전압을 인가하면 산소 음이온(O2 -)이 발생될 수 있고, 산소 음이온은 주변의 물 분자와 결합하여 음이온 클러스터를 형성할 수 있다.
도 9(a)는 양이온 클러스터의 질량수를 나타낸 그래프이고, 도 9(b)는 음이온 클러스터의 질량수를 나타낸 그래프이다. 도 9(a) 및 도 9(b)를 참조하면, 이온 클러스터의 질량수를 측정하면, 물 분자의 질량수인 18의 배수로 피크 값이 측정된다. 이는, 도 9(c)와 같이 양이온(H+)이 복수의 물 분자와 결합하여 양이온 클러스터(H+(H2O)m, m은 자연수)를 형성하고, 음이온(O2 -)이 복수의 물 분자와 결합하여 음이온 클러스터(O2 -(H2O)n, n은 자연수)를 형성하기 때문인 것으로 알려져 있다.
양이온과 음이온은 반응성이 매우 큰 불안정한 상태로, 멀리까지 확산되지 못하고 중화된다. 이온이 이온 클러스터를 형성할 경우 상대적으로 안정화되어 보다 멀리까지 확산될 수 있고, 보다 많은 먼지, 세균 및/또는 냄새를 유발하는 분자와 결합할 수 있다.
이하에서는 도 10 및 도 11을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 회로기판(20)의 제조과정을 설명한다.
본 발명의 실시예에 사용되는 회로기판(20)은 PCB기판일 수 있다.
제조과정은 크게 준비단계(S100)와, 1차패턴 형성단계(S200)와, 2차패턴 형성단계(S300)와, 완성단계(S400)로 분류될 수 있다.
준비단계(S100)에서는 고전압패턴(22, 23)이 인쇄된 PCB기판 및 스크린을 탐색하여 세척하는 작업을 수행할 수 있다.
1차패턴 형성단계(S200)에서는 먼저 준비단계(S100)에서 수행한 작업과 동일한 자재탐색(S210) 단계와 자재세척(S220) 단계를 반복할 수 있고, 이 후 PSR프린팅(S230) 단계로 진행할 수 있다.
PSR프린팅(S230) 단계에서는 준비된 PCB기판 위에 제 1접지패턴(24a) 형성을위해 PSR물질을 패턴을 형성하고자 하는 위치(도 7참조)에 붓는 작업을 수행할 수 있다.
건조 및 경화(S240) 단계에서는 상기 PSR물질을 섭씨 150도 근처에서 건조시켜 2시간 이상 경화시키는 작업을 수행할 수 있다.
인쇄상태 확인(S250) 단계에서는 PSR물질이 PCB기판 위에 인쇄된 상태를 확인하는 작업을 수행할 수 있고, 인쇄상태가 불량일 경우, 자재탐색(S210) 단계로 돌아가 상기한 일련의 과정을 반복 수행할 수 있다.
인쇄상태 확인(S250) 단계를 거쳐 인쇄상태가 양호한 경우, 2차패턴 형성단계(S300)로 넘어갈 수 있고, 도전성물질 프린팅(S310) 단계에서 제 2접지패턴(24b) 형성을위해 도전성물질을 패턴을 형성하고자 하는 위치(도 7참조)에 붓는 작업을 수행할 수 있다. 상기한 위치는 제 1접지패턴(24a)의 상측일 수 있다.
이 때, 상기 도전성물질로서, Ag, Carbon, CNT Paste와 같은 물질이 사용될 수 있다.
건조 및 경화(S320) 단계에서는 상기 도전성물질을 섭씨 150도 근처에서 건조시켜 2시간 이상 경화시키는 작업을 수행할 수 있다.
인쇄상태 확인(S330) 단계에서는 도전성물질이 PCB기판 위에 인쇄된 상태를 확인하는 작업을 수행할 수 있고, 인쇄상태가 불량일 경우, 자재탐색(S210) 단계로 돌아가 상기한 일련의 과정을 반복 수행할 수 있다.
완성단계(S400)에서는 고전압패턴(22, 23)과 접지패턴(24)이 형성된 PCB기판에 조립체(60, 70)를 설치하는 작업을 수행할 수 있다.
1차패턴 형성단계(S200)와 2차패턴 형성단계(S300)를 통해 형성된 접지패턴(24)은 조립체(60, 70)의 접지전극(30)과 접촉되어 회로의 접지부를 구성할 수 있고, 접지패턴(24)은 회로기판(20)의 상면에 인쇄될 수 있어, 회로기판(20)의 하면에 인쇄된 고전압패턴(22, 23)과 간섭을 일으키지 않을 수 있다.
회로기판(20)의 상면과 하면에 각각 인쇄된 접지패턴(24)과 고전압패턴(22, 23)은 회로구성을 위한 전선을 삭제함으로써, 상기 전선이 흔들림으로 인해 발생할 수 있는 전극(30, 40)과의 접촉불량문제를 해결할 수 있다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이온발생장치(I)는 공기조화기, 공기청정기(10), 또는 제균기에 적용될 수 있다.
공기청정기(10)는 송풍팬(11)을 포함하고, 송풍팬(11)이 작동하면 흡입구(12)를 통하여 유입된 공기가 공기청정기(10) 내부에서 상기 공기 중에 함유된 이물질이 걸러진 후 토출구(13)를 통하여 송출될 수 있다.
