KR100278150B1 - Multi discharge type high efficiency ozone generator - Google Patents
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Abstract
본 발명은 음용수나 가습수 및 공기 중에 생존하는 각종 박테리아, 바이러스, 곰팡이, 이끼 등을 살균하고 냄새를 탈취하며, 부유 먼지까지 제거할 수 있을 뿐만 아니라 공장 폐수의 처리, 상수도의 고도 정수처리 그리고 차량 배기 중의 NOx, SOx의 처리 특성을 지닌 오존을 생성시키는 다중 방전형 고효율 오존발생장치에 관한 것으로, 상세하게는 중심전극·내부전극·외부전극으로 구성된 3개의 전극사이에 2개의 방전공간(discharge gap)을 형성한 다음 180°의 위상차를 갖는 2가지의 교류 고전압을 중심전극·내부전극·외부전극 중 2개의 전극에 각각 인가하고, 나머지 1개의 전극은 접지시켜 1개의 오존발생장치로 방전특성과 오존생성특성이 각각 다른 3가지 형식의 오존발생장치를 구성하여 저전력으로 고농도, 고효율의 오존을 발생시킬 수 있도록 한 것이다.The present invention sterilizes and sterilizes various bacteria, viruses, molds, moss, etc. which live in drinking water, humidified water and air, and removes odors, and removes floating dust, as well as treatment of factory wastewater, advanced water treatment of tap water, and vehicles. The present invention relates to a multi-discharge type high efficiency ozone generator for generating ozone having NOx and SOx treatment characteristics in exhaust gas, and specifically, two discharge gaps between three electrodes composed of a center electrode, an internal electrode, and an external electrode. ) And then apply two alternating current high voltages having a phase difference of 180 ° to two of the center electrode, the inner electrode, and the outer electrode, respectively, and ground the other electrode so that one ozone generator Three types of ozone generators with different ozone generation characteristics are provided to generate high concentration and high efficiency ozone at low power. The.
먼저, 중심전극(6)을 공통접지하고, 내부전극(14) 및 외부전극(32)에 각각 180°의 위상차를 가진 역 극성의 교류 고전압(E1)(E2)을 인가하여 다중 방전형 오존발생장치(1)를 구성할 수 있으며, 또한 내부전극(14)을 공통접지하고, 중심전극(6)및 외부전극(32)에 각각 180°의 위상차를 가진 역 극성의 교류 고전압(E1)(E2)을 인가하여 다중 방전형 오존발생장치(1)를 구성할 수 있으며, 또한 외부전극(32)을 공통 접지하고 중심전극(6) 및 내부전극(14)에 각각 180°의 위상차를 갖는 역극성의 교류 고전압(E1)(E2)을 인가하여 다중 방전형 오존발생장치(1)를 구성할 수 있도록 하여 저전력으로 고농도·고효율의 오존을 발생시킬 수 있게 한 것이다. 특히, 중심전극 주위는 진공으로 구성시켜 방전이 원활이 일어나도록 하여 전리기체가 충만된 진공관 내부의 전체 공간이 전극의 기능을 하게되고, 이 전극이 방전을 활성화시키는데 큰 기여를 하도록 한 것이다.First, the center electrode 6 is grounded in common, and the multi-discharge type ozone is generated by applying an AC high voltage E1 and E2 of reverse polarity having a phase difference of 180 ° to the internal electrode 14 and the external electrode 32, respectively. The device 1 can be configured, and also the AC high voltage E1 (E2) of reverse polarity having a common ground of the inner electrode 14 and having a phase difference of 180 ° on the center electrode 6 and the outer electrode 32, respectively. ), The multi-discharge type ozone generator 1 can be configured, and the reverse polarity of the external electrode 32 and the common electrode and the central electrode 6 and the internal electrode 14 each have a phase difference of 180 °. By applying the alternating current high voltage (E1) (E2) of the multi-discharge type ozone generator (1) it is possible to generate high concentration and high efficiency ozone at low power. Particularly, the center electrode is composed of a vacuum so that the discharge occurs smoothly so that the entire space inside the vacuum tube filled with the ionizing gas functions as an electrode, and the electrode contributes to activating the discharge.
Description
본 발명은 음용수나 가습수 및 공기 중에 생존하는 각종 박테리아, 바이러스, 곰팡이, 이끼 등을 살균하고 냄새를 탈취하며, 부유 먼지까지 제거할 수 있을 뿐만 아니라 공장 폐수의 처리, 상수도의 고도 정수처리 그리고 차량 배기가스 중의 NOX, SOX의 처리까지 가능한 다중 방전형 고효율 오존발생장치에 관한 것으로, 상세하게는 중심전극·내부전극·외부전극으로 구성된 3개의 방전전극 사이에 2개의 방전공간(dischargo gap)을 각각 형성하여 발열의 저감 및 방열효과를 상승시키고, 180°의 위상차를 가진 2가지의 교류 고전압을 중심전극·내부전극·외부전극 중 2개의 전극(discharge electrode)에 각각 인가하고, 나머지 1개의 전극은 접지시켜 오존이 발생되게 하고, 상기 3개의 전극으로 인가하는 전위와 위상을 선택적으로 공급할 수 있도록 함으로써 1개의 오존발생장치로 방전특성과 오존생성 특성이 각기 다른 3가지 형식의 오존발생장치를 구성할 수 있어서 다 기능의 오존발생 장치로 사용 가능하며,저전력으로도 고농도의 오존이 효율적으로 발생되게 한 것이다.The present invention sterilizes and sterilizes various bacteria, viruses, molds, moss, etc. which live in drinking water, humidified water and air, and removes odors, and removes floating dust, as well as treatment of factory wastewater, advanced water treatment of tap water, and vehicles. The present invention relates to a multi-discharge type high-efficiency ozone generating device capable of treating NO x and SO x in exhaust gas. Specifically, two discharge spaces are provided between three discharge electrodes composed of a center electrode, an inner electrode, and an outer electrode. To reduce the heat generation and increase the heat dissipation effect, respectively, and apply two AC high voltages having a phase difference of 180 ° to two discharge electrodes of the center electrode, the inner electrode, and the outer electrode, respectively. The electrode is grounded to allow ozone to be generated and to selectively supply the potential and phase applied to the three electrodes. The ozone generator can be composed of three types of ozone generators, each with different discharge and ozone generation characteristics, and can be used as a multifunctional ozone generator, allowing high concentrations of ozone to be generated efficiently even at low power.
일반적으로 오존(O3)은 불안정한 산소(O) 동소체(同素體)로서, 강력한 살균·소독·표백·탈취작용 및 유해물질 분해작용이 있고, 온도가 낮을수록 그 발생량이 많아지고 수명도 길어지는 편이다.In general, ozone (O 3 ) is an unstable oxygen (O) allotrope, which has strong sterilization, disinfection, bleaching, deodorization, and decomposition of harmful substances. I tend to lose.
또한 오존을 수중에 용존시킬 경우 상기한 작용들에 의해서 수중에 용해된 각종 유기물과 중금속들을 산화 및 중화시키게 되고, 각종 세균을 살균하고, 물의 부패와 악취를 제거하며, 또한 용존산소를 증가시켜 물을 정화하므로 상·하수처리 시설이나 오·폐수처리 시설에 오존발생장치를 부가 설치하여 음용수나 오·폐수를 정수(정화)하고 있다.In addition, when ozone is dissolved in water, various organic substances and heavy metals dissolved in water are oxidized and neutralized by the above-mentioned actions, sterilize various bacteria, remove water rot and odor, and increase dissolved oxygen. In order to purify the water, ozone generators are installed in water and sewage treatment facilities and wastewater treatment facilities to purify drinking water and wastewater.
일반적인 오존발생장치는 처리수중에 대향전극을 설치하여 처리수를 전기분해하므로서 생성된 오존이 수중으로 바로 용존되게 한 액중 오존발생장치와, 공기 혹은 산소 중에 대향전극을 설치하여 무성방전으로 오존을 발생시킨 다음 발생된 오존을 처리수중으로 주입하여 용존되게 한 공기 혹은 산소를 원료로 한 오존발생장치로 대별할 수 있으며, 오존발생효율이 높고 사용과 설치가 편리하며 공기 혹은 산소로 절연되는 공기 혹은 산소를 원료로 한 오존발생장치를 많이 사용하고 있는 실정이다.In general, ozone generators install ozone in the treated water to electrolyze the treated water, and ozone generated in the liquid is dissolved directly into the water, and ozone is generated in the air or oxygen by installing the counter electrode in the air or oxygen. It is possible to classify into ozone generator which uses air or oxygen which is dissolved by injecting generated ozone into treated water, and has high ozone generating efficiency, easy to use and install, and air or oxygen insulated by air or oxygen. Many ozone generators are used as raw materials.
종래에도 각종 정수장치에 공기중 오존발생장치를 부가 설치하여 물을 처리(정수 또는 정화)하도록 하고 있으나, 오존발생용 원료공기를 정화하지 않고 또 냉각시키지 아니한 채로 오존을 발생시키므로 오존 발생량이 적고 전력소모량이 많아 수율이 낮은 편이며, 또한 발열량이 많은 오존발생장치 부분을 물로 강제 냉각시키므로서 오존발생장치의 내·외부간 온도 편차에 따른 결로현상이 심하고, 결로현상에 의한 수분증가로 오존발생량 저하와 유전체 파괴 및 전기절연파괴 등의 요인이 있어서 오존발생 장치의 수명이 비교적 짧은 등의 문제점이 있었다.Conventionally, ozone generators in the air are installed in various water purifiers to treat water (purified water or purified water), but ozone is generated less and power is generated because ozone is generated without purifying and cooling the raw air for ozone generation. Due to the large amount of consumption, the yield is low and the condensation phenomenon is severe due to temperature variation between the inside and the outside of the ozone generator by forcibly cooling the ozone generator with a large amount of heat, and the amount of ozone is reduced due to the increase of moisture due to the dew condensation. And dielectric breakdown, electrical insulation breakdown, and so on, the ozone generator has a relatively short lifespan.
종래 상용화되고 있는 교류방전을 이용한 오존발생장치는 2개의 대향전극 사이에 유리나 세라믹과 같은 유전체를 삽입하여 방전공간을 형성한 다음 산소 또는 공기와 같은 원료가스를 상기 방전공간으로 공급하면서 대향전극으로 교류 고전압을 인가시켜 방전되게 함으로써 오존을 발생시키는 구조이다.Conventionally commercialized ozone generating apparatus using alternating current (AC) discharge forms a discharge space by inserting a dielectric such as glass or ceramic between two opposite electrodes, and then supplies a source gas such as oxygen or air to the discharge space while supplying alternating current to the opposite electrode. It is a structure that generates ozone by applying a high voltage to discharge.
상기한 종래 오존발생장치는 2개의 전극 사이에 1개의 방전공간(discharge gap)이 형성되므로 방전공간을 통한 열 손실이 많을 뿐 아니라 방전에 필요한 전기 에너지 중에서 오존생성에 소요되는 전기에너지는 최대 20% 전도로 그 효율이 낮은 편이다.In the conventional ozone generating apparatus, since one discharge gap is formed between two electrodes, not only is there a large amount of heat loss through the discharge space, but the electrical energy required to generate ozone is 20% of the electrical energy required for discharge. The efficiency of the conduction furnace is low.
또한 오존은 농도와 발생량 및 수율이 중요하며, 오존의 수율은 1kWH의 전기 에너지로 발생되는 오존의 양으로 중요한 요소 중의 하나이다.In addition, ozone is important in concentration, generation amount and yield, and the yield of ozone is one of important factors as the amount of ozone generated by 1 kWH of electric energy.
즉, 열화학 반응식을 근거로 한 이론적인 오존생성 수율이 1,200[g/kwh]인데 비하여 실제로 산소원료 가스를 공급하는 경우 250[g/kwh], 공기원료 가스를 공급하는 경우90[g/kwh] 정도로 오존 생성수율이 크게 떨어지며, 따라서 고농도, 고효율의 오존발생장치가 절실히 요구된다.In other words, the theoretical ozone production yield based on the thermochemical equation is 1,200 [g / kwh], whereas the actual oxygen supply gas is 250 [g / kwh] and the air supply gas is 90 [g / kwh]. To this extent, the yield of ozone is greatly reduced, and therefore, a high concentration and high efficiency ozone generator is urgently needed.
한편 교류방전을 이용한 종래 오존발생장치는 다음과 같은 주요 반응식에 의하여 오존이 생성된다.On the other hand, ozone is generated in the conventional ozone generator using alternating current discharge by the following main reaction formula.
결국, 오존은 교류방전에 의하여 생성된 활성산소 원자와 산소분자가 반응하여 생성된다, 그렇지만, 고농도 오존영역에서는 상기 식(3)(4)와 같은 오존분해 반응이 많아져서 고농도·고효율의 오존생성이 어려워지는 문제점이 있다.As a result, ozone is generated by the reaction of free radicals and oxygen molecules generated by alternating current discharge, but in the high concentration ozone region, ozone decomposition reactions such as Equation (3) and (4) increase, resulting in high concentration and high efficiency ozone generation. There is a problem that becomes difficult.
한편, 본 발명에 의한 다중 방전형 고효율 오존발생장치는 중심전극·내부전극·외부전극으로 구성된 3개의 전극 중 2개의 전극에 180°의 위상차를 갖는 교류 고전압을 각각 인가하고, 나머지 1개의 전극은 접지하는 결선방식에 따라 1개의 오존발생장치로 방전특성과 오존생성 특성이 각기 다른 3가지 형식의 오존발생장치를 구성할 수 있으며 저전력으로 고농도, 고효율의 오존을 발생시킬 수 있도록 한 것이다.On the other hand, the multi-discharge type high-efficiency ozone generator according to the present invention applies an alternating current high voltage having a phase difference of 180 ° to two of three electrodes composed of a center electrode, an inner electrode, and an outer electrode, and the other one electrode According to the grounding method, three types of ozone generators with different discharge characteristics and ozone generation characteristics can be configured with one ozone generator, and high ozone can be generated with high concentration and high efficiency at low power.
먼저, 중심전극을 공통접지하고 내부전극 및 외부전극에 각각 180°의 위상차를 가진 역극성의 교류 고전압을 인가하여 저전력으로 고농도·고효율의 오존이 발생되는 다중 방전형 고효율 오존발생장치를 구성한다.First, a multi-discharge-type high-efficiency ozone generator is constructed in which a high-level ozone with high power and low efficiency is generated by applying a reverse polarity alternating current high voltage having a phase difference of 180 ° to the internal electrodes and the external electrodes.
또한, 내부전극을 공통접지하고, 중심전극 및 외부전극에 각각 180°의 위상차를 가진 역극성의 교류 고전압을 인가하여 저전력으로 고농도·고효율의 오존이 발생되는 다중 방전형 고효율 오존발생장치를 구성한다.In addition, a multi-discharge type high efficiency ozone generating device generates high concentration and high efficiency ozone at low power by applying internal polarity to the common electrode and applying an AC high voltage of reverse polarity having a phase difference of 180 ° to the center electrode and the external electrode, respectively. .
또한, 외부전극을 공통 접지하고, 중심전극 및 내부전극에 각각 180°의 위상차를 가진 역극성의 교류 고전압을 인가하여 저전력으로 고농도·고효율의 오존이 발생되는 다중 방전형 고효율 오존발생장치를 구성한다.In addition, the external electrode is commonly grounded, and a reverse polarity alternating current high voltage having a phase difference of 180 ° is applied to the center electrode and the inner electrode to construct a multi-discharge high efficiency ozone generator that generates high concentration and high efficiency ozone at low power. .
따라서, 본 발명은 중심전극·내부전극·외부전극으로 구성된 3개의 전극 사이에 2개의 방전공간을 형성한 다음 180°의 위상차를 갖는 2개의 교류 고전압을 2쌍의 방전전극에 각각 인가하고, 나머지 1개의 전극을 접지시키므로서 1개의 오존 발생장치로 방전특성과 오존생성특성이 각각 다른 3가지 형식의 오존발생장치를 구성할 수 있다.Therefore, in the present invention, two discharge spaces are formed between three electrodes composed of a center electrode, an inner electrode, and an outer electrode, and then two AC high voltages having a phase difference of 180 ° are applied to the pair of discharge electrodes, respectively. By grounding one electrode, one type of ozone generator can be constructed with one type of ozone generator having different discharge characteristics and ozone generation characteristics.
본 발명에 의한 다중 방전형 고효율 오존발생장치는 방전시 열이 적게 발생하고, 발생된 열이 쉽게 냉각되며, 또한 180°의 위상차를 갖는 역 극성 전원을 이용하므로 방전 휴지시간이 짧으며, 중심전극은 전리가스 입자로 충만되어 있기 때문에 방전이 활성화된다.The multi-discharge high-efficiency ozone generator according to the present invention generates less heat during discharge, easily cools the generated heat, and uses a reverse polarity power source having a phase difference of 180 °, resulting in a short discharge downtime, and a central electrode. Since the silver is filled with ionizing gas particles, the discharge is activated.
또한, 2개로 구성된 방전공간의 상호작용에 의한 활성화가 잘 이루어져 저전력으로 고농도, 고수율의 오존을 발생시킬 수 있다.In addition, the activation by the interaction of the two discharge space is well made can generate high concentration, high yield ozone at low power.
상기 목적을 달성하기 위하여 진공튜브의 내부에 원추형의 중심전극을 설치하고, 진공튜브의 외면에 그물망 형상의 내부전극을 빙둘러 설치하되 진공튜브와 내부전극 사이에 약 0.4㎜ 전후의 간극을 갖는 방전공간(discharge gap)을 형성하고, 내부전극의 바깥 부분에 급기구와 배기구를 갖는 외부튜브를 설치하여 진공튜브와 외부튜브 사이에 또 다른 방전공간(discharge gap)을 형성함으로써 중심전극과 외부전극 사이에 2개의 방전공간을 형성하고, 외부튜브의 외면에 메쉬(mesh)형이나 튜브(tube)형 또는 코일형의 외부전극을 설치하여 다중 방전형의 고효율 오존발생장치를 구성하도록 한다.In order to achieve the above object, a conical center electrode is installed inside the vacuum tube, and a mesh-shaped inner electrode is installed around the outer surface of the vacuum tube, and the discharge has a gap of about 0.4 mm between the vacuum tube and the inner electrode. Forming a discharge gap, and forming an outer discharge gap between the vacuum tube and the outer tube by installing an outer tube having an air supply port and an exhaust port in an outer portion of the inner electrode, thereby forming a discharge gap between the center electrode and the outer electrode. Two discharge spaces are formed in the outer tube, and a mesh type, tube type, or coil type external electrode is installed on the outer surface of the outer tube to construct a high efficiency ozone generating device of multiple discharge type.
또한, 다중 방전형 고효율 오존발생장치를 중심전극·내부전극·외부전극으로 구성된 3개의 전극 중 2개의 전극에 180°의 위상차를 가지는 교류 고전압을 각각 인가하고, 나머지 한 개 전극은 접지하는 전압인가 방식에 따라 여러가지 형태의 다중 방전형 오존발생장치를 구성할 수 있도록 한다.In addition, an AC high voltage having a phase difference of 180 ° is applied to two of three electrodes composed of a center electrode, an inner electrode, and an outer electrode, respectively, and the other electrode is a grounding voltage. Various types of multi-discharge type ozone generators can be configured according to the method.
즉, 중심전극을 공통접지하고 내부전극 및 외부전극에 각각 180°의 위상차를 가진 역 극성의 교류 고전압을 인가하여 다중 방전형의 고효율 오존발생장치를 구성할 수 있으며, 또한 내부전극을 공통접지하고 중심전극 및 외부전극에 각각 180°의 위상차를 가진 역 극성의 교류 고전압을 인가하여 다중 방전형의 고효율 오존발생장치를 구성할 수 있으며, 또한 외부전극을 공통 접지하고 중심전극 및 내부전극에 각각 180°의 위상차를 가지는 역 극성의 교류 고전압을 인가하여 다중 방전형의 고효율 오존발생장치를 구성할 수도 있다.That is, it is possible to construct a multi-discharge type high-efficiency ozone generating device by applying an AC high voltage of reverse polarity having a phase difference of 180 ° to the internal electrodes and the common electrodes, and to common ground the internal electrodes. By applying AC high voltage of reverse polarity with phase difference of 180 ° to the center electrode and the external electrode, it is possible to construct a multi-discharge type high efficiency ozone generating device. A multi-discharge type high efficiency ozone generator may be constructed by applying an alternating current high polarity voltage having a phase difference of °.
본 발명은 방전공간을 이중구조로 하여 발열량을 줄이고 방열효율을 향상시키므로써 오존생성효율과 생성된 오존의 수명을 연장시키도록 하고, 또한 진공튜브에 형성되는 진공실에 방전촉진용 가스를 충입시켜 낮은 전압에서도 전리입자를 최대로 하여 방전의 활성화를 도모하도록 하고, 또한 2개의 방전공간의 방전 상호작용에 의하여 방전이 활성화 되도록 하며, 위상이 180°인 역극성의 원리를 이용하므로 방전 휴지기간이 극히 짧아지게 되므로 전체 소비전력을 크게 줄이고 오존 발생량은 증가시켜 저소비전력이면서 고농도·고수율의 오존을 발생시키도록 한다.The present invention is to double the discharge space to reduce the amount of heat generated and improve the heat dissipation efficiency to extend the ozone production efficiency and the life of the generated ozone, and also to charge the discharge gas into the vacuum chamber formed in the vacuum tube to lower the The discharge ion is maximized even at the voltage to promote the discharge, and the discharge is activated by the discharge interaction of the two discharge spaces. As it shortens, the total power consumption is greatly reduced and ozone generation amount is increased to generate ozone of high concentration and high yield with low power consumption.
또한, 진공튜브의 내부에서 방전이 이루어지도록 함으로써 방전공간이 유사도체로 도체화 되게 함으로써 방전에 의해 진공튜브 내부를 도체로 구성한 효과가 나타나도록 한다. 이렇게 되면 진공 튜브 내부는 전극 작용을 할뿐 만 아니라 충만된 전리가스는 방전을 활성화시키는데 기여하게 된다.In addition, the discharge space is made inside the vacuum tube, so that the discharge space is conductorized with a similar conductor, so that the effect of configuring the inside of the vacuum tube by the discharge appears. This not only acts as an electrode inside the vacuum tube, but the filled ion gas contributes to activating the discharge.
본 발명에서 진공튜브와, 중심전극과, 내부전극과, 외부튜브와, 외부전극의 단면형상은 원형, 타원형 및 사각형, 마름모형, 오각형, 육각형, 팔각형 등과 같은 다각형으로 다양하게 형성할 수 있으며, 전극의 크기와 간격, 굵기, 재료 및 메쉬를 조정하거나, 또는 전극의 이격거리, 또는 진공실과 방전공간의 크기나 용량 및 전극(6)(14)(32)중 2개의 전극에 각각 인가하는 교류 고전압(E1)(E2)의 위상차를 조정하거나 원료가스의 유로를 다양한 형태로 조정하여 오존의 발생량이나 생성농도 및 생성수율을 조정할 수 있다.In the present invention, the cross-sectional shape of the vacuum tube, the center electrode, the inner electrode, the outer tube, and the outer electrode may be variously formed into polygons such as circles, ellipses and squares, rhombuses, pentagons, hexagons, and octagons. Adjust the size and spacing, thickness, material and mesh of the electrodes, or the separation distance of the electrodes, or the size or capacity of the vacuum chamber and the discharge space, and the alternating current applied to two electrodes of the electrodes 6, 14 and 32, respectively. By adjusting the phase difference of the high voltage (E1) (E2) or by adjusting the flow path of the source gas in various forms, the amount of ozone generated, the concentration of production and the yield can be adjusted.
또한 한 가지의 전원을 사용하는 종래 오존발생장치의 경우 방전전류가 흐를 때 휴지구간에 의한 손실이 있었으나 본 발명은 180°의 위상차를 갖는 2가지의 전원을 공급하여 전류의 휴지구간을 절반으로 줄여 듀티비를 상승시키므로써 오존발생 수율을 증가시키도록 한다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.In addition, in the conventional ozone generator using one power source, there is a loss due to the rest period when the discharge current flows, but the present invention provides two power sources having a phase difference of 180 ° to reduce the rest period of the current by half. By increasing the duty ratio, the ozone generation yield is increased. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제1도는 본 발명의 단면 구성도.1 is a cross-sectional configuration of the present invention.
제2도는 본 발명 제1도의 A-A′단면도.2 is a cross-sectional view along the line A-A 'of FIG.
제3도는 본 발명 제1도의 B-B′ 단면도.3 is a cross-sectional view taken along line B-B 'of FIG. 1 of the present invention.
제4도는 본 발명의 중심전극 부분 단면도.4 is a partial cross-sectional view of the center electrode of the present invention.
제5도는 본 발명 급기구 부분 단면도.5 is a partial cross-sectional view of the air supply port of the present invention.
제6도는 본 발명 제5도의 C-C′ 부분 단면도.6 is a partial cross-sectional view taken along line C-C 'of FIG.
제7도는 본 발명 오존발생장치로 공급하는 교류 고전압의 파형도.7 is a waveform diagram of AC high voltage supplied to the ozone generator of the present invention.
제8도는 본 발명에서 오존을 반응시키기 전의 대장균(EC)을 개수(2.75×105[cells/㎖])한 도면대용 사진.8 is a drawing substitute photograph of the number (2.75 × 10 5 [cells / ml]) of E. coli (EC) before reacting ozone in the present invention.
제9도는 본 발명에서 오존을 5초간 반응시킨 후의 대장균(EC)을 개수(2.70×103[cells/㎖])한 도면대용 사진.9 is a photographic diagram showing the number (2.70 × 10 3 [cells / ml]) of E. coli (EC) after reacting ozone for 5 seconds in the present invention.
제10도는 본 발명에서 오존 반응시간에 따른 염색폐수의 탈색 특성 그래프도.10 is a graph showing the decolorization characteristics of the dyeing wastewater according to the ozone reaction time in the present invention.
제11도는 본 발명에서 염색폐수에 오존을 반응시키기 전 도면대용 사진.Figure 11 is a drawing substitute photo before reacting ozone to the dyeing wastewater in the present invention.
제12도는 본 발명에서 염색폐수에 오존을 1분간 반응시킨 도면대용 사진.Figure 12 is a photograph substitute for reacting ozone to the dyeing wastewater for 1 minute in the present invention.
제13도는 본 발명에서 염색폐수에 오존을 10분간 반응시킨 도면대용 사진.Figure 13 is a drawing substitute photograph in which ozone is reacted for 10 minutes in the dyeing wastewater in the present invention.
제14도는 본 발명에서 염색폐수에 오존을 30분간 반응시킨 도면대용 사진.FIG. 14 is a drawing substitute photograph in which ozone is reacted with dyed wastewater for 30 minutes in the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 ： 다중 방전형 오존발생장치 2 ： 진공실1: Multi-discharge type ozone generator 2: Vacuum chamber
4 ： 진공튜브 6 ： 중심전극4: vacuum tube 6: center electrode
8 ： 리딩선 10 ： 듀밋선8 ： Leading wire 10 ： Duty wire
12 ： 단자 14 ： 내부전극12: terminal 14: internal electrode
15 ： 스페이스 16 ： 외부튜브15 ： Space 16 ： Outer tube
17, 18 ： 방전공간 20, 22, 36 ： 마구리판17, 18: discharge space 20, 22, 36: copper plate
24, 26 ： 확관부 28, 34 ： 급기구24, 26 ： Expansion pipe 28, 34 ： Air supply
30 ： 배기구 32 ： 외부전극30: exhaust port 32: external electrode
38 ： 유도관 d1 ： 진공튜브의 외경38 ： Induction pipe d1 ： Outer diameter of vacuum tube
d2 ： 외부튜브의 내경 E1, E2 ： 교류 고전압d2: Inner diameter of outer tube E1, E2: AC high voltage
G ： 접지부G ： Ground
제1도는 본 발명 다중 방전형 고효율 오존발생장치(1)의 단면 구성도로, 대체로 원통형인 유리관의 길이를 길게 연장시켜 내부에 진공실(2)을 갖는 진공튜브(4)를 구성하고, 진공실(2)의 일측에 산화철(Fe2O3)로 형셩된 원추형의 중심전극(6)을 위치시켜 리딩선(8)과 듀밋선(10)으로 용접한 다음 리딩선(8)과 단자(12)를 진공튜브(4)의 바깥으로 돌출시킨 다음 가열 및 압착으로 밀봉시켜 진공튜브(4) 내부 전체가 도체화면서 중심전극이 되도록 한다. 상기 유리관의 재질은 납유리, 파이랙스 및 석영유리 등으로 제작할 수 있다.1 is a cross-sectional configuration of the present invention, the multi-discharge type high-efficiency ozone generator 1 is formed by extending the length of a generally cylindrical glass tube to form a vacuum tube 4 having a vacuum chamber 2 therein. A conical center electrode 6 formed of iron oxide (Fe 2 O 3 ) is positioned on one side of the wire), welded to the leading wire 8 and the duty line 10, and then the leading wire 8 and the terminal 12 are welded. It protrudes out of the vacuum tube 4 and is sealed by heating and pressing so that the whole inside of the vacuum tube 4 becomes a center electrode while conducting the conductor. The glass tube may be made of lead glass, pyrex, quartz glass, or the like.
상기에서 중심전극(6)과 내부전극(14)사이에 무성방전이 발생될 수 있도록 중심전극(6)이 장착된 부분의 유리관과 동일한 재질의 직관형 유리관을 가열하여 접합한 다음 유리관 말단에 배기관을 통하여 불순물을 세척 및 건조시켜 진공실(2)이 약 10-1[torr]의 진공도가 유지되도록 배기관을 봉합. 절단한다.In order to generate a silent discharge between the center electrode 6 and the internal electrode 14, a straight pipe tube made of the same material as the glass tube of the portion where the center electrode 6 is mounted is heated and bonded, and then the exhaust pipe is terminated at the end of the glass tube. The exhaust pipe is sealed and dried so that the vacuum chamber 2 maintains a vacuum degree of about 10 −1 [torr]. Cut.
진공실(2)의 내부는 상기와 같이 진공으로 유지하거나 또는 방전촉진 가스를 매입시켜 방전을 활성시키고 소비전력을 줄일 수 있도록 한다.The interior of the vacuum chamber 2 is maintained in a vacuum as described above or by embedding the discharge promoting gas to activate the discharge and reduce the power consumption.
진공튜브(4)의 바깥 표면에는 100 내지 350 정도의 메쉬(mesh)를 갖는 그물형 내부전극(14)을 빙둘러 감아 설치하고, 상기 내부전극(14)은 스텐레스 재질로된 원통형의 메쉬형으로 형성함이 바람직하며, 내부전극(14)의 두께는 0.035mm(350mesh), 0.040mm(250 mesh), 0.100mm(100 mesh)의 3종류를 기본으로 사용할 수 있으나 물론 오존발생량이나 주변 여건에 따라 상기 내부전극(14)의 두께나 메쉬의 규격을 가변할 수 있을 것이다.The outer surface of the vacuum tube 4 is wound around a mesh-shaped inner electrode 14 having a mesh of about 100 to 350, and the inner electrode 14 is a cylindrical mesh of stainless material. The internal electrode 14 may be formed in three thicknesses of 0.035 mm (350 mesh), 0.040 mm (250 mesh), and 0.100 mm (100 mesh). The thickness of the internal electrode 14 or the size of the mesh may be varied.
또한, 진공튜브(4)의 외면에는 적당한 간격으로 고내압 절연체로 된 스테이스(15)를 끼우고, 그 외면에 내부전극(14)을 빙둘러 설치하여 진공튜브(4)와 내부전극(14) 사이에 약 0.4mm 전후의 간격을 갖는 방전공간(17)을 형성하도록 한다.In addition, the outer surface of the vacuum tube 4 is fitted with a stationary 15 made of a high breakdown voltage insulator at suitable intervals, and the inner electrode 14 is installed around the outer surface of the vacuum tube 4 to form the vacuum tube 4 and the inner electrode 14. ) To form a discharge space 17 having a space of about 0.4 mm.
상기에서 내부전극(14)은 제4도와 같이 내부 속이 빈 구조로 형성하여 발열을 줄이고 방열효율을 높이고 재료낭비를 줄이도록 하며, 끝 부분은 첨예하게 가공시켜 방전전하가 집중 분포되게 함으로써 진공실(2)의 방전효율을 향상시키도록 한다.The internal electrode 14 has a hollow structure as shown in FIG. 4 to reduce heat generation, increase heat dissipation efficiency, and reduce material waste, and sharply process the end portion so that the discharge charges are concentrated. To improve the discharge efficiency.
진공튜브(4)의 외부에는 진공튜브(4)의 외경(d1)보다 큰 내경(d2)의 외부튜브(16)를 끼워 진공튜브(4)와 외부튜브(16) 사이에 또 다른 방전공간(18)을 형성하고, 진공튜브(4)와 외부튜브(16)의 양측 끝 단부에는 고내압 절연재로 된 마구리판(20)(22)을 끼워 방전공간(17)(18)의 간격과 기밀을 유지하고, 외부튜브(16)의 양측 단부에는 원료가스가 유입되거나 또는 오존화 된 가스가 유출될 때 원료가스 또는 오존화 가스가 다소간 정체되는 확관부2426를 각각 형성하여 정체에 의한 생성오존의 분해를 최소화 하도록 하고, 확관부(24)(26)의 일측에는 방전용 원료가스가 유입되는 급기구(28)와, 무성방전에 의해 오존화 된 가스가 유출되는 배기구(30)를 각각 형성하도록 한다.Outside the vacuum tube 4, an outer tube 16 having an inner diameter d2 larger than the outer diameter d1 of the vacuum tube 4 is inserted into another discharge space between the vacuum tube 4 and the outer tube 16. 18 is formed, and both ends of the vacuum tube 4 and the outer tube 16 are fitted with copper plates 20 and 22 made of a high breakdown voltage insulating material to maintain the spacing and airtightness of the discharge spaces 17 and 18. At both ends of the outer tube 16, expansion pipes 2426 are respectively formed in which the source gas or the ozonized gas is stagnant when the source gas is introduced or the ozonated gas is discharged, thereby decomposing the generated ozone due to stagnation. To minimize, and to one side of the expansion portion 24 (26) to form an air supply port 28, the discharge source gas flows in, and an exhaust port 30 through which the ozonized gas flows out by the silent discharge.
외부튜브(16)의 외면에는 구리선에 규석 등을 도금한 세선(細線) 또는 스텐레스 금속선을 약 5mm 전후의 간격을 두고 나선형으로 감아 코일 형상의 외부전극(32)을 구성한다.On the outer surface of the outer tube 16, a coil-shaped outer electrode 32 is spirally wound around a thin wire or stainless metal wire with a copper wire plated with silica or the like at intervals of about 5 mm.
제5도, 제6도는 본 발명의 다른 실시 예를 나타낸 도면으로서, 외부튜브(16)의 양측 단부에 형성하는 확관부(24)(26)를 삭제하고, 확관부(24)(26)에 형성하였던 급기구(34)와 배기구는 양측 마구리판(36)에 복수 개로 각각 형성하여 방전공간(18)과 급기구(34)와 배기구가 동일선상에 위치하도록 함으로써 원료가스의 유입과 오존화된 가스의 유출에 따른 유체 흐름이 순조롭게 이루어지도록 한 것으로, 확관부(24)(26)가 삭제되므로 본 발명 다중 방전형 오존발생장치(1)의 부피를 줄일 수 있으며, 외부튜브(16)의 양측 단부 외면에 유도관(38)을 끼워 원료가스의 공급과 오존화 된 가스의 배출을 유도할 수 있도록 한다.5 and 6 are views showing another embodiment of the present invention, in which the expansion tubes 24 and 26 formed at both ends of the outer tube 16 are removed, and the expansion tubes 24 and 26 are removed. A plurality of the air supply port 34 and the exhaust port formed are formed in each of the two side plates 36 so that the discharge space 18, the air supply 34 and the exhaust port are located in the same line, the inflow of raw material gas and the ozonized gas The flow of the fluid according to the outflow of the smoothly, the expansion portion (24, 26) is eliminated, so that the volume of the multi-discharge type ozone generator (1) of the present invention can be reduced, both ends of the outer tube (16) An induction pipe 38 is fitted on the outer surface to induce supply of source gas and discharge of ozonized gas.
이와 같이 구성하여서 된 본 발명의 다중 방전형 고효율 오존발생장치(1)는 중심전극·내부전극·외부전극 중 2개의 전극에 제7도와 같이 180°의 위상차를 갖는 교류 고전압(E1)(E2)을 각각 인가하고, 나머지 한 개 전극은 접지(G)하는 전압인가 방식에 따라 여러가지 형태의 다중 방전형 오존발생장치를 구성할 수 있다.The multi-discharge type high efficiency ozone generator 1 of the present invention configured as described above has an alternating current high voltage E1 (E2) having a phase difference of 180 ° between two electrodes of the center electrode, the inner electrode, and the outer electrode as shown in FIG. Are applied to each other, and the other one of the electrodes can be configured with various types of multi-discharge type ozone generators according to a voltage application method.
즉, 앞서 기술한 바와 같이 중심전극(6), 내부전극(14), 외부전극(32) 중 제1도와 같이 내부전극(14)과 외부전극(32)에 180°의 위상차를 가진 역 극성의 교류고전압(E1)(E2)을 각각 인가하고, 중심전극(6)을 공통 접지(G)시켜 고효율의 오존을 발생시킬 수 있다.That is, as described above, as shown in FIG. 1 of the center electrode 6, the inner electrode 14, and the outer electrode 32, the reverse polarity having a phase difference of 180 ° between the inner electrode 14 and the outer electrode 32 is shown. AC high voltages E1 and E2 are applied to each other, and the center electrode 6 is applied to the common ground G to generate high-efficiency ozone.
또한, 내부전극(14)을 공통접지하고, 중심전극(6) 및 외부전극(32)에 각각 180°의 위상차를 가진 역 극성의 교류 고전압(E1)(E2)을 인가하여 고효율의 오존을 발생시킬 수 있다.In addition, the internal electrode 14 is grounded in common, and an AC high voltage E1 and E2 of reverse polarity having a phase difference of 180 ° are applied to the center electrode 6 and the external electrode 32 to generate high-efficiency ozone. You can.
또한, 외부전극(32)을 공통접지하고, 중심전극(6) 및 내부전극(14)에 각각 180°의 위상차를 가진 역 극성의 교류 고전압(E1)(E2)을 인가하여 고효율의 오존을 발생시킬 수 있다.In addition, the external electrode 32 is grounded in common, and the high-frequency ozone is generated by applying an AC high voltage E1 and E2 of reverse polarity having a phase difference of 180 ° to the center electrode 6 and the inner electrode 14, respectively. You can.
상기 3가지 형식의 다중 방전형 오존발생장치(1)는 진공튜브(4)와 내부전극(14) 및 내부전극(14)과 외부튜브(16) 사이에 각각 형성된 2개의 방전공간(17)(18)에 의해 2중 방전이 발생되므로 오존발생시 방전에 의한 발열이 줄어들고 부가적으로 발생되는 열이 잘 확산되어 오존생성이 증대되고, 생성된 오존 농도의 집중화가 억제되어 생성된 오존의 분해가 줄어들게 된다.The three types of multi-discharge type ozone generators 1 have two discharge spaces 17 each formed between the vacuum tube 4 and the inner electrode 14 and between the inner electrode 14 and the outer tube 16 ( 18) As the double discharge is generated, the heat generated by the discharge is reduced during the ozone generation, and the heat generated additionally diffuses well to increase the ozone production, and the concentration of the generated ozone concentration is suppressed to reduce the decomposition of the generated ozone. do.
또한, 중심전극(6)·내부전극(14)·외부전극(32) 중 2개의 전극에 180°의 위상차를 가지는 2가지의 교류 고전압(E1)(E2)을 인가하고, 나머지 1개 전극을 접지(G)하는 전압인가 방식에 의하여 교류 1주기 내에서 방전구간이 종래 무성방전형 오존발생장치의 경우 2회 방전되나 본 발명의 경우 2배 증가된 4회의 방전이 발생되므로 방전휴지 구간이 절반으로 감소된다.In addition, two AC high voltages E1 and E2 having a phase difference of 180 ° are applied to two of the center electrode 6, the inner electrode 14, and the outer electrode 32, and the remaining one electrode is applied. The discharge section is discharged twice in the case of the conventional silent discharge type ozone generating device within one cycle of AC by the voltage application method of grounding (G), but in the present invention, four times the discharge is increased twice, so the discharge stop section is half. Is reduced.
또한, 1개의 오존발생장치에 180°의 위상차를 가진 2개의 교류 고전압(E1)(E2)을 인가할 수 있는 구조이므로 교류 고전압(E1)(E2)이 인가된 2개의 전극과 접지전극 사이에 방전이 이루어질 뿐 아니라, 중심전극(6)·내부전극(14)·외부전극(32) 상호간에도 방전이 이루어지므로 본 발명의 다중방전형 오존발생장치(1)는 이러한 장점으로 인하여 저전력, 고농도, 고효율의 오존발생이 가능한 것이다.In addition, since two AC high voltages E1 and E2 having a phase difference of 180 ° can be applied to one ozone generator, between the two electrodes to which the AC high voltages E1 and E2 are applied and the ground electrode. In addition to the discharge, since the discharge is also performed between the center electrode 6, the inner electrode 14, and the outer electrode 32, the multi-discharge type ozone generating apparatus 1 of the present invention has low power, high concentration, High efficiency ozone generation is possible.
또한, 각 전극(6)(14)(32)으로 방전전원을 공급하는 전원장치는 180°의 위상차를 가지는 교류 고전압(E1)(E2)이 동시 출력되는 네온 트랜스(Neon Transformer)(입력전압·전류：220V·0.68A, 출력전압·전류：15KV·20mA)를 사용하면 매우 바람직하고 편리하며, 급기구(28)로 공급하는 원료가스는 99.99%의 순도를 갖는 상업용 산소 및 대기공기를 사용할 수 있다.In addition, the power supply device for supplying the discharge power to each of the electrodes 6, 14, 32 has a neon transformer (input voltage, outputted at the same time that AC high voltage E1, E2 having a phase difference of 180 °) is output. It is very desirable and convenient to use current: 220V, 0.68A, output voltage, current: 15KV, 20mA. The source gas supplied to the air supply 28 can use commercial oxygen and atmospheric air with a purity of 99.99%. have.
본 발명 다중 방전형 고효율 오존발생장치(1)는 제1도와 같이 1개의 셀로 구성할 수도 있으나 오존 발생량을 증가시키고자 하는 경우 제1도에 의한 오존발생장치(1)의 용량을 크게 구성할 수 있으며, 또한 도면으로 도시하지는 않았으나 제1도와 같은 단위 셀의 오존발생장치(1)를 직렬 또는 병렬로 복수 개 연결하여 오존발생량을 증가시킬 수 있을 것이다.The multi-discharge type high-efficiency ozone generator 1 of the present invention may be composed of one cell as shown in FIG. 1, but the capacity of the ozone generator 1 according to FIG. 1 may be large when the ozone generation amount is to be increased. In addition, although not shown in the drawings, the ozone generation amount may be increased by connecting a plurality of ozone generators 1 of a unit cell as shown in FIG. 1 in series or in parallel.
한편, 본 발명에 의한 다중 방전형 고효율 오존발생장치(1)를 제1도와 같이 1개 사용한 경우 오존발생량과 수율 및 농도는 다음과 같다.On the other hand, when one multi-discharge type high-efficiency ozone generator 1 according to the present invention is used as shown in FIG. 1, the ozone generation amount, yield and concentration are as follows.
(가) 제1도와 같이 중심전극(6)을 공통 접지(G)하고 내부전극(14) 및 외부전극(32)에 제7도와 같이 180°의 위상차를 가지는 역 극성의 교류고전압(E1)(E2)을 각각 인가하고, 급기구(28)로 공급하는 원료가스를 산소로 사용하는 경우 최대 오존생성농도는 약 17720[ppm], 최대 오존 발생량은 4.2[g/h], 최대 오존생성 수율은 345.5[g/kwh]을 획득할 수 있었다.(A) AC high voltage (E1) of reverse polarity having the center electrode 6 common ground (G) as shown in FIG. 1 and having a phase difference of 180 ° to the internal electrode 14 and the external electrode 32 as shown in FIG. E2) is applied separately, and when the raw gas supplied to the air supply port 28 is used as oxygen, the maximum ozone production concentration is about 17720 [ppm], the maximum ozone generation amount is 4.2 [g / h], and the maximum ozone production yield is 345.5 [g / kwh] was obtained.
(나) 또한, 내부전극(14)을 공통 접지(G)하고 중심전극(6) 및 외부전극(32)에 제7도와 같이 180°의 위상차를 가진 역 극성의 교류고전압(E1)(E2)을 인가하고, 급기구(28)로 산소원료 가스를 공급하는 경우, 최대 오존생성농도는 11405[ppm], 최대 오존 발생량은 2.7[g/h], 최대 오존생성 수율은 175[g/kwh]을 얻을 수 있었다.(B) In addition, an alternating high voltage (E1) (E2) having an internal polarity (G) with a common ground (G) and a phase difference of 180 ° with respect to the center electrode 6 and the external electrode 32 as shown in FIG. When the oxygen source gas is supplied to the air supply port 28, the maximum ozone generation concentration is 11405 [ppm], the maximum ozone generation amount is 2.7 [g / h], and the maximum ozone production yield is 175 [g / kwh]. Could get
(다) 또한, 외부전극(32)을 공통 접지(G)하고 중심전극(6) 및 내부전극(14)에 제7도와 같이 180°의 위상차를 가진 역 극성의 교류고전압(E1)(E2)을 각각 인가하면서 산소원료 가스를 공급하는 경우 최대 오존생성농도는 2346[ppm], 최대 오존 발생량은 0.6[g/h], 최대 오존생성 수율은 73[g/kwh]을 얻을 수 있었다.(C) In addition, an AC high voltage E1 (E2) of reverse polarity having the external electrode 32 in common ground (G) and having a phase difference of 180 ° with respect to the center electrode 6 and the internal electrode 14 as shown in FIG. In the case of supplying the oxygen source gas with the respective application, the maximum ozone production concentration was 2346 [ppm], the maximum ozone generation amount was 0.6 [g / h], and the maximum ozone production yield was 73 [g / kwh].
또한, 본 발명에 의한 다중 방전형 고효율 오존발생장치(1)를 3개 사용한 경우 오존 발생량과 수율 및 농도는 다음과 같았다.In addition, when three multi-discharge type high-efficiency ozone generators 1 according to the present invention were used, the ozone generation amount, yield, and concentration were as follows.
(가) 중심전극(6)을 공통접지(G)하고 내부전극(14) 및 외부전극(32)에 180°의 위상차를 가진 역 극성의 교류고전압(E1)(E2)을 인가하고 산소원료 가스를 공급하는 경우 최대 오존생성농도는 26680[ppm], 최대 오존 발생량은 18.0[g/h], 최대 오존생성 수율은 447.8[g/kwh]을 얻을 수 있었다.(A) Applying an AC high voltage (E1) (E2) of reverse polarity having a phase difference of 180 ° to the internal electrode (14) and the external electrode (32) with a common ground (G), and oxygen source gas The maximum ozone production was 26680 [ppm], the maximum ozone production was 18.0 [g / h], and the maximum yield was 447.8 [g / kwh].
(나) 또한, 내부전극(14)을 공통 접지(G)하고 중심전극(6) 및 외부전극(32)에 180°의 위상차를 가진 역 극성의 교류고전압(E1)(E2)을 각각 인가하면서 산소원료 가스를 공급하는 경우 최대 오존생성농도는 22456[ppm], 최대 오존 발생량은 18.0[g/h], 최대 오존생성 수율은 447.8[g/kwh]을 얻을 수 있었다.(B) In addition, while the internal electrode 14 is connected to the common ground (G) and the reverse polarity AC high voltages E1 and E2 having a phase difference of 180 ° are applied to the center electrode 6 and the external electrode 32, respectively. When the oxygen source gas was supplied, the maximum ozone production concentration was 22456 [ppm], the maximum ozone generation amount was 18.0 [g / h], and the maximum ozone production yield was 447.8 [g / kwh].
(다) 또한, 외부전극(32)을 공통 접지(G)하고 중심전극(6) 및 내부전극(14)에 180°의 위상차를 가진 역 극성의 교류고전압(E1)(E2)을 각각 인가하면서 산화원료 가스를 공급하는 경우 최대 오존생성농도는 10208[ppm], 최대 오존 발생량은 6.4[g/h], 최대 오존생성 수율은 280[g/kwh]을 얻을 수 있었다.(C) In addition, while the external electrode 32 is commonly grounded (G) and the reverse polarity AC high voltage (E1) (E2) having a phase difference of 180 ° is applied to the center electrode (6) and the internal electrode (14), respectively. In case of supplying the oxidized raw material gas, the maximum ozone production concentration was 10208 [ppm], the maximum ozone generation amount was 6.4 [g / h], and the maximum ozone production yield was 280 [g / kwh].
또한, 본 발명 다중방전형 고효율 오존발생장치(1)를 이용하여 대장균(EC:Escherichia coli)을 살균 처리한 결과 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다.In addition, as a result of sterilizing Escherichia coli (EC) using the multi-discharge type high-efficiency ozone generator 1 of the present invention, the following results were obtained.
다중방전형 고효율 오존발생장치(1)의 오존농도는 470, 660 및 1100[ppm]으로 하여 대장균(EC)을 살균처리한 후 다음 식 1과 같은 방법으로 살균율(ECrr)을 측정하였다.The ozone concentrations of the multi-discharge high-efficiency ozone generator 1 were 470, 660 and 1100 [ppm], and the sterilization rate (EC rr ) was measured by the following formula 1 after sterilization of E. coli (EC).
상기 식 1에서 5초 반응 후의 개수는 470, 660 및 1100[ppm]의 오존화 가스를 증류수 수용액(pH：7.0, 水溫：32∼35℃) 1ℓ에 5분 동안 용해시켜 만든 오존수에 대장균을 5초 동안 반응시켰을 때의 개수를 측정한 것으로, 오존생성농도(O3con)가 470, 660 및 1100[ppm]일 때, 각각 98.4, 98.5 및 99.9[%]의 살균율(ECrr)을 얻을 수 있었다. 즉, 오존생성농도(O3con)가 증가할수록 대장균은 불활성화 되면서 세포막이 파괴 또는 분해되어 살균율이 상승되었다.After the 5 second reaction in Equation 1, E. coli was dissolved in ozone water prepared by dissolving 470, 660 and 1100 [ppm] ozonized gas in 1 liter of distilled water solution (pH: 7.0, water: 32-35 ° C) for 5 minutes. The number of reactions for 5 seconds was measured. When the ozone production concentrations (O 3con ) were 470, 660 and 1100 [ppm], the sterilization rates (EC rr ) of 98.4, 98.5 and 99.9 [%] were obtained, respectively. Could. That is, as the ozone production concentration (O 3con ) was increased, E. coli was inactivated and cell membranes were destroyed or degraded to increase sterilization rate.
제8도 및 제9도는 아래 표 1에서 오존생성농도(O3con)가 1100[ppm]일 때, 대장균 살균 특성을 촬영한 것으로 도면대용 사진과 같이 대장균(EC)은 오존수(O3水)에 5초만 반응하여도 99.9[%] 살균되는 것을 확인할 수 있었다.8 and 9 show E. coli sterilization characteristics when the ozone production concentration (O 3con ) is 1100 [ppm] in Table 1 below. As shown in the drawing photograph, Escherichia coli (EC) is absorbed into ozone water (O 3 water). It was confirmed that 99.9 [%] sterilization even after only 5 seconds of reaction.
[표 1]TABLE 1
또한, 본 발명 다중 방전형 고효율 오존발생장치(1)를 이용하여 제11도와 같이 오염된 염색폐수의 색도를 제거하는 실험을 하여 본 바 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다.In addition, the experiment was performed to remove the chromaticity of the contaminated dye wastewater using the multi-discharge type high efficiency ozone generator 1 of the present invention.
오존생성농도는 26.680[ppm]으로 하고, 대상폐수는 염색폐수{오염성분은 E.G(ehyleneglycol), Na-TPA(sodium terepthalate), PVA(poly-vinyl alcohol), NaOH, 계면활성제, 미염착 염료 및 기타 보조약품 }로 하였으며, 측정장치 및 방법은 UV-Vis. 분광 광독계를 이용하여 26,680[ppm]의 오존화 가스를 염색폐수에 반응시켰을 때, 반응시간(τ) 변화에 따른 잔류 유기물의 흡광도를 측정하였다.The ozone production concentration is 26.680 [ppm], and the target wastewater is dyeing wastewater (contaminants include EG (ehyleneglycol), Na-TPA (sodium terepthalate), PVA (poly-vinyl alcohol), NaOH, surfactants, undyed dyes, Other auxiliaries}, and the measuring apparatus and method are UV-Vis. When 26,680 [ppm] ozonized gas was reacted with the dyeing wastewater by using a spectrophotometer, the absorbance of the residual organic material according to the change in reaction time (τ) was measured.
제10도는 반응시간의 변화에 따른 염색폐수의 파장에 따른 흡광도(ABS) 특성 그래프이며, 제12도 내지 제14도는 오존(O3) 반응시간(τ) 변화에 따른 염색폐수의 탈색정도를 표현한 사진이다.10 is a graph of absorbance (ABS) characteristics according to the wavelength of the dyeing wastewater according to the change of the reaction time, and FIGS. 12 to 14 represent the degree of decolorization of the dyeing wastewater according to the change of the reaction time (τ) of ozone (O 3 ). It is a photograph.
제12도 내지 제13도와 같이 염색폐수와 오존의 반응시간이 길어지면 길어질수록 색도는 점차적으로 저하되는 결과를 얻었으며, 제12도와 같이 오존을 반응하여 1분이 경과할 때까지 황갈색이던 염색폐수가 제13도와 같이 10분을 경과하면서 연한 갈색으로 탈색되었으며, 염색폐수와 오존의 반응시간이 30분을 경과한 경우 제14도와 같이 거의 백색으로 나타났다.As the reaction time between the dyeing wastewater and ozone increases as shown in FIGS. 12 to 13, the chromaticity gradually decreases as the reaction time increases, and as shown in FIG. 12, the dyeing wastewater which was yellowish brown until 1 minute has elapsed by reacting ozone As shown in FIG. 13, the color was light brown after 10 minutes. When the reaction time of the dye wastewater and ozone was 30 minutes, the color was almost white as in FIG.
결국, 반응시간이 길어질수록 수용성염료의 불포화 결합에 대한 산화반응이 촉진되어 색도가 저하되면서 염색폐수는 백색에 가까운 탈색특성을 얻을 수 있었다.As a result, the longer the reaction time was promoted the oxidation reaction to the unsaturated bond of the water-soluble dye, the color was reduced, the dyeing wastewater was able to obtain a decolorization characteristic close to white.
한편, 아래 표 2는 본 발명 다중방전형 고효율 오존발생장치와 종래 무성방전형 오존발생장치(1)로 오존을 발생시킬 때 열 발생에 따른 온도변화 추이를 측정한 도표로 인가전압은 6.8[kV]이고, 온도측정 조건은 전압 인가시간에 따른 원료가스의 최초 온도(방전전압 인가직전의 원료가스 온도를 26℃로 기준한 경우)에 대한 상승온도를 측정한 것이다.On the other hand, Table 2 below is a chart measuring the temperature change according to heat generation when ozone is generated by the present invention multi-discharge high efficiency ozone generator and conventional silent discharge type ozone generator (1) applied voltage is 6.8 [kV ], And the temperature measurement condition measures the rising temperature with respect to the initial temperature of the source gas according to the voltage application time (when the source gas temperature immediately before the discharge voltage is applied to 26 ℃).
[표 2]TABLE 2
상기 표 2와 같이 종래 무성방전형 오존발생장치에 비하여 2중 방전구조로 된 본 발명 다중 방전형 오존발생장치(1)의 온도 상승이 훨씬 낮음을 알 수 있다. 오존 발생시 발생되는 열에 대하여 다중 방전형 오존발생장치(1)는 3개의 전극에 의해 2개의 방전공간(17)(18)으로 열분산(열발산)이 향상되어 오존생성특성(오존의 수율과 수명) 향상을 가져올 수 있었다.As can be seen from Table 2, the temperature rise of the multi-discharge type ozone generator 1 of the present invention having a double discharge structure is much lower than that of the conventional silent discharge type ozone generator. Regarding the heat generated when ozone is generated, the multi-discharge type ozone generator 1 improves heat dissipation (heat dissipation) to two discharge spaces 17 and 18 by three electrodes, thereby improving ozