KR100518387B1 - 교류용 음이온 및 은이온 발생기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교류용 음이온 및 은이온 발생기에 관한 것으로 특히, 기기의 작동에 필요한 교류전압을 공급시켜 주는 교류전원 공급부와; 상기 교류전원 공급부에서 전압이 공급되면 발진 작동하여 일정 주파수의 출력펄스를 발생하는 발진부와; 상기 발진부의 출력 주파수에 부응하여 스위칭 작동되는 스위칭부와; 상기 스위칭부를 통해 출력되는 일정 주파수의 교류전압을 음이온 및 은이온 발생에 필요한 고전압의 교류전압으로 승압시켜 주는 승압부와; 상기 승압부로부터 공급되는 고전압을 음이온 발생구에 설치된 방전극에 전달해 주는 출력부로 구성하여 실내 공기중에 음이온과 은이온을 동시에 발생시킬 수 있도록 한 것이다.

또한 음이온 고압발생기에서 고압의 유출로 인한 각종 전자부품에 악영향을 끼치지는 것을 미연에 방지할 수 있고, 오염된 실내공기를 보다 맑고 신선하며 상쾌하게 만들 수 있음과 동시에 공기중에 포함된 각종 세균의 항균 및 살균 작용시켜 항상 쾌적한 신선한 실내환경을 유지시킬 수 있음은 물론 실내 공기의 청정도를 대폭 증진시킬 수 있어 인체의 신진대사를 촉진시킬 수 있는 것이다.

Description

교류용 음이온 및 은이온 발생기 {Negative ion operating device for AC}

본 발명은 교류용 음이온 및 은이온 발생기에 관한 것으로 더욱 상세히는, 무 오존(O3)과 무 녹스(NOx)의 순수 음이온과 나노 은이온을 동시에 발생시켜 오염된 실내공기를 맑고 신선하며 상쾌한 공기로 바꿔줄 수 있음과 동시에 공기중에 포함된 각종 세균을 살균시켜 항상 쾌적한 신선한 실내환경을 유지시킬 수 있음은 물론 실내 공기의 청정도를 대폭 증진시킬 수 있으며, 각종 전자제품에 악영향을 끼치지는 것을 미연에 방지할 수 있도록 발명한 것이다.

일반적으로 숲속의 맑은 공기중에는 음의 전하를 띈 음이온이 풍부하고, 반대로 차량배기가스 및 공장에서 나오는 매연속에는 양의 전하를 띈 양이온이 많다.

또한 인체에도 음이온을 많이 흡입하면 산화되어지는 신체기능이 환원화 되면서 신체기능이 활성화 되어진다는 것은 이미 학계에서 연구 보고 되었다.

또한, 근대에 와서는 산업 발달이 급속히 이루어짐으로써 공기 오염도가 심각한 상태에 이르렀고, 그로 인해 더욱 많은 양이온이 배출되므로 음이온을 생성하여 중화시킬 필요가 있게 되었고, 그로 인해 실내의 공기 중에 포함된 양이온을 중화시킬 음이온을 발생시키기 위한 음이온 발생기가 많이 개발되어 실내에서 사용되고 있는 실정이다.

그런데, 종래 대부분의 음이온 발생기는 음이온 발생침을 통해 고압을 공급시켜 코로나 방전 또는 플라즈마 방전에 의해 단순히 음이온을 국부적으로 발생시켜 주는 구성으로 되어 있어 장기간 사용시 국부적으로 음이온이 발생되면서 오존 과 질소산화물 등과 같은 유해물질이 발생되어 비릿한 냄새와 함께 머리가 아프고 메스꺼워지며 가슴이 답답해지면서 인체의 건강을 많이 손상시킬 수 있는 문제점이 있다.

또한, 종래 음이온 발생기는 방전극(침)만 존재하는 구성으로 되어 있고, 이와 같은 방전극에 (-)의 고전압 펄스를 가해 전자를 발생시켜 전자를 공기중에 발생시키면 이 전자가 공기중의 산소와 충돌하면서 산소 자체를 마이너스화 하는 구성으로 되어 있으며, 특히 종래 대부분의 직류 및 교류용 음이온 발생 모듈들은 모두 고전압이 흘러나오는 폐단이 있어 주변에 있는 여러 전자부품들에 지속적으로 막대한 피해 및 악영향을 끼치고 있어 제품들의 부실화 위험성이 큰 문제점을 안고 있다.

이들 중 특히 교류용 음이온 발생기 모듈에서는 불법적인 위상제어를 사용함으로써 타 전자제품에 까지 악영향을 끼치고 있는 실정이다.

본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 음이온과 함께 나노 은이온을 발생시켜 각종 전자제품에 악영향을 끼치지 않는 가운데 오염된 실내공기를 보다 맑고 신선하며 상쾌한 공기로 바꿔줄 수 있음과 동시에 공기중에 포함된 각종 세균의 항균 및 살균 작용시켜 항상 쾌적한 신선한 실내환경을 유지시킬 수 있음은 물론 실내 공기의 청정도를 대폭 증진시킬 수 있도록 하여 인체의 신진대사를 촉진시킬 수 있는 교류용 음이온 및 은이온 발생기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 본 발명의 목적은, 기기의 작동에 필요한 교류전압을 공급시켜 주는 교류전원 공급부와; 상기 교류전원 공급부에서 전압이 공급되면 발진 작동하여 일정 주파수의 출력펄스를 발생하는 발진부와; 상기 발진부의 출력 주파수에 부응하여 스위칭 작동되는 스위칭부와; 상기 스위칭부를 통해 출력되는 일정 주파수의 교류전압을 음이온 및 은이온 발생에 필요한 고전압의 교류전압으로 승압시켜 주는 승압부와; 상기 승압부로부터 공급되는 고전압을 음이온 발생구에 설치된 방전극에 전달해 주는 출력부로 구성함으로써 달성할 수 있다.

따라서, 실내 공기중에 음이온과 은이온이 동시에 발생시킬 수 있을뿐만 아니라 고압의 유출에 의한 각종 전자부품에 악영향을 끼치지는 것을 미연에 방지할 수 있고, 오염된 실내공기를 보다 맑고 신선하며 상쾌하게 만들 수 있음과 동시에 공기중에 포함된 각종 세균의 항균 및 살균 작용시켜 항상 쾌적한 신선한 실내환경을 유지시킬 수 있음은 물론 실내 공기의 청정도를 대폭 증진시킬 수 있어 인체의 신진대사를 촉진시킬 수 있는 것이다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 음이온 및 은이온 발생기의 블럭 구성도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명 음이온 및 은이온 발생기의 상세 회로도를 나타낸 것이다.

이에 따르면 본 발명 교류용 음이온 및 은이온 발생기는, 전원 플러그(J1)를 구비하고 기기의 작동에 필요한 교류전압을 공급시켜 주는 교류전원 공급부(1)와;

저항(R1,R2)과 다이오드(D1, D2) 및 콘덴서(C1)로 구성되어 상기 교류전원 공급부(1)에서 전압이 공급되면 발진 작동하여 일정 주파수의 출력펄스를 발생하는 발진부(2)와;

저항(R3, R4)과 실리콘 제어 정류기(SCR)로 구성되어 상기 발진부(2)의 출력 주파수에 부응하여 스위칭 작동되는 스위칭부(3)와;

상기 스위칭부(3)를 통해 출력되는 일정 주파수의 교류전압을 음이온 발생에 필요한 고전압의 교류전압으로 승압시켜 주는 고압 트랜스(T1)로써의 승압부(4)와;

저항(R5)과 다이오드(D3) 및 콘덴서(C2)로 구성되어 상기 승압부(4)로부터 공급되는 고전압을 음이온 발생구(6)에 설치된 방전극(61)에 전달하여 은이온이 도포된 형태에서 상기 방전극(61)의 단부에 설치된 메탈섬유(62)에서 음이온 및 은이온이 방출되도록 하는 출력부(5)로 구성한 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명 교류용 음이온 및 은이온 발생기의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 교류전원 공급부(1)의 전원 플러그(J1)는 일방적으로 널리 알려진 220V, 100V 또는 120V의 상용 교류 전압용 플러그로써 이를 도시 생략된 콘센트에 결합시키면 된다.

또한, 저항(R1, R2)과 다이오드(D1, D2) 및 콘덴서(C1)로 구성되는 발진부(2)와 저항(R3, R4)과 실리콘 제어 정류기(SCR)로 구성되는 스위칭부(3)는 상기 교류전원 공급부(1)와 승압부(4) 사이에 병렬 형태로 설치되어 상호 유기적으로 작동된다.

