KR101551598B1 - 오존 발생이 저감되는 이온 발생 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이온 발생량은 증가하면서도 오존 발생량은 저감하는 오존 발생이 저감되는 이온 발생 장치에 관한 것이며, 본 발명의 오존 발생이 저감되는 이온 발생 장치는 전기적으로 접지되며, 공기가 유동하는 유동공간을 형성하는 가이드부; 상기 유동공간에 배치되며 상기 가이드부와 이격되고, 이온을 방출하는 이온 발생부; 상기 이온 발생부에 전압을 인가하는 고전압 인가부; 상기 이온 발생부로부터 방출되는 이온과 동시에 방출되는 오존의 발생량을 저감하도록 상기 이온 발생부를 가열하여 상기 이온 발생부의 온도를 증가시키는 가열부; 및 상기 이격공간에 배치되어 이격공간 사이에서 미세 슬릿을 형성하는 슬릿 형성부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여 이온 발생량은 증가하면서도 오존 발생량은 저감시킬 수 있으며, 이온과 전자의 손실을 최소화할 수 있는 오존 발생이 저감되는 이온 발생 장치가 제공된다.

Description

오존 발생이 저감되는 이온 발생 장치{ION-GENERATOR FOR REDUCING GENERATION OF OZONE}
본 발명은 오존 발생이 저하되는 이온 발생 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가열된 상태로 이온을 발생시킴으로써 이온 발생시 발생하는 오존의 발생을 저감시킬 수 있으며, 이온과 전자의 손실을 최소화할 수 있는 오존 발생이 저하되는 이온 발생 장치에 관한 것이다.
일반적으로 이온 발생 장치는 고전압을 인가받아 양이온 또는 음이온을 발생시킴으로써 각종 공기 처리 장치, 특히, 전기 집진 장치에 활용되고 있다.
도 1 및 도 2는 종래의 이온 발생 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 디퓨전 차징(diffusion charging) 방식에 따른 이온 발생 장치를 개략적으로 도시하고 있다. 상기 방식은 고전압 인가부(20)가 이온 발생부(10) 측에 고전압을 인가하면, 이온 발생부(10) 측에 다수의 이온들이 방출되어 공기 중으로 확산됨으로써 이온을 발생시킨다.
이러한 방식에 따르면, 이온 방출 과정에서 오존이 발생하지 않는다는 장점이 있으나 이온 발생량이 적어 실제로 공기를 처리하는 효율이 떨어진다는 문제점이 있다.
도 2를 참조하면, 필드 차징(field charging) 방식에 따른 이온 발생 장치를 개략적으로 도시하고 있다. 상기 방식은 디퓨전 차징(diffusion charging) 방식과 같이 이온 발생부(10)가 고전압 인가부(20)로부터 고전압을 인가받는 것은 동일하나, 이온 발생부(10)를 사이에 두고 한 쌍의 가이드부(30)를 더 구비한다.
즉, 이온 발생부(10)에 이온을 발생시키기 위해 고전압이 인가되면, 이온 발생부(10)와 가이드부(30) 사이에 전기장이 형성되어 이온 발생부(10)에서의 이온 발생량을 더 증가시키기 되어, 공기 처리 효율이 매우 좋다는 장점이 있다.
다만, 이온 발생부(10)에 인가되는 전압의 세기가 커질수록 오존의 발생량이 증가하여 오존을 처리하기 위한 별도의 수단이 요구되는 문제점이 존재한다.
<관련선행문헌1> 등록실용신안공보 제20-0433568호
<관련선행문헌2> 한국공개특허공보 제10-2011-0041021호
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 이온 발생량은 증가하면서도 오존 발생량은 저감시킬 수 있으며, 이온과 전자의 손실을 최소화할 수 있는 오존 발생이 저감되는 이온 발생 장치를 제공함에 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 전기적으로 접지되며, 공기가 유동하는 유동공간을 형성하는 가이드부; 상기 유동공간에 배치되며 상기 가이드부와 이격되고, 이온을 방출하는 이온 발생부; 상기 이온 발생부에 전압을 인가하는 고전압 인가부; 상기 이온 발생부로부터 방출되는 이온과 동시에 방출되는 오존의 발생량을 저감하도록 상기 이온 발생부를 가열하여 상기 이온 발생부의 온도를 증가시키는 가열부; 및 상기 이격공간에 배치되어 이격공간 사이에서 미세 슬릿을 형성하는 슬릿 형성부;를 포함하는 오존 발생이 저감되는 이온 발생 장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 이온 발생부는, 몸체부; 상기 몸체부 단부에 마련되며, 상기 고전압 인가부로부터 전압을 인가받아 이온을 방출하는 섬유부;를 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 섬유부는 극세사 탄소 섬유, 극세사 메탈 섬유 및 극세사 활성탄 섬유 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 가열부는 상기 몸체부의 외주연을 감싸는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 가열부는 상기 몸체부 내부에서 나선방향을 따라 연장되는 열선으로 마련되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 유동공간 내부에 압축공기를 공급하는 압축공기 공급부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 가이드부는, 횡단면이 원형이며 상기 유동공간을 형성하는 중공부가 형성되고, 상기 슬릿 형성부는 상기 가이드부의 직경보다 작은 직경을 갖는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 가이드부는 상호 이격되게 배치되는 한 쌍으로 마련되어 상기 유동공간을 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 입자 처리가 가능할 정도의 이온을 방출하면서도 오존의 방출량을 크게 저감할 수 있는 오존 발생이 저감되는 이온 발생 장치가 제공된다.
또한, 이온 발생시 이온 발생 장치의 작동 온도를 안정되게 고온으로 유지할 수 있다.
또한, 극세사 탄소섬유 자체를 이용하여 이온을 방출함으로써 이온 방출량을 상당히 증가시킬 수 있다.
또한, 이온, 전자가 전기장에 의하여 가이드부에 붙음으로써 이온과 전자가 낭비되는 것을 방지할 수 있다.
도 1 및 도 2는 종래의 이온 발생 장치를 개략적으로 도시한 도면이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 오존 발생이 저감되는 이온 발생 장치를 개략적으로 도시한 사시도이고,
도 4는 도 3에 따른 오존 발생이 저감되는 이온 발생 장치를 개략적으로 도시한 도면이고,
도 5는 도 3에 따른 오존 발생이 저감되는 이온 발생 장치에서 가열부의 일실시예를 개략적으로 도시한 도면이고,
도 6은 도 3에 따른 오존 발생이 저감되는 이온 발생 장치에서 가열부의 변형례를 개략적으로 도시한 도면이며,
도 7은 도 3에 따른 오존 발생이 저감되는 이온 발생 장치에서 슬릿형성부의 일실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 오존 발생이 저감되는 이온 발생 장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 오존 발생이 저감되는 이온 발생 장치를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3에 따른 오존 발생이 저감되는 이온 발생 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 오존 발생이 저감되는 이온 발생 장치(100)는, 이온 발생부(110)와, 이온 발생부(110)에 전압을 인가하는 고전압 인가부(120)와, 유동공간을 형성하는 가이드부(130)와, 이온 발생부(110)를 가열하는 가열부(140)와, 유동공간 내부에서 미세 슬릿(151)을 형성하는 슬릿 형성부(150) 및 유동공간 내부에 압축공기를 공급하는 압축공기 공급부(160)를 포함한다.
이온 발생부(110)는 후술할 고전압 인가부(120)로부터 전압을 인가받아 외부로 양이온 또는 음이온을 방출하는 것으로, 몸체부(111)와 섬유부(112)를 포함한다. 이온 발생부(110)는 가이드부(130)가 형성하는 공기의 유동공간 내에 배치되며, 가이드부(130)가 중공부를 갖는 원통형상으로 마련되는 경우 중공부 내에 배치된다. 한편, 이온 발생부(110)는 고전압 인가시 가이드부(130)와의 사이에서 전기장이 형성되도록, 가이드부(130)와는 이격되도록 배치된다.
몸체부(111)는 이온 발생부(110)의 메인 프레임 역할을 하는 것으로, 일단에는 후술할 섬유부(112)가 마련되고, 타단에는 후술할 고전압 인가부(120)와 전기적으로 연결되어 고전압 인가부(120)로부터 제공되는 전압을 인가받는다.
섬유부(112)는 몸체부(111)의 단부에 마련되어 고전압 인가부(120)로부터 전압이 인가되면 양이온 또는 음이온을 외측으로 방출하는 것이다. 본 실시예에서 섬유부(112)는 열전도도 특성을 가진 소재로 마련되며, 특히, 수 ㎛ 에서 수십 ㎛의 직경을 가지는 극세사 탄소 섬유, 극세사 메탈 섬유, 극세사 활성탄 섬유 중 적어도 어느 하나로 마련될 수 있다. 즉, 다발로 형성된 탄소 섬유나 메탈 섬유를 사용했던 종래의 섬유부(112)와는 달리 본 발명의 일실시예에 따른 섬유부(112)는 극세사 탄소 섬유, 극세사 메탈 섬유, 극세사 활성탄 섬유를 이용한다.
이에 따라, 종래의 섬유부(112)보다 전압의 전달률도 증가하며, 이온이 방출되는 표면적도 증가하므로, 동일한 이온량을 방출하기 위해 이온 발생부(110)에 인가되는 전압이 더 낮아지고, 동일한 조건 내에서는 더 많은 양의 이온량을 방출할 수 있다. 다시 설명하면, 본 발명의 일실시예에 따른 섬유부(112)를 사용함으로써 이온 발생량을 종래보다 더 크게 증가시킬 수 있다.
