KR20170020102A - 이온발생장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 효율이 높고 설치 공간에 제약이 없는 이온발생장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 이온발생장치는, 베이스와, 상기 베이스의 외부에 배치되며 고전압에 의하여 방전하여 공기 중 분자를 이온화하는 방전전극과, 상기 베이스로부터 돌출되어 상기 방전전극을 지지하는 방전전극지지부와, 상기 베이스의 외부에 상기 방전전극과 이격하여 배치되며 접지된 접지전극과, 상기 베이스로부터 돌출되어 상기 접지전극을 지지하는 접지전극지지부를 포함한다.

Description

이온발생장치 {Ionizer}
본 발명은 이온발생장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 효율이 높고 설치 공간에 제약이 없는 이온발생장치에 관한 것이다.
일반적으로 공기조화기는 압축기, 실외열교환기, 팽창밸브 및 실내 열교환기를 포함하는 냉동 사이클을 이용하여 실내를 냉방 또는 난방시키는 장치이다. 즉 실내를 냉방시키는 냉방기, 실내를 난방시키는 난방기로 구성될 수 있다. 그리고 실내를 냉방 또는 난방시키는 냉난방 겸용 공기조화기로 구성될 수도 있다.
이러한 공기조화기의 실내기에는 공기를 부유하는 먼지 등 이물질을 포집하여 제거하는 집진장치가 구비된다. 집진장치는 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 최근에는 이물질을 대전하여 포집하는 전기 집진장치가 이용된다. 이러한 전기 집진장치는 이물질을 대전을 위한 이온발생장치를 포함한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 효율이 높은 이온발생장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는 설치 공간에 제약이 없는 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, 베이스와, 상기 베이스의 외부에 배치되며 고전압에 의하여 방전하여 공기 중 분자를 이온화하는 방전전극과, 상기 베이스로부터 돌출되어 상기 방전전극을 지지하는 방전전극지지부와, 상기 베이스의 외부에 상기 방전전극과 이격하여 배치되며 접지된 접지전극과, 상기 베이스로부터 돌출되어 상기 접지전극을 지지하는 접지전극지지부를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이온발생장치에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째,　코로나 방전을 하는 브러시 형태의 카본 파이버를 전극으로 하여 이온발생량을 최대화하는 장점이 있다.
둘째,　코로나 방전을 하는 전극에 대응하여 접지된 전극을 배치하여 주변 부품과의 간섭을 최소화하여 이온 방전을 균일화하며 이온 형성을 안정화하는 장점도 있다.
셋째,　접지된 전극을 방전하는 전극과 동일한 브러시 형태의 카본 파이버로 하여 이온 형성 효율을 높이는 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 일 실시예에 따른 공기조화기에 대한 정면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 공기조화기에 대한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온발생장치에 대한 정면도이다.
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 이온발생장치를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기에 대한 정면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 공기조화기에 대한 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기(100)는, 외관을 형성하는 캐비닛(110)과, 캐비닛(110)의 내측에 배치되며 유동하는 공기 중의 분자를 이온화하여 이온을 발생하는 이온발생장치(120)와, 공기의 이물질을 제거하는 필터부(160)와, 공기를 유동하는 송풍장치(130)와, 송풍장치(130)에 의해 유동하는 공기와 냉매를 열교환하여 온도를 조절하는 열교환기(140)를 포함한다. 본 실시예에서 공기조화기(100)는 벽걸이형 실내기이다.
캐비닛(110)은, 공기흡입부(116) 및 공기토출부(115)가 형성된 캐비닛 본체(111)와, 캐비닛 본체(111)의 전면에 배치되어 전면 외관을 형성하는 캐비닛 커버(114)를 포함한다. 공기흡입부(116)는 외부의 공기가 캐비닛 본체(111) 내부로 흡입되는 통로이고, 공기토출부(115)는 캐비닛 본체(111) 내부의 공기가 외부로 토출되는 통로이다. 공기흡입부(116)는 캐비닛 본체(111) 전면에 형성되며, 공기토출부(115)는 캐비닛 본체(111)의 측면 및 저면에 형성된다. 실시예에 따라, 공기흡입부(116) 및/또는 공기토출부(115)는 캐비닛 커버(114)에 형성되거나 캐비닛 커버(114)와 캐비닛 본체(111) 사이에 형성될 수 있다.