공기청정기(10)는 공기 중에 함유된 이물질을 포집하는 집진부(14)와, 상기 이물질을 대전시키는 이온발생장치(I)를 포함할 수 있다. 공기청정기(10)는 내부에 흡입구(12)로부터 토출구(13)를 향하는 방향으로 이온발생장치(I), 집진부(14) 및 송풍팬(11)이 순차적으로 설치될 수 있다. 이온발생장치(I)는 먼지를 대전시켜 집진 효율을 향상시키고, 세균 및 냄새를 유발하는 분자를 제거할 수 있다.
한편, 이와 같은 공기청정기(10)에 열교환기(15)를 설치하여 냉난방이 가능한 공기조화기를 구성할 수 있다. 이러한 공기조화기는 흡입구(12)로부터 토출구(13)를 향한는 방향으로 이온발생장치(I), 집진부(14), 열교환기(15) 및 송풍팬(11)이 순차적으로 설치될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
10: 공기조화기 20: 회로기판
22: 양극고전압패턴 23: 음극고전압패턴
24: 접지패턴 25: 고전압트랜스
30: 접지전극 31: 지지부
32: 전극부 40: 고전압전극
41: 골격부 42: 첨단부
50: 홀더키트 57: 제 1삽입홈
58: 제 2삽입홈 60: 양극조립체
70: 음극조립체 80: 케이스

Claims (16)

  1. 고전압이 통전되는 회로를 포함하는 회로기판;
    상기 회로에 접촉하여 고전압이 인가되는 침 형상의 고전압전극;
    상기 회로에 접촉하여 접지되고, 상기 고전압전극과 이격되는 접지전극; 및
    상기 고전압전극이 삽입되는 제 1삽입홈과, 상기 제 1삽입홈과 이격되고 상기 접지전극이 삽입되는 제 2삽입홈이 상하방향으로 형성된 홀더키트를 포함하는 이온발생장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 홀더키트는,
    내측에 상기 고전압 전극이 관통하는 관통공이 형성되는 평탄면을 포함하고,
    상기 제 1삽입홈은 상기 관통공으로부터 하측으로 연장되고,
    상기 고전압전극은 상기 제 1삽입홈의 주변부와 접촉하는 이온발생장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 홀더키트는,
    상기 평탄면으로부터 외측으로 갈수록 상측으로 경사진 경사면을 포함하고,
    상기 경사면의 내측에는 공간이 형성되는 이온발생장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 접지전극은
    상기 회로기판에 삽입되는 지지부와;
    상기 지지부의 상단으로부터 호(arc) 형상으로 연장된 전극부를 포함하고,
    상기 지지부는 상기 제 2삽입홈에 삽입되는 이온발생장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 홀더키트는,
    상기 홀더키트의 상단을 이루는 고리형의 림을 포함하고,
    상기 전극부는 상기 림에 삽입되어 상기 림의 내주면에 접촉되는 이온발생장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 홀더키트는,
    상기 림의 하부로부터 내측으로 연장된 안착면을 포함하고,
    상기 전극부는 상기 안착면에 접촉되는 이온발생장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 림은 간극이 형성된 고리형상을 가지고,
    상기 제 2삽입홈은
    상기 간극으로부터 하측으로 연장된 이온발생장치.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 전극부는
    상기 지지부를 지나는 소정의 평면을 기준으로 대칭인 이온발생장치.
  9. 제 4항에 있어서,
    상기 지지부와 상기 고전압전극은, 상기 회로기판으로부터 수직으로 배치되고,
    상기 전극부는 상기 고전압전극의 상단과 동일한 높이에 배치되는 이온발생장치.
  10. 제 4항에 있어서,
    상기 지지부와 상기 고전압전극은 상기 회로기판으로부터 수직으로 배치되고,
    상기 고전압전극의 상단은, 상기 전극부의 상측면보다 1mm 높은 위치와 상기 전극부의 상측면보다 0.5mm 낮은 위치 범위 사이에 위치하는 이온발생장치.
  11. 제 4항에 있어서,
    상기 고전압전극은 상단을 이루는 첨단부를 포함하고,
    상기 첨단부는 상기 전극부 중심에 위치하는 이온발생장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 첨단부의 직경은 7μm 이상 13μm 이하인 이온발생장치.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 첨단부와 상기 전극부 간의 간격은 8mm 이상 10mm 이하인 이온발생장치.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 회로는
    인가된 전압을 승압시키는 고전압트랜스와;
    고전압이 통전되는 고전압패턴과;
    상기 회로를 그라운딩시키는 접지패턴을 포함하고,
    상기 고전압패턴과 상기 접지패턴은 상기 회로기판에 인쇄되는 이온발생장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 고전압패턴은 상기 회로기판의 하면에 인쇄되고,
    상기 접지패턴은 상기 회로기판의 상면에 인쇄되는 이온발생장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 접지패턴은
    상기 회로기판의 상면에 인쇄되는 제 1접지패턴과;
    상기 제 1접지패턴의 상측에 인쇄되는 제 2접지패턴을 포함하는 이온발생장치.
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