KR100239890B1 - 오존 램프 및 그 동작 제어회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 오존을 발생시키는 램프와 그 동작을 제어하는 회로에 관한 것으로서, 상세하게는 양극과 음극이 램프의 내부와 외부에 서로 분리되어 있으며, 대전음극으로 그라운드(GND)를, 양극으로 게터(getter)를 사용하고, 석영관 내부를 혼합가스(아르곤, 네온, 질소, 수은)로 충진시켰으며, 소켓을 이용하여 취부가 용이하도록 한 오존 램프와, DC 전원을 입력으로 사용하여 소형 경량화 되고, 오존 램프의 동작 시간을 제어할 수 있는 오존 램프 동작 제어회로이다.
따라서, 본 발명의 오존 램프은 환경에 영향(특히 습기)을 받지 않고 다량의 오존을 발생시키므로 생활악취 제거, 용·폐수 처리 등을 목적으로 하는 제품에 이용할 수 있으며, 수명이 길어 제품의 신뢰성 향상시킬 수 있고 , 소켓을 이용하므로 취부가 용이하다. 또한 오존 램프를 소형화시켰으므로 설계시 공간상을 제약을 거의 받지 않으며, 현재 거의 수입에 의존하고 있는 오존 발생체인 세라믹 판을 대체할 수 있으므로 상당한 수입대체 효과가 있다.
또한 본 발명의 오존 램프 동작 제어회로는 DC 전원을 입력으로 사용함으로써 소형 경량화 되어 공간, 무게의 제약을 받지 않고 제품 설계에 이용할 수 있도록 한 것이다.

Description

오존 램프 및 그 동작 제어회로
본 발명은 오존을 발생시키는 램프와 그 동작을 제어하는 회로에 관한 것이다.
오존(03)은 강한 산화제로써 대기중 발생된 가스(표 1에 나타낸 생활악취 참조)와 결합하여 산화물(oxidant)로 변화하여 크게 유황 산화물(SOX)과 질소 산화물 (NOX)이 된다.
[표 1]
가스종류 성 분 화 학 식 냄새특징
염기성 암모니아 NH3 오줌냄새, 고기썩는냄새
트리메틸아민 (CH3)3N 생선 썩는 냄새
산성 황화수소 H2S 계란, 우유 썩는 냄새
메틸메르캅틴 CH3SH 야채 썩는 냄새
따라서 오존(03)은 악취제거 및 색도, 탁도의 개선과, 바이러스, 조류 등의 살균 소독 및 식물 성장증진, 난분해 물질의 분해증진, 각종 독성물질의 분해와 유기물을 제거하여 생물 화학적 산소 요구량(BOD : Biochemical Oxygen Demand)과 화학적 산소 요구량(COD : Chemical Oxygen Demand)을 낮춰 주거나, 각종 용·폐수처리 및 중금속 처리에 이용된다.
그러나 오존(03)은 공기 중에 거의 존재하지 않으므로 상기와 같은 용도로 오존을 이용하기 위해서는 별도의 오존 발생기가 필요하다.
종래의 오존 발생기는 도 1에 나타낸 바와 같이 오존 발생체로서 세라믹 판을 이용하였다. 즉, 오존 발생체는 전극(11)을 인쇄한 세라믹 판(10)에 역시 전극(21)을 인쇄한 세라믹 판(20)을 적층시켜 구성된다.
이러한 종래의 오존 발생기가 오존(03)을 발생시키는 원리는 오존 발생체의 동작을 제어하는 회로에서 세라믹 판의 두 전극(11)(21)에 고압을 인가하여 공기중에 광전자를 발생시키면, 그 광전자는 공기중의 산소(02)를 원자 상태로 분리시키고, 분리된 산소 원자는 다시 공기 중의 산소와 결합함으로써 오존(03)이 발생된다.
그런데 종래 오존 발생기의 오존 발생체로 사용되는 세라믹 판은 환경에 많은 영향을 받는데, 특히 습기에 약하고, 습도에 따라 오존 발생량의 편차가 많으며,이로 인해 수명이 짧은 단점이 있다.
또한 상당한 고압이 인가되는 세라믹판의 양극이 모두 노출된 상태이므로 동작중에 부주의로 인한 감전 위험이 있으며, 취부하는데 어려움이 있다.