이온발생장치(120)는 공기 중의 분자를 이온화하여 이온을 발생한다. 이온발생장치(120)는 캐비닛 본체(111)의 전면과 캐비닛 커버(114)의 사이에 공기흡입부(116)에 대응되어 설치된다. 이온발생장치(120)는 공기흡입부(116)로 흡입되는 공기를 이온화할 수 있도록 설치되며 이온에 의하여 대전된 이물질이 필터부(160)에 의하여 집진되도록 공기 유동방향을 기준으로 필터부(160)보다 앞에 설치된다.
이온발생장치(120)에 대한 상세한 구조는 도 3을 참조하여 후술한다.
필터부(160)는 이온발생장치(120)에서 발생한 이온에 의하여 대전된 공기의 이물질을 집진하고 이온발생장치(120)에서 발생한 이온을 수집한다. 필터부(160)는 공기흡입부(116) 전체를 커버하도록 형성되어 배치된다. 공기흡입부(116)는 이온발생장치(120)와 열교환기(140) 사이에 배치되는 것이 바람직하다.
필터부(160)는 대전된 이물질이 집진되도록 양극 또는 음극으로 대전된 집진필터와, 이온을 수집하도록 접지된 이온트랩을 포함한다. 공기 유동방향을 기준으로 집진필터가 이온트랩보다 앞에 배치되는 것이 바람직하다. 실시예에 따라, 필터부(160)는 세균을 제거하는 제균필터 및/또는 냄새를 제거하는 탈취필터를 포함할 수 있다.
송풍장치(130)는 캐비닛(110) 내에 배치된다. 송풍장치(130)는 캐비닛(110) 외부의 공기가 캐비닛(110) 내부로 흡입되어 집진장치(120) 및 열교환기(140)를 통과하여 캐비닛(110) 외부로 토출될 수 있도록 공기를 유동한다. 송풍장치(130)는 회전력을 발생하는 모터(132)와 모터(132)에 의하여 회전하는 송풍팬(131)를 포함한다.
열교환기(140)는 공기와 냉매를 열교환하여 공기를 냉각하거나 가열한다. 열교환기(140)에서 냉매가 증발하면 공기가 냉각되고, 냉매가 응축되면 공기가 가열된다. 열교환기(140)는 냉매가 유동하는 파이프(미도시)와 파이프에 결합되는 냉각핀(미도시)을 포함할 수 있다. 열교환기(140)는 금속재질로 형성된다.
공기의 흐름을 살펴보면 하기와 같다. 모터(132)가 회전하여 송풍팬(131)을 회전시키면 외부의 공기가 공기흡입부(116)를 통하여 캐비닛 본체(111) 내부로 유입된다. 캐비닛 본체(111) 내부로 유입되는 공기 중의 이물질은 이온발생장치(120)에 의하여 발생된 이온에 의하여 대전되며 필터부(160)를 통과하며 제거된다. 이물질이 제거된 공기는 열교환기(140)로 이동한다. 열교환기(140)에서 공기는 냉매와 열교환하여 냉각되거나 가열된다. 열교환되어 냉각되거나 가열된 상기 공기는 공기토출부(115를 통하여 캐비닛 본체(111) 외부로 토출된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온발생장치에 대한 정면도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이온발생장치(120)는, 베이스(128)와, 베이스(128)의 외부에 배치되며 고전압에 의하여 방전하여 공기 중 분자를 이온화하는 방전전극(121)과, 베이스(128)로부터 돌출되어 방전전극(121)을 지지하는 방전전극지지부(122)와, 베이스(128)의 외부에 방전전극(121)과 이격하여 배치되며 접지된 접지전극(123)과, 베이스(128)로부터 돌출되어 접지전극(123)을 지지하는 접지전극지지부(124), 방전전극(121)에 고전압을 인가하는 회로(129)를 포함한다.