즉, 상기 발진부(2)는 교류전원 공급부(1)을 통해 전원 전압이 공급되면 저항(R1, R2)과 콘덴서(C1) 값에 의해 결정되는 시정수에 부응하여 발진 작동하여 일정 주파수의 출력펄스를 발생하고, 스위칭부(3)는 상기 발진부(2)의 출력 주파수에 부응하여 스위칭 작동하여 일정 주파수의 교류전압을 고압 트랜스(T1)로 구성되는 승압부(4)로 공급시켜 주게 된다.

이 때, 상기 저항(R1)은 다이오드(D2)를 높은 전압으로부터 보호함과 동시에 실리콘 제어 정류기(SCR)의 작동에 필요한 최소의 전류가 애노우드에 흐를 수 있도록 하는 전압이 인가될 수 있도록 하여 실리콘 제어 정류기(SCR)의 손상을 방지하고, 또한 다이오드(D1)를 통해 저항(R2)으로 전압이 인가될 때 실리콘 제어 정류기(SCR)의 애노우드 전압을 분압하는 기능을 수행하게 된다.

또, 스위칭부(3)내의 저항(R2)은 최소의 전류만을 통과시키면서 실리콘 제어 정류기(SCR)과 다이오드(D1)를 과전류로부터 보호함과 동시에 실리콘 제어 정류기(SCR)의 캐소우드 전압을 낮추어 전류의 소모량을 최소화함은 물론 승압부(4)의 고압 트랜스(T1)를 보호하게 된다.

그리고, 스위칭부(3)의 저항(R3)과 저항(R4)은 실리콘 제어 정류기(SCR)의 게이트에 인가되는 바이어스 전압을 분압시켜 주는 기능을 수행하는 것으로, 이들은 상호 연동하여 실리콘 제어 정류기(SCR)가 작동하는데 필요한 최소한의 바이어스 전압을 게이트에 인가시켜 주게 된다.

물론, 상기 실리콘 제어 정류기(SCR)는 저항(R1, R2)과 콘덴서(C1)에 의해 결정된 발진 주파수에 부응하여 스위칭 작동되며 승압부(4)에 소정의 교류전압(예를들어 220V)을 공급하게 된다.

한편, 다이오드(D1)는 실리콘 제어 정류기(SCR)의 출력전압을 바이패스시켜 줌과 동시에 저항(R3, R4)에 인가된 전압을 분할하여 실리콘 제어 정류기(SCR)의 게이트 전압을 만들어 상기 실리콘 제어 정류기(SCR)가 동작할 수 있는 환경을 제공하게 된다.

또한, 발진부(2)내의 다이오드(D2)는 실리콘 제어 정류기(SCR)의 애노우드와 캐소오드 사이 및 콘덴서(C1) 양단에 사이에 병렬 연결된 형태를 갖고 실리콘 제어 정류기(SCR)의 작동시에는 역방향 전압을 차단하여 실리콘 제어 정류기(SCR)를 통과한 교류전압이 고압 트랜스(T1)의 1차 코일을 통해 콘덴서(C1)가 충전되도록 하고, 콘덴서(C1)에 충전된 전압을 실리콘 제어 정류기(SCR)측으로 방전시켜 주는 역할을 반복 수행하게 된다.

또, 콘덴서(C1)는 상기 실리콘 제어 정류기(SCR)의 작동시 고압 트랜스(T1)를 통해 충전되었다가 다이오드(D2)를 통해 방전시켜 주면서 실리콘 제어 정류기(SCR)가 원하는 주파수로 스위칭 작동하게 한다.

한편, 상기 승압부(4)는 고압 트랜스(T1)로 구성되어 있는데, 이 고압 트랜스(T1)는 실리콘 제어 정류기(SCR)를 통해 입력되는 220V나 100V 혹은 120V의 교류전압을 음이온 발생구(6)에 설치된 방전극(61)의 메탈섬유(62)에 도포된 은분자를 이온화시켜 방출하는데 충분한 약 6KV의 전압으로 승압시켜 주게 된다.

또한, 출력부(5)내의 다이오드(D3)는 상기 승압부(4)에서 출력되는 고전압의 교류전압을 반파 정류시켜 주게 되고, 콘덴서(C2)는 고전압 출력시 발생되는 교류성분을 걸러내고 직류성분의 전압만을 통과시켜 교류전류로 인한 감전의 위험성을 최소화시켜 주며, 저항(R5)은 승압부(4)으로부터 고전압 출력시 전류를 제한시켜 감전또는 누전의 위험을 최소화함은 물론 화재 등이 발생되지 않도록 하는 역할을 한다.

이와 같이 상기 출력부(5)에서 출력되어 음이온 발생구(6)의 방전극(61)에 전달되는 전압은 마이너스 전압으로써 최종 출력은 음극성(-)의 고전압이 출력된다.

일반적으로 고전압을 이용하여 대기(공기)의 절연 저항을 파괴하는 전압은 약 4KV 정도이므로 본 발명에서는 승압부(4)에서 약 -6KV의 고전압이 발생되도록 하였으며, 통상 높은 전압일 수록 공기의 절연을 더 잘 파괴할 수 있다.

이와 같이 승압부(4)에서 출력되는 마이너스의 고전압(약 -6KV)이 음이온 발생구(6)의 방전극(61)을 거쳐 메탈섬유(62)에 공급되어 이 메탈섬유(62)를 통해 대기중으로 방전되어 공기의 절연 파괴를 통한 다량의 음이온 및 은이온을 발생시키게 된다.

즉, 본 발명의 상기 출력부(5)에서는 종래 코로나 방전 또는 플라즈마 방전과 달리 음극인 음이온 발생구(6)내 방전극(61)의 메탈섬유(62)를 통해 약 -6KV의 고전압을 대기 방전시켜 줌으로써 오존, 질소 산화물 등과 같은 유해 물질의 발생을 방지할 수 있는 것이다.

다시 말해서, 상기 방전극(61)의 단부에 설치된 메탈섬유(62)에는 은이온이 나노 입자 크기로 도포되어 있으므로 상기와 같이 출력부(5)에서 고전압의 직류전압이 방전극(61)에 인가되면 그의 단부에 설치되어 있는 메탈섬유(62)에서 음이온 및 은이온이 나노 입자 형태로 동시에 방출되게 된다.

이와 같은 구성의 본 발명에서 사용한 음이온 발생구(6)에 동작관계 및 그 원리를 이하에서 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 음이온 발생구(6)는 대기압에서 음이온의 발생에 관한한 새로운 종류의 물리적 원리를 기초로 하고 있며, 도체내의 자유전자 이동은 도체 외부표면에 의해 제한되고, 전자들의 전위 원천으로서의 기능을 한다.

고강도 전자장을 적용 나노 은으로 처리된 방전극(61)의 극세사 메탈섬유(62) 묶음에서 전자의 터널링을 통해 전원 원천을 벗어나는 전자들을 만들어 낼 수 있으며, 고강도 전자장은 전극의 비대칭 평면이 대부분 원인이 되어 나타나는데 이것을 음극 메탈섬유(62) 묶음의 표면에서 전기장을 유발시키도록 출력부(5)를 통해 고전압을 인가하였다.

본 발명에서 적용된 음이온 발생구(6)는 기본적으로 램프에서 종래와 같이 음이온이 방출되고, 높은 음전위로 대전된 적은 담면적과 획기적으로 큰 표면적을 가진 나노 은으로 처리된 메탈섬유(62) 묶음에서는 은이온(Ag+)이 방출된다.

이러한 높은 음전압은 음극에 전자 초과현상을 유발하며, 이 전자 초과현상은 유인되는 공기분자로 하여금 전자를 떼어내어 인체에 유해한 오존과 질소산화물의 생성없어 나노 은의 항균, 살균작용이 더 해져 공기를 맑고 신선하게 해주는 역할을 한다.

이와 같은 은의 항균 및 살균효과가 다양하게 이용 가능하게 된 것을 전술한 바와 같이 나노 기술의 발전에 의해서이다.

이 때, 나노기술이란 물질을 아주 미세한 크기의 수준에서 조작 가공하는 기술로써 은을 나노 크기의 작은 크기로 만들어 물질에 고루 분포시킴으로써 은 입자와 미생물간의 접촉 면적을 극대화하여 충분한 살균효과가 이루도록 한 것이다.

은의 항균, 살균작용에 대해서는 두가지 설명이 가능한데, 하나는 은입자가 수분과 만나면서 쉽게 은이온(Ag+)으로 방출되는 전기적 부하가 병균의 생식기능을 제거하기 때문이고, 다른 하나는 금속상태의 은(Ag)이 산소분자(O2)와 결합하면서 산화작용이 강한 활성산소를 내놓기 때문인데 산화작용에 비례해서 살균력도 강해진다.

이러한 나노은(평균입도 10-40nm)을 무기바인더를 이용, 메탈섬유에 코팅-건조-소성의 과정을 거쳐 부착하며, 특히 이에 쓰이는 메탈섬유(62)는 미세한 굵기인 8㎛의 극세사로써 내식성, 내열성 및 기계적 강도가 우수하고 화학적 균일성 및 안정성, 균일한 조직의 메탈섬유(탄소 0.08의 Austennite type)이다.

한편, 인위적으로 음이온을 발생시키기 위해서는 중성분자에 고전압으로 가속시킨 전자를 충돌시켜 중성분자를 전리시키는 과정을 지속적으로 일어나게 하는데, 이렇게 생성된 음이온은 부산물로 오존과 질소산화물이 함께 생성되는 폐단이 있다.

그러나, 본 발명에서는 음이온 발생구(6)의 방전극(61)에 설치된 메탈섬유(62)에 인가되는 전압이 고전압이지만 에너지량이 적은 펄스를 인가시킴으로써 방전극 근방 공간의 국부파쇄는 일어나지 않고 전위 원천으로서의 기능을 하면서 방전극인 메탈섬유(62)에서 전자가 나로은으로 된 극세사의 메탈섬유(62) 묶음을 터널링 하게 된다.

따라서, 이 때 생성된 음이온에는 오존과 질소산화물이 형성되지 않을 뿐만 아니라 나노 은의 특징인 항균, 살균 기능이 더해져 공기중에 존재하는 각종 오염물질 및 세균, 꽃가루, 공팡이, 먼지 등을 중화, 제거시켜 공기를 깨끗하고 신선하게 해 줄 수 있는 것이다.

또한, 고전압이 흘러나오는 것을 방지할 수 있어 주변에 있는 여러 전자부품들의 피해 및 악영향을 방지할 수도 있다.

전술한 실시예들은 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시예들에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 음이온 발생구의 메탈섬유를 통해 음이온 및 나노 은이온을 동시에 발생시켜 주고 유출되는 전압이 각종 전자제품에 악영향을 끼치는 것을 차단할 수 있음과 동시에 오염된 실내공기를 보다 맑고 신선하며 상쾌한 공기로 바꿔줄 수 있고, 또 공기중에 포함된 각종 세균의 항균 및 살균 작용시켜 항상 쾌적한 신선한 실내환경을 유지시킬 수 있음은 물론 실내 공기의 청정도를 대폭 증진시킬 수 있도록 하여 인체의 신진대사를 촉진시킬 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1은 본 발명 음이온 및 은이온 발생기의 블럭 구성도.

도 2는 본 발명 음이온 및 은이온 발생기의 상세 회로도.

* 도면중 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 교류전원 공급부

2 : 발진부

3 : 스위칭부

4 : 승압부

5 : 출력부

6 : 음이온 발생구

61 : 방전극

62 : 메탈섬유

Claims (1)

1. 기기의 작동에 필요한 교류전압을 공급시켜 주는 교류전원 공급부(1)와;

   저항(R1,R2)과 다이오드(D1, D2) 및 콘덴서(C1)로 구성되어 상기 교류전원 공급부(1)에서 전압이 공급되면 발진 작동하여 일정 주파수의 출력펄스를 발생하는 발진부(2)와;

   저항(R3, R4)과 실리콘 제어 정류기(SCR)로 구성되어 상기 발진부(2)의 출력 주파수에 부응하여 스위칭 작동되는 스위칭부(3)와;

   상기 스위칭부(3)를 통해 출력되는 일정 주파수의 교류전압을 은이온 발생에 필요한 고전압의 교류전압으로 승압시켜 주는 승압부(4)와;

   저항(R5)과 다이오드(D3) 및 콘덴서(C2)로 구성되어 상기 승압부(4)로부터 공급되는 고전압을 음이온 발생구(6)에 출력시켜 주는 출력부(5)와;

   상기 출력부(5)에서 출력되는 고전압에 의해 구동되는 음이온 발생구(6)로 구성된 교류용 음이온 발생기에 있어서,

   상기 음이온 발생구(6)를 방전극(61)의 단부에 설치한 메탈섬유(62)에 나노의 은이온을 도포시켜 상기 출력부(5)에서 출력되는 고전압에 의해 구동될 때 상기 메탈섬유(62)에서 음이온 및 은이온이 동시에 방출되도록 구성한 것을 특징으로 하는 교류용 음이온 및 은이온 발생기.