무엇보다 종래의 오존 발생기를 구성하는 세라믹 판은 상당한 고가인데다 거의 전량을 수입에 의존하고 있어 가격 경쟁력 저하는 물론 수급이 불안정한 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 오존 발생체로는 환경에 영향을 받지 않으며, 다량의 오존을 발생시킬 수 있는 오존 램프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 DC 전원을 입력으로 사용하여 오존 램프를 제어하는 소형 경량화된 오존 램프 동작 제어회로를 제공하는 것이다.
이를 위하여 본 발명의 오존 램프는 양극과 음극이 램프의 내부와 외부에 서로 분리되어 있으며, 대전음극으로 사용되는 수단과; 양극으로 사용되는 수단을 포함하며 혼합가스로 충진된 램프와; 램프 고정 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하며, 오존 램프의 동작 제어회로는 DC 전원을 입력으로 사용하여 소형 경량화 되고, 오존 램프의 동작 시간을 제어하는 수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래의 오존 발생체로 이용되는 세라믹 판의 분해 사시도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 오존 램프의 사시도
도 3는 본 발명의 다른 실시예에 따른 오존 램프의 분해 사시도
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 오존 램프 동작 제어회로도
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 오존 램프 동작 제어회로도
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10, 20 : 세라믹 판11, 21 : 인쇄 전극
100 : 띠형 그라운드110 : 그물망 캡형 그라운드
210 : 게터220 : 석영관
230: 접속부300 : 소켓
310 : 체결홀410 : 발진부
420 : 고압부430 : 정전압
431 : 정전압 IC440 : 제어부
441 : 타이머 ICQ1,Q2 : 트랜지스터
C1∼C6 : 커패시터R1∼R7 : 저항
D1 : 제너다이오드D2 : 다이오드
먼저 본 발명의 오존 램프에 대해 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 오존 램프의 구성은 도 2에 나타낸 바와 같이, 양극과 음극이 램프(200)의 내부와 외부에 서로 분리되어 있으며, 대전음극으로 사용되며 띠 형상으로 석영관(220)을 둘러싸고 있는 그라운드(GND : 100)와; 양극으로 사용되는 게터(getter : 210)와, 상기 게터(210)를 둘러싸는 석영관(220)과, 석영관 내부의 게터(210)와 소켓(300)을 접속시키는 접속부(230)로 이루어진 램프(200)와; 상기 램프를 고정시키는 체결홀(310)을 갖는 소켓(300)으로 이루어진다.
석영관(220)의 내부는 아르곤(Ar), 네온(Ne), 질소(N), 수은(Hg)으로 이루어진 혼합가스로 충진되어 있으며, 이 혼합가스의 혼합비를 변화시켜 오존(03)의 발생량을 필요에 따라 조절할 수 있다.
양극으로 사용되는 게터(210)는 니켈(Ni)에 화약을 도료한 것이다.
또한 본 발명의 오존 램프는 충분한 오존 발생량을 보장하면서 이를 이용하여 장치를 구현함에 있어 공간상의 제약을 가능한 받지 않도록 하기 위하여 소형화(직경 12∼40㎜, 접속부를 뺀 높이 15∼100㎜) 하였다.
상기와 같이 구성되는 오존 램프의 작용을 설명한다.
본 발명의 오존 램프는 방전 램프(discharge lamp)의 일종으로서, 그라운드(100)와 게터(210)를 음극과 양극으로 하여 맥류 형태의 고전압(예: 3∼6㎸ P-P)을 인가하면 상기 그라운드(100)와 게터(210) 사이에 유지되는 방전에 의해 램프(200)는 푸른 빛을 발한다.
이 때 내부 혼합가스와 석영관(220)을 둘러싼 외부 그라운드(100) 사이의 광전 효과(photoelectric effect)로 인해 광전자가 방출되며, 이 광전자는 대기중의 산소(02)를 이온화하여 2개의 산소 원자(O)로 분리한다.
이렇게 분리된 산소 원자(O)는 불안정한 원자 상태로 대기중의 다른 산소(02)와 결합하여 오존(03)을 발생시키게 된다
발생된 오존(03)은 인체에 유해하므로 오존 램프를 이용하여 장치를 만드는 경우에 있어서는 활성탄 필터를 이용하여 이것이 외부로 새어 나가지 않도록 제거할 수 있다.
오존 발생량은 석영관(220) 내부에 충진된 혼합가스량과 램프의 크기 및 인가되는 고전압에 따라 다르지만 혼합가스량, 램프의 크기 및 인가되는 고전압이 동일한 경우에는 석영관(220)을 둘러싸고 있는 그라운드의 형상에 따라 큰 차이가 있으며, 그라운드가 전체적으로 넓고 고르게 램프의 석영관(220)에 접속되어야 오존(03) 발생량이 증가한다.