베이스(128)는 이온발생장치(120)가 설치되는 공기조화기(100)의 부품에 결합되어 방전전극(121) 및 접지전극(123)이 다른 부품과 이격되도록 한다. 본 실시예에서 베이스(128)는 캐비닛 본체(111)에 결합된다. 베이스(128)의 내부에는 회로(129)가 실장된다. 베이스(128)는 회로(129)를 보호하고, 회로(129)를 감싸 누전이 발생하지 않도록한다. 베이스(128)는 절연재질의 플라스틱 소재로 형성되는 것이 바람직하며, 내부를 실리콘 고무로 몰딩할 수 있다.
회로(129)는 방전전극(121)이 방전할 수 있도록 고전압을 발생하는 회로이다. 회로는 고전압의 교류전류, 양극 또는 음극 직류전류, 펄스 직류전류등을 발생하여 방전전극(121)에 공급할 수 있다. 본 실시에에서 회로(129)는 음극 직류전류를 발생하는 정전압 회로이다. 회로(129)는 -7kVp ± 8%의 출력전압과 110Hz ± 10%의 출력 주파수와, 15 ~ 25% Duty로 출력하는 것이 바람직하다. 회로(129)는 회로기판과 각종 전자소자들을 포함한다.
방전전극지지부(122)는 베이스(128)로부터 돌출되어 방전전극(121)을 지지한다. 방전전극지지부(122)는 막대 형태로 형성되어 일단은 베이스(128)와 연결되고 타단에는 방전전극(121)이 구비된다. 방전전극지지부(122)는 회로(129)와 방전전극(121)을 전기적으로 연결한다.
방전전극지지부(122)의 외부는 전도성 재질로 형성된다. 안전적인 이온 토출이 가능하도록 방전전극지지부(122)의 외부가 전도성 재질로 형성된다. 본 실시예에서 방전전극지지부(122)의 외부는 카본 또는 알루미늄 재질로 형성된다.
방전전극지지부(122)는, 회로(129)에서 발생한 고전압을 방전전극(121)에 전달하는 전선과, 전선의 외부를 감싸는 절연재질의 피복체와, 피복체의 외부를 감싸는 전도성 재질의 전도관를 포함한다.
접지전극지지부(124)는 베이스(128)로부터 돌출되어 접지전극(123)을 지지한다. 접지전극지지부(124)는 방전전극지지부(122)와 동일한 길이의 막대 형태로 형성되어 일단은 베이스(128)와 연결되고 타단에는 접지전극(123)이 구비된다. 접지전극지지부(124)는 그라운드와 접지전극(123)을 전기적으로 연결한다.
접지전극지지부(124)의 외부는 방전전극지지부(122)의 외부와 동일한 재질인 전도성 재질로 형성된다. 안전적인 이온 토출이 가능하도록 접지전극지지부(124)의 외부가 전도성 재질로 형성된다. 본 실시예에서 접지전극지지부(124)의 외부는 카본 또는 알루미늄 재질로 형성된다.
접지전극지지부(124)는, 방전전극지지부(122)와 동일한 구조로서, 접지전극(123)을 그라운드와 연결하는 전선과, 전선의 외부를 감싸는 절연재질의 피복체와, 피복체의 외부를 감싸는 전도성 재질의 전도관를 포함한다.
방전전극(121)은 방전하여 공기 중 분자를 이온화한다. 회로(129)에서 발생한 고전압이 방전전극지지부(122)를 통하여 방전전극(121)에 인가되면 방전전극(121)은 방전하여 공기 중의 분자가 이온화하여 이온이 발생된다. 방전전극(121)에 고전압을 인가하면 OH-, O- 등의 음이온 또는 H+ 등의 양이온이 발생한다.
방전전극(121)은 카본 파이버로 형성된다. 극세의 카본 파이버를 방전전극(121)으로 하여 코로나 방전에 의하여 이온을 발생한다. 방전전극(121)은 마이크로미터 단위의 직경을 갖는 극세의 카본 파이버가 수백개가 방전전극지지부(122)에 묶인 브러시 형태인 것이 바람직하다. 본 실시예에서 방전전극(121)은 직격 7 ㎛의 카본 파이버가 1000개 정도 모인 브러시 형태이다.
실시예에 따라 방전전극(121)은 바늘 형태로 형성되거나 패턴을 가지는 망 형태로 형성될 수 있다.
접지전극(123)은 접지되어 방전전극(121)과 전기장을 형성한다. 접지전극(123)과 방전전극(121)간에 안정적인 전기장이 형성되어 방전전극(121)이 다른 부품과 전기장이 발생되는 것을 방지한다. 도 2와 같이 이온발생장치(120)가 협소한 공간에 설치되는 경우 접지전극(123)이 없다면 방전전극(121)이 캐비닛 본체(111), 캐비닛 커버(114), 필터부(160) 및/또는 열교환기(140)와 전기장을 형성할 수 있으며 이 경우 이온이 안정적으로 발생되지 않는다. 방전전극(121)에 대응하여 접지전극(123)이 배치되는 경우 두 전극사이에 안정적인 전기장이 형성되어 이온 형성이 균일화 및 안정화 된다. 또한, 접지전극지지부(124)와 방전전극지지부(122)의 일부가 전도성 재질로 형성되어 이들 간에도 안정적인 전기장이 형성되어 다른 부품으로부터의 간섭을 최소화한다.
접지전극(123)은 방전전극(121)과 동일한 형태로서 카본 파이버로 형성된다. 극세의 카본 파이버를 접지전극(123)으로 하여 균일하고 안정적인 이온을 발생한다. 접지전극(123)은 마이크로미터 단위의 직경을 갖는 극세의 카본 파이버가 수백개가 접지전극지지부(124)에 묶인 브러시 형태인 것이 바람직하다. 본 실시예에서 접지전극(123)은 직격 7 ㎛의 카본 파이버가 1000개 정도 모인 브러시 형태이다. 실시예에 따라 접지전극(123)은 바늘 형태로 형성되거나 패턴을 가지는 망 형태로 형성될 수 있다.
방전전극(121)과 접지전극(123)은 공기가 유동되는 방향과 수직한 평면상에 평행하게 배치되는 것이 바람직하다. 방전전극(121)과 접지전극(123)은 필터부(160)가 이루는 면과 평행한 평면상에 평행하게 배치되는 것이 바람직하다.
방전전극(121)과 접지전극(123) 간의 간격(G)은 주변 부품간의 간격과 회로(129)에서 발생하는 고전압의 크기에 따라 결정된다. 특히 회로(129)에서 발생하는 고전압의 크기와 방전전극(121)과 접지전극(123) 사이의 간격(G)은 이온발생 효율에 가장 중요한 요소이며 설치되는 공간에 따라 적절히 결정된다.
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.
110: 캐비닛 120: 이온발생장치
121: 방전전극 122: 방전전극지지부
123: 접지전극 124: 접지전극지지부
128: 베이스 129: 회로
130: 송풍장치 140: 열교환기
160: 필터부

Claims (8)

  1. 베이스;
    상기 베이스의 외부에 배치되며 고전압에 의하여 방전하여 공기 중 분자를 이온화하는 방전전극;
    상기 베이스로부터 돌출되어 상기 방전전극을 지지하는 방전전극지지부;
    상기 베이스의 외부에 상기 방전전극과 이격하여 배치되며 접지된 접지전극; 및
    상기 베이스로부터 돌출되어 상기 접지전극을 지지하는 접지전극지지부를 포함하는 이온발생장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 방전전극은 극세의 카본 파이버의 묶음인 브러시 형태인 이온발생장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 접지전극은 상기 방전전극과 동일한 형태로서 극세의 카본 파이버의 묶음인 브러시 형태인 이온발생장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 방전전극지지부는 전도성 재질로 형성되는 이온발생장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 접지전극지지부는 상기 방전전극지지부와 동일한 재질인 전도성 물질로 형성되는 이온발생장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 방전전극 및 상기 방전전극지지부와 상기 접지전극 및 상기 접지전극지지부는 동일한 방향으로 평행하게 배치되는 이온발생장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 방전전극지지부는 막대 형태로 형성되고,
    상기 접지전극지지부는 상기 방전전극지지부와 동일한 길이의 막대 형태로 형성되는 이온발생장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    고전압을 발생하여 상기 방전전극에 고전압을 인가하는 회로를 더 포함하고,
    상기 방전전극과 상기 접지전극간의 간격은 상기 회로에서 발생하는 고전압의 크기에 따라 결정되는 이온발생장치.
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