KR0155462B1 - 오존발생기용 오존발생 방전관장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방전을 외주면 전체에서 실행되게 할 수 있고 내측전극에 나사부를 형성시켜 방전을 촉진시키도록 한 오존발생기용 오존발생 방전관장치에 관한 것으로, 그 목적은 전면방전을 할 수 있는 구조를 갖고 방전에 따라 발생에는 방전열에 의해 방전관부의 온도가 상승을 최대한 방지시킬 수 있는 냉각수단을 구비시키므로서 다량의 오존을 생성시키면서도 방전관부의 온도상승에 의한 오존의 생성량 저하를 최대한 억제시킬 수 있음은 물론 제작단가가 저렴하고 작업생산성이 현저히 향상될 수 있는 구조를 갖는 오존발생기용 오존발생 방전관장치를 제공하는 것이며, 그 구성은 공기통로와, 설치공을 각각 일체로 구비하고 상호 대향되게 소정간격져 설치되는 복수의 지지부와; 외측전극과, 내측전극과, 냉각휜부재를 구비하고 상기 지지부 사이의 양단부가 상기 설치공에 끼움결합되어 설치되는 방전관부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

오존발생기용 오존발생 방전관장치

제1도는 종래의 오존발생 방전관장치의 구조 및 설치상태를 도시하는 설치상태 단면도.

제2도 (a)는 종래의 방전관부의 구조를 도시하는 단면도.

제2도 (b)는 종래의 방전관부의 측면을 도시하는 측면도.

제3도는 본 발명의 오존발생 방전관장치의 구조 및 설치상태를 도시하는 설치상태 단면도.

제4도 (a) 및 (b)는 본 발명의 외측전극의 구조를 도시하는 단면도 및 측면도.

제5도 (a) 및 (b)는 본 발명의 내측전극의 구조를 도시하는 단면도 및 측면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10, 11, 60, 70 : 지지부 60-1, 70-1 : 통로

30, 50 : 방전관부 51 : 외측전극

52 : 알루미늄피막 53 : 냉각핀부재

54 : 내측전극 100 : 오존발생 방전관장치

본 발명은 오존발생기용 오존발생 방전관장치에 관한 것으로, 특히 방전을 외주면 전체에서 실행되게 할 수 있도록 한 오존발생기용 오존발생 방전관장치에 관한 것이다.

일반적으로 오존발생기는 시중에서 널리 사용되고 있는 실내의 공기를 정화하는 실내공기청정기와 같은 소형과, 공업적으로는 폐수 및 오염된 공기 살균은 물론 식품공업에서도 식품의 살균소독등에 널리 사용되고 있는 다량의 오존을 발생시키는 대형으로 크게 구분되며, 이에 따라 오존발생 방전관장치의 용량도 구별된다.

상기와 같은 오존발생기는 오존(O₃)은 특유한 냄새가 있는 미청색의 기체로써 살균, 소독, 표백작용을 이용하는 것이다.

상기와 같은 성질을 갖는 오존(O₃)은 자연상태에서 주로 태양자외선 (파장240mm)에 의해 산소분자(O₂)가 광해리되어 산소원자(O)로 된후 대기중에 가장 많이 존재하는 질소(N₂)가 촉매가 되어 대기중에 있는 산소분자(O₂)와 상기 태양자외선에 의해서 해리된 산소원자(O)가 결합하여 오존(O₃)이 생성된다.

상술된 대기중 오존생성과정을 화학식으로 나타내면 하기와 같다.

O₂ + 태양 자외선(파장240 mm) → O + O

상기와 같이 생성되는 오존(O₃)을 실내공기 정화등 실생활에 사용하기 위하여 인위적으로 생성시키기 위해서는 상기 태양자외선 대신 전기방전을 사용하여 손쉽게 생성시킬수 있으며, 상기 전기방전을 이용한 오존발생 장치가 시중에 많이 나와 있다.

상기 전기방전을 이용한 오존발생장치에 사용되고 있는 종래의 오준발생 방전관장치(40)는 복수의 지지부(10, 11)와, 방전관부(30)로 크게 구분되며, 상기 방전관부(30)는 관형상의 접지단자전극(16)과, 복수개의 고전압전극(19, 20, 21, 22, 23, 24)과, 유전체세라믹층(17)과, 방전통로(18)로 구성되어 있다.

상기 지지부(10, 11)는 각각 혼합기체토출구(13)와 공기유입구(12)를 갖고 상기 혼합기체토출구(13)와 공기유입구(12)는 상기 방전관부(30)의 방전통로(18)와 연통되게 조립된다.

상기 접지단자전극(16)은 전도성 금속재로 제작된 소정직경 및 길이를 갖는 관형상으로 형성되어 있다. 상기 접지단자전극(16)의 내측벽면에는 길이방향을 따라 소정두께를 갖도록 유전체세라믹층(17)가 형성되어 있다.

상기 유전체세라믹층(17)의 내측면에는 길이방향으로 소정길이를 갖고 복수의 고전압전극(19, 20, 21, 22, 23, 24)이 상기 유전체세라믹층(17)의 내주면을 따라 상호 소정간격지게 설치되어 있고 상기 복수의 고전압전극(19, 20, 21, 22, 23, 24)의 내측으로는 방전통로(18)로 이루어져 있다.

상기 방전관부(30)는 상기 지지부(10, 11) 사이에 양단부가 각각 끼움 결합되도록 설치되고, 상기 방전관부(30)의 양단부는 상기 지지부(10, 11)의 혼합기체토출구(13)와 공기 유입구(12)까지 도달 되도록 각각 설치되어 있다.

상기와 같이 구성된 종래의 오존발생 방전관장치(40)는 상기 방전관부(30)의 내측에 형성되어 있는 상기 고전압전극(19, 20, 21, 22, 23, 24)와 상기 접지단자전극(16) 사이에서 상기 유전체세라믹층(17)을 통하여 방전이 일어나므로 상기 지지부(11)의 상기 공기유입구(12)를 통하여 흡입되는 공기는 상기 방전통로(18)로 통과하고 상기 공기중의 산소분자(O₂)는 방전에 의해 해리되어 2 개의 산소원소(O)를 생성시키고 공기중에 다량분포되어 있는 질소분자(N₂)의 촉매작용에 의해 상기 산소원소(O)를 해리되지 않은 산소분자(O₂)와 결합시켜 오존 (O₃)을 생성시키고, 상기 생성된 오존(O₃)은 유입된 공기와 혼합되어 상기 혼합기체토출구(13)를 통하여 외부로 배출되게 된다.

그러나, 종래의 오존발생 방전관장치(40)는 상기 방전관부(30)의 유전체세라믹층(17)을 사이에 두고 상기 방전관부(30)와 상기 고전압전극(19, 20, 21, 22, 23, 24)의 옆면에서만 방전을 일으켜서 오존(O₃)을 생성시키는 옆면방전구조이며 방전효율도 저조하여 생성되는 오존(O₃)의 양이 소량일 뿐만 아니라, 특히 상기 방전관부(30)에서의 연속적인 방전에 따른 방전열을 냉각시켜줄 수 있는 냉각구조가 전혀 구비되어 있지 않아 상기 방전관부(30)의 온도가 상승되기 때문에 오존(O₃)의 생성량이 저하될 뿐만 아니라 상기 유전체세라믹 및 전도성화합물이 매우 고가이고 상기 접지단자전극 내부 공간에 상기 고전압 전극을 배치하기가 매우 까다롭기 때문에 제작단가가 높고 작업생산성이 현저히 낮다는 문제점이 있었다.

상기 문제점을 고려하여 본 발명은 전면방전을 할 수 있는 구조를 갖고 방전에 따라 발생되는 방전열에 의해 방전관부의 온도가 상승되는 것을 최대한 방지시킬 수 있는 냉각수단을 구비시키므로써 다량의 오존을 생성시키면서도 방전관부의 온도상승에 의한 오존의 생성량 저하를 최대한 억제시킬 수 있음은 물론 제작단가가 저렴하고 작업생산성을 현저히 향상시킬 수 있는 구조를 갖는 오존발생기용 오존발생 방전관장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 오존발생기용 오존발생 방전관장치에 있어서, 소정직경 및 길이를 갖는 원통형으로써 양단부 소정위치에 관통공을 갖고 양단부가 테프론 지지구에 지지되어 있는 구조로서 유리관 외주면에 알루미늄피막이 형성되어 전원의 일극과 전기적으로 연결되는 외측전극과, 단면이 원형인 소정직경 및 길이를 갖는 금속관으로써 외주면에 소정의 피치를 갖는 나사산부를 갖고 전원의 타극과 전기적으로 연결되어 상기 외측전극의 내측에 배치되는 내측전극으로 구성된 구조로써, 알류미늄 피막 전극과 스테인리스강 튜브전극사이에서 방전이 일어나도록 하는 구조이며, 그리고 소정직경 및 길이를 갖는 원통형상으로 외주면에 다수개의 냉각휜을 일체로 갖고 상기 외측전극의 외주면에 밀착되게 끼움조립되는 냉각 휜부재를 구비하고 있고, 또한 내측전극인 스테인리스강 관 내부로 오존의 원료 기체가 유입되어, 관의 종단부에 설치된 공기통로를 거처 유리관과 스테인리스강 사이의 방전영역으로 역전하여 원료 공기가 유입되어 냉각되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 1 실시예를 구체적으로 설명한다.

제4도 (a) 및 (b)를 참조하면, 도면부호 51은 외측전극을 나타낸다. 상기 외측전극(51)은 두께가 0.5mm 정도의 파이렉스, 석영유리 또는 알루미나세라믹 으로 제작되며, 소정직경 및 길이를 갖고 단면이 원형인 관형상을 가지며, 한 쪽 단부 소정위치에는 소정크기의 관통공(51-2)이 형성되어 있고 양단부와 내측으로 소정간격진 구간의 외주면에는 알루미늄피막(52)이 형성되어 있다. 상기 알루미늄피막(52)은 99.9%의 순도를 갖는 알루미늄 분말을 화염용사법에 의해서 500 ㎛ 정도의 두께로 상기 외측전극(51)의 외주면에 피복되어진다.

도면부호 53은 냉각휜부재를 나타낸다. 상기 냉각휜부재(53)는 소정 직경 및 길이를 갖는 관형상으로써 외주면에 다수의 냉각휜(53-1)을 일체로 갖고 상기 외측전극(51)의 알루미늄피막(52) 외주상에 밀착되게 끼움조립된다. 상기 냉각휜(53-1)은 소정높이로 외향으로 돌출되고 상호 소정간격져서 상기 냉각휜부재(53)상에 외주면을 따라 일체로 형성되어 있다.

제5도 (a) 및 (b)를 참조하면, 여기서 도면부호 54는 내측전극을 나타낸다. 상기 내측전극(54)은 소정직경 및 길이를 갖는 관형상으로써 양단부에서 내측으로 소정간격진 구간의 외주면에는 소정피치를 갖고 나선형으로 형성되어 있는 나사산부(54-1)를 갖으며, 관 형상의 내부로 오존의 원료 기체가 유입되는 통로(54-2)를 갖고, 이 통로(54-2)와 방전공간을 연결하는 구멍(54-3)을 갖으며, 재질로는 오존에 대해 비 산화성인 오스테 나이트계 스테인리스강으로 제작된다.

첨부도면 제3도는 본 발명의 오존발생 방전관장치(100)의 작동 및 설치상태를 예시하는 설치상태도이며, 여기서, 도면부호 60 및 70 은 지지부를 나타낸다. 상기 지지부(60, 70)중 한쪽 지지부(70)에는 원료기체가 내측전극(54) 내부 통로로 유입될 수 있도록 원료기체 유입구(70-3)가 설치되어 있고, 또한 방전 공간에서 발생된 오존 기체를 외부로 내보낼 수 있는 오존 출구 통로(70-1)를 갖는 구조로서, 이들 지지부(60, 70)의 재질은 오존에 대해 비 산화성의 베크라이트재로 제작되며, 상기 지지부(60, 70)의 설치공(60-3, 70-3)에는 외측 전극(51) 및 내측 전극(54)이 끼워맞춤으로 조립되어 있다.

도면부호중 50 은 본 발명의 방전관부를 나타내며, 상기 방전관부(50)는 상기 외측전극(51), 내측전극(54) 및 냉각휜부재(53)로 구성된다. 다시 말하면, 상기 외측전극(51)의 내부에 상기 내측전극(54)이 상기 외측전극(51)의 내주면과 소정간격을 유지하도록 조립배치되고 상기 냉각휜부재(53)가 상기 외측전극(51)의 알루미늄피막(52) 외주면에 밀착되게 끼움조립되어 상기 방전관부(50)를 이루며, 상기 외측전극(51)과 내측전극(54)은 전원과 서로 다른극끼리 전기적으로 연결되어 있고, 상기 내측전극(54)의 길이가 상기 외측전극(51)의 길이 보다 길다.

상기와 같이 조립된 방전관부(50)는 상기 지지부(60, 70)의 설치공 (60-2, 60-3; 70-2, 70-3)에 양단부가 각각 끼움결합되어 고정설치된다. 이때 상기 내측전극(54)의 양단부는 상기 설치공(60-3; 70-3)에 각각 끼움결합되고, 상기 외측전극(51)의 양단부는 상기 설치공(60-2; 70-2)에 각각 끼움결합되므로 상기 외측전극(51)의 내주면과 상기 내측전극(54)의 외주면은 항상 일정간격이 유지된다.

또한 상기 외측전극(51)의 양단부가 상기 지지부 (60; 70)의 설치공(60-2; 70-2)에 끼움결합될 때 상기 지지부(70)의 오존출구통로(70-1)와 상기 외측전극(51)의 관통공(51-2)을 연통되게 설치시키므로써 상기 외측전극(51)과 내측전극(54) 사이의 방전공간에서 발생된 오존이 외부로 유출되도록 설치된다.

이하, 상기 구성에 따른 본 발명의 작용, 효과를 구체적으로 설명 한다.

다시 제3도를 참조하면, 상기 외측전극(51)과 내측전극(54)은 전원의 각각 다른극과 전기적으로 연결되어 있어 전원을 ON 하면, 상기 외측전극(51)과 내측전극(54) 사이에서 방전이 일어난다. 이때 송풍기(도시되지 않음)에 의해서 흡입된 외부의 산소 또는 공기가 상기 지지부(70)의 공기통로(70-3)를 따라 들어와 내측전극(54) 내부로 유입되어 내측전극(54)의 끝단부에 형성된 구멍(54-3)을 통하여 방전이 일어나고 있는 외측전극(51)과 내측전극(54) 사이의 방전공간(80)을 따라 흐르면서 산소 또는 공기중에 포함되어 있는 일부의 산소분자(O₂)가 방전에 의해서 2 개의 산소원소(O)로 해리되고 유입된 공기중에 포함되어 있는 질소분자(N₂)의 촉매작용에 의해 상기 산소 원소(O)가 해리되지 않은 다른 산소분자(O₂)와 결합하여 오존(O₃)가 생성되고 송풍기의 송풍력에 의해 상기 지지부(70)의 통로(70-1)로 상기 외측전극(51)의 관통공(51-2)을 통하여 배출되어 상기 통로(70-1)를 통하여 외부로 배출된다.

이때 상기 내측전극(54)의 외주면에 형성되어 있는 나사산부(54-1)의 피뢰침 작용에 의해 전극간 방전효율이 현저히 향상될 뿐만 아니라 상기 외측전극(51)의 내주면과 상기 내측전극(54)의 외주면 전체에서 방전이 일어나기 때문에 상기 전극(51, 54) 사이의 공간으로 유입된 산소 또는 공기중에 포함되어 있는 산소분자(O₂)중 다량을 해리시킬 수 있고 이에 따라 생성되는 오존(O₃)의 양을 현저히 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 전극(51, 54)간의 방전에 의해 상기 방전관부(50)의 온도가 상승되더라도 상기 냉각휜부재(53)에 의해 신속히 열을 방열할 뿐만 아니라 내측 전극(54)의 관형상 내부에서도 냉각이 일어나기 때문에 상기 방전관부(50)의 온도상승에 의한 오존(O₃) 생성량 저하를 최대한 억제시킬 수 있는 것이다.

따라서, 본 발명은 종래의 고가의 재료를 사용하지 않고 비교적 저가의 재료를 사용하여 제작단가를 현저히 낮추면서도 간단한 조립에 의해 완성될 수 있는 구조로 이루어져 작업생산성을 크게 향상시킴은 물론 전극의 일부가 아닌 외주면 전체에서 방전을 일으킬 수 있도록 하여 오존생성량을 대폭 증가시키면서도 냉장수단을 구비시켜 오존생성율의 저하요인을 최대한 억제시킬 수 있기 때문에 소형의 오존발생기는 물론 대용량의 공업용에서도 낮은 유지비로 높은 효과를 낼 수 있는 매우 우수한 발명인 것이다.

Claims (4)

1. 오존발생기용 오존발생 방전관장치에 있어서, 석영유리로 제작되며 원통형으로 한쪽단에 관통공(51-2)을 갖고 양단부의 결합부위를 제외한 외주면에 알루미늄피막(52)이 형성되어 전원의 일극과 전기적으로 연결되는 외측전극과(51), 단면이 원형인 금속관으로써 외주면 중간에 나사산부(54-1)를 갖고 전원의 타극과 전기적으로 연결되어 상기 외측전극(51)의 내측에 배치되는 내측전극(54)과, 원통형상으로 외주면에 다수개의 냉각휜(53-1)을 이체로 갖고 상기 외측전극(51)의 외주면에 밀착되게 끼움조립되는 냉각휜부재(53)를 구비하는 방전관부(50)와; 상기 외측전극(51)의 양단부가 삽입 지지설치되게 형성된 설치공(60-2; 70-2)과, 상기 내측전극(54)의 양단부가 삽입 지지설치되도록 상기 설치공(60-2; 70-2)에 연결되게 형성된 설치공(60-3; 70-3)과, 상기 설치공(60-2; 70-2)과 외부가 연통되도록 형성된 공기통로(70-1)를 각각 구비하고 상호 대향되게 설치되는 지지부(60, 70)로 구성되는 것을 특징으로 하는 오존발생기용 오존발생 방전관장치.
2. 제 1 항에 있어서, 방전관부(50)의 외측전극(51)은 파이렉스로 제작되는 것을 특징으로 하는 오존발생기용 오존발생 방전관장치.
3. 제 1 항에 있어서, 방전관부(50)의 외측전극(51)은 알루미나세라믹으로 제작되는 것을 특징으로 하는 오존발생기용 오존발생 방전관장치.
4. 제 1 항에 있어서, 방전관부(50)의 내측전극(54)은 오스테나이트계 스테인레스강으로 제작되는 것을 특징으로 하는 오존발생기용 오존발생 방전관장치.