따라서 본 발명의 오존 램프의 다른 실시예에서는 그라운드를 그물망 캡(cap) 형상으로 구성하며, 그물망 캡형 그라운드(110)의 일예로서 도 3에 그물망이 다이아몬드 구조를 이루는 것이 나타내었다. 그러나 그물망은 다이아몬드형, 사각형, 육각형 등의 다양한 구조가 가능하다.
그물망 캡에서 그물망의 간격을 너무 조밀하게 하는 것은 대기중의 산소(02)와 결합 상태가 좋지 않으므로 적당한 간격을 조절할 필요가 있다.
또 그라운드(100)(110)는 부식을 방지하기 위하여 알루미늄 또는 스테인레스 스틸(stainless steel)을 사용하였다.
본 발명의 오존 램프는 동작중에 부주의하여 램프에 닿거나 하여도 감전의 염려가 없어 안전하다.
본 발명의 오존 램프 동작 제어회로에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 오존 램프 동작 제어회로는 도 4에 나타낸 바와 같이 입력되는 전원에 의해 연속적으로 발진하는 발진부(410)와; 트랜스포머로 이루어지며 상기 발진부(410)의 출력 전압을 맥류형태의 고전압으로 변화시켜 출력하는 고압부(420)로 구성된다.
또한 상기 발진부(410)에 입력 전원으로 DC 전원을 사용하여 제어부를 소형, 경량화 하였다.
제어회로의 동작을 설명하면 발진부(410)에 전원(예:DC 12V∼24V)이 인가되면 트랜지스터(Q1)의 베이스에 전류가 흐르고 그 결과 콜렉터를 통해 발진이 이루어지면, 고압부(420)는 발진부(410)의 출력을 맥류 형태의 고전압(예: 3∼6㎸ P-P)으로 변환시켜 출력한다. 따라서 상기 고압부(420)의 출력을 앞서 설명한 오존 램프와 연결하면 오존 램프에서 오존(O3)이 발생된다.
또한 베이스에 연결된 제너다이오드(D1)로써 인가되는 전압을 제어할 수 있다.
상기한 오존 램프 동작 제어회로는 연속적인 발진에 의해 많은량의 오존(O3)을 얻을 수 있고 크기가 작고 가벼운 이점이 있으나, 연속적인 램프의 발광으로 열이 발생됨으로써 램프의 수명이 짧아질 수 있다.
따라서, 본 발명의 오존 램프 동작 제어회로의 다른 실시예에서는 오존 램프의 "온/오프" 시간 간격을 제어함으로써 램프의 수명을 연장시킬 수 있도록 타이머를 이용한 제어부를 포함하여 구성한다.
도 5는 오존 램프 동작 제어회로의 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 상기한 실시예(도 4 참조)에 입력되는 전원 전압을 일정하게 유지시키는 정전압부(430)와; 타이머 IC(441)를 이용하여 발진부(410)의 발진을 제어하는 제어부(440)를 더 포함하여 구성된다.
이와 같은 구성의 오존 램프 동작 제어회로의 작용을 설명한다.
정전압 IC(431)와 커패시터(C4)로 이루어진 정전압부(430)는 입력되는 DC 전원 전압을 항상 일정한 전압으로 유지시키며, 제어부(440)의 타이머 IC(441)에 전원을 공급한다.
그리하면 타이머 IC(441)는 단자3을 통하여 트랜지스터(Q2)의 베이스를 제어함으로서 발진부(410)를 제어하게 된다. 즉, 트랜지스터(Q2)는 발진부(410)에 대해 스위치와 같은 작용을 한다.
타이머 IC(441)의 단자3의 출력 펄스("하이/로우")는 저항(R6), 가변저항(VR) 및 저항(R5)에 의해 정해지는데, 저항(R2)에 의해 "하이(high)" 상태의 펄스폭(시간)이, 저항(VR) + 저항(R5)에 의해 "로우(low)" 상태의 펄스폭(시간)이 결정된다.
예를 들어, 가변저항(VR)의 값을 낮게 조정하여 단자3의 출력이 "로우" 상태로 유지되는 시간을 짧게 하고, "하이" 상태의 시간을 길게 하면 트랜지스터(Q2)에 의해 발진부(410)의 "온/오프"가 제어되고 고압부(420)의 출력 역시 제어된다. 그 결과 램프의 "온" 시간이 "오프"시간에 비해 길어져 가변저항(VR)의 값이 클 때보다 더 많은량의 오존이 발생된다. 이와 같이 상기 저항(R5)(R6) 및 가변저항(VR)을 이용하여 타이머 IC(441)의 출력 펄스의 폭을 조절하여 발진부(410)의 "온/오프" 시간을 제어함으로써 오존 발생량을 용도에 따라 적합하게 조절할 수 있다.