상기 고전압 인가부(120)는 이온 발생부(110) 측으로 전압을 제공하는 것이다. 고전압 인가부(120)는 전압을 제공할 수 있는 수단으로 마련되면 충분하며, 교류 전압을 공급하는 장치로 마련될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
가이드부(130)는 공기의 유동공간을 형성하며, 이온 발생부(110)와의 사이에서 전기장이 형성되도록 하는 구성으로서, 유동공간 사이에 상술한 이온 발생부(110)를 배치시킨다.
가이드부(130)는 전기적으로 접지되어 이온 발생부(110)와의 사이에서 전기장이 형성된다. 이때, 가이드부(130)는 지면에 접지됨으로써 이온 발생부(110)와의 사이에 형성되는 전기장의 세기를 최대로 마련할 수 있으나 이제 제한되는 것은 아니다.
한편, 본 실시예에서 가이드부(130)는 중공부를 갖는 원통형으로 마련되어 중공부를 통하여 공기가 유동되는 것으로 하였으나, 즉, 중공부가 유동공간이 되나, 상호 이격되는 한 쌍의 판부재로 마련되는 등 제한되지 않는다.
도 5는 도 3에 따른 오존 발생이 저감되는 이온 발생 장치에서 가열부의 일실시예를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 6은 도 3에 따른 오존 발생이 저감되는 이온 발생 장치에서 가열부의 변형례를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5 또는 도 6을 참조하면, 상기 가열부(140)는 고전압 인가부(120)로부터 전압이 제공되어 섬유부(112) 측에서 이온이 발생하는 동안에 몸체부(120) 측을 가열함으로써 이온 발생시 이온 발생부(110) 자체의 작동 온도를 상승시키는 것이다.
상술한 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 이온 발생 장치(100)에서의 가장 큰 문제점은 이온 발생과 동시에 오존도 발생한다는 점이다.
여기서, 본 발명의 발명자는 오존의 발생은 이온 방출시의 작동 온도와 반비례하며, 종래의 이온 발생 장치보다 더 고온 상태에서 이온 발생 장치를 작동시킨다면 오존의 발생이 현저히 저감된다는 것을 실험을 통해 발견하였다.
이에 따라, 충분히 가열된 상태에서 이온 발생부(110)를 작동시킴으로써 이온을 방출량은 유지하되 오존 방출량은 감소할 수 있게 되었다.
도 5를 참조하면, 가열부(140)는 몸체부(111)의 내부에 마련되되 나선방향을 따라 연장되는 열선으로 마련될 수 있다. 도 6을 참조하면, 가열부(140)는 몸체부(111)의 외면을 감싸는 발열 부재로 마련될 수 있다. 물론, 도 5와 도 6에 제한되는 것은 아니며, 몸체부(111)를 가열하기 위한 어떠한 수단도 적용될 수 있음은 당연하다.
도 7은 도 3에 따른 오존 발생이 저감되는 이온 발생 장치에서 슬릿형성부의 일실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
슬릿 형성부(150)는 이온 발생부(110)에서 발생된 이온, 전자의 손실을 최소화하기 위한 구성이다. 도 7을 참조하면, 슬릿 형성부(150)는 유동공간 내에 배치되며 가이드부(130)의 내경보다 작은 직경을 갖도록 마련되어 슬릿(151)을 형성한다.
이온 발생부(110)에 고전압이 인가되어 발생된 이온, 전자는, 이온 발생부(110)와 가이드부(130) 사이에 형성된 전기장에 의하여 가이드부(130) 측으로 이동하여 붙게 된다. 이에 따라, 이온 발생부(110)에서 발생된 이온과 전자 등은 유동방향을 따라 이동하여야 하나, 가이드부(130)에 부착됨으로써 다량이 손실되는 문제점이 있다.
이에 따라, 본 발명에서는 슬릿 형성부(150)를 통하여 가이드부(130)와 슬릿 형성부(150) 사이에 슬릿(151)을 형성함으로써, 가이드부(130) 내벽에 공기 보호층을 형성한다. 공기 보호층에 의하여 이온 또는 전자의 부착이 방지되어 손실이 최소화 된다.
압축공기 공급부(160)는 가이드부(130) 내벽에 공기 보호층을 형성하기 위하여 가이드부(130) 내부로 압축공기를 공급하는 구성이다. 압축공기 공급부(160)는 유동공간 내의 상류 측에 배치되어 압축공기를 공급하며, 압축공기는 유동공간을 따라 유동하다가 슬릿(151)을 통과하면서 가속된다. 슬릿(151)을 통과한 압축공기는 가이드부(130) 내벽면을 따라 흐르며 공기 보호층을 형성한다.
지금부터는 상술한 오존 발생이 저감되는 이온 발생 장치의 일실시예의 작동에 대하여 설명한다.
이를 설명하기에 앞서, 설명의 편의를 위해 본 발명의 일실시예에 따른 오존 발생이 저감되는 이온 발생 장치(100)를 배기가스 처리 장치에 사용하는 경우로 한정하여 설명한다. 다만, 이러한 장치에 사용되는 것으로 한정되어서는 안 된다.
본 발명의 일실시예에 따른 오존 발생이 저감되는 이온 발생 장치(100)는 배기가스가 유입되는 유입구 측에 설치된다.
배기가스가 이온 발생 장치(100) 측으로 제공되기 이전에 가열부(140)를 통해 이온 발생부(110)의 몸체부(111)의 온도를 상승시킨다. 즉, 이온 발생부(110)를 통해 이온을 방출하기 이전에 이온 발생부(110) 자체를 예열시킨다.
배기가스가 제공되거나 배기가스가 제공되기 이전에, 고전압 인가부(120)을 통해 이온 발생부(110) 측으로 전압을 인가하여, 섬유부(112) 측으로부터 이온을 방출한다. 여기서, 섬유부(112)는 극세사 섬유로 마련되므로, 기존의 탄소 섬유 등으로 마련되는 경우에 비해 낮은 전압이 인가되더라도 다량의 이온 발생이 가능하여 소비전력을 크게 줄일 수 있다. 나아가, 가열부(140)에 의해 섬유부(112) 자체의 온도도 증가된 상태이며, 기존의 경우보다 이온 방출시 발생되는 오존량도 크게 줄어든다.
섬유부(112) 측에서 방출된 이온은 배기가스에 포함되는 입자들에 부착되어 입자들이 전기적 성질을 가지도록 하전시킨다. 여기서, 하전된 입자들은 전기 집진 장치를 통해 집진될 수 있다.
한편, 가이드부(130) 내부에는 압축공기 공급부(160)를 통하여 압축공기가 공급된다. 공급된 압축공기는 유동방향을 따라 유동공간 내를 유동하며, 슬릿(151)을 통과하면서 가속되어 가이드부(130) 내벽면을 따라 이동하여 공기 보호층을 형성한다. 이로 인해, 이온 발생부(110)로부터 방출된 이온, 전자 등이 전기장에 의하여 가이드부(130) 내벽에 부착됨으로써 손실되는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면, 이온 발생량은 증가하면서도 오존 발생량은 저감시킬 수 있으며, 이온과 전자의 손실을 최소화할 수 있는 오존 발생이 저감되는 이온 발생 장치가 제공된다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
00: 오존 발생이 저감되는 이온 발생 장치
110: 이온 발생부 111: 몸체부
112: 섬유부 120: 고전압 인가부
130: 가이드부 140: 가열부
150 : 슬릿 형성부 160 : 압축공기 공급부

Claims (8)

  1. 전기적으로 접지되며, 공기가 유동하는 유동공간을 형성하도록 중공부를 갖고 횡단면이 원형인 가이드부;
    상기 가이드부의 유동공간에 배치되며 상기 가이드부와 이격되고, 이온을 방출하는 이온 발생부;
    상기 이온 발생부에 전압을 인가하는 고전압 인가부;
    상기 이온 발생부로부터 방출되는 이온과 동시에 방출되는 오존의 발생량을 저감하기위해, 상기 이온 발생부를 가열하여 상기 이온 발생부의 온도를 증가시키도록 상기 이온 발생부에 마련된 가열부; 및
    상기 가이드부와의 사이에서 미세 슬릿을 형성하도록, 상기 가이드부의 직경 보다 작은 직경을 가지고 상기 가이드부와 이격되어 상기 가이드부 내에 배치된 슬릿 형성부;를 포함하는 오존 발생이 저감되는 이온 발생 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이온 발생부는,
    몸체부; 상기 몸체부 단부에 마련되며, 상기 고전압 인가부로부터 전압을 인가받아 이온을 방출하는 섬유부;를 포함하는 오존 발생이 저감되는 이온 발생 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 섬유부는 극세사 탄소 섬유, 극세사 메탈 섬유 및 극세사 활성탄 섬유 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 오존 발생이 저감되는 이온 발생 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 가열부는 상기 몸체부의 외주연을 감싸는 오존 발생이 저감되는 이온 발생 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 가열부는 상기 몸체부의 내부에서 나선방향을 따라 연장되는 열선으로 마련되는 오존 발생이 저감되는 이온 발생 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유동공간 내부에 압축공기를 공급하는 압축공기 공급부;를 더 포함하는 오존 발생이 저감되는 이온 발생장치.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 가이드부는 상호 이격되게 배치되는 한 쌍으로 마련되어 상기 유동공간을 형성하는 오존 발생이 저감되는 이온 발생장치.
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