상기한 제어회로는 본 발명의 오존 램프의 동작뿐 아니라 종래의 세라믹 판을 이용하는 온존 발생기의 동작 제어회로로도 사용할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 오존 램프는 환경에 영향(특히 습기)을 받지 않고 다량의 오존을 발생시키므로, 오존의 특성을 이용한 악취제거 및 색도, 탁도의 개선과, 바이러스, 조류 등의 살균 소독 및 식물 성장증진, 난분해 물질의 분해증진, 각종 독성물질의 분해와 유기물을 제거하여 생물 화학적 산소 요구량(BOD)과 화학적 산소 요구량(COD)을 낮춰 주거나, 각종 용·폐수처리 및 중금속 처리를 목적으로 하는 제품에 이용할 수 있다.
또한 환경에 영향을 받지 않으므로 수명이 길어 제품의 신뢰성 향상을 가져오며, 소켓을 이용하므로 취부가 용이하고, 자외선이 함께 발생되기 때문에 자외선 램프로도 이용 가능하다.
또한 오존 램프를 소형화시켰으므로 설계시 공간상을 제약을 거의 받지 않으며, 현재 거의 수입에 의존하고 있는 오존 발생체인 세라믹 판을 본 발명의 오존 램프로 대체할 수 있으므로 상당한 수입대체 효과가 있다.
또한 본 발명의 오존 램프 동작 제어회로는 오존 램프의 동작 시간을 제어함으로써 오존 발생량을 조절할 수 있으며, DC 전원을 입력으로 사용하기 때문에 소형 경량화 되어 공간, 무게의 제약을 받지 않으므로 제품 설계가 용이하다.

Claims (11)

  1. 양극과 음극이 램프(200)의 내부와 외부에 서로 분리되어 구성되는 것을 특징으로 하는 오존 램프.
  2. 제 1항에 있어서, 석영관(220)을 둘러싸고 있으며 대전 음극으로 사용되는 그라운드(100)와; 양극으로 사용되는 게터(210)와, 상기 게터(210)를 둘러싸는 석영관(220)과, 석영관 내부의 게터(210)와 소켓(300)을 접속시키는 접속부(230)로 이루어진 램프(200)와; 상기 램프를 고정시키는 체결홀(310)을 갖는 소켓(300)로 구성되는 것을 특징으로 하는 오존 램프.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 그라운드(100)는 띠 형상인 것을 특징으로 하는 오존 램프.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 그라운드(100)는 그물망 캡형 그라운드(110)인 것을 특징으로 하는 오존 램프.
  5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서, 상기 그라운드(100)(110)는 알루미늄 또는 스테인레스 스틸로 이루어진 것을 특징으로 하는 오존 램프.
  6. 제 2항에 있어서, 상기 게터(210)는 니켈(Ni)에 화약을 도료한 것을 특징으로 하는 오존 램프.
  7. 제 2항에 있어서, 상기 석영관(220)의 내부는 아르곤(Ar), 네온(Ne), 질소(N), 수은(Hg)으로 이루어진 혼합가스로 충진되어 있는 것을 특징으로 하는 오존 램프.
  8. 제 2항에 있어서, 상기 램프(200)는 직경 12∼40㎜, 접속부를 뺀 높이 15∼100㎜ 크기의 소형인 것을 특징으로 하는 오존 램프.
  9. 입력되는 전원에 의해 연속적으로 발진하는 발진부(410)와, 상기 발진부(410)에서 입력되는 전압을 고압으로 변화시켜 출력하는 트랜스포머로 이루어진 고압부(420)로 구성되는 것을 특징으로 하는 오존 램프 동작 제어회로.
  10. 제 9항에 있어서, 입력되는 전원 전압을 일정하게 유지시키는 정전압부(430)와; 타이머 IC(441)를 이용하여 발진부(410)의 발진을 제어하는 제어부(440)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 오존 램프 동작 제어회로.
  11. 제 9항 또는 제 10항에 있어서, 상기 발진부(410)와 정전압부(430)는 DC 전원을 입력으로 사용하는 것을 특징으로 하는 오존 램프 동작 제어회로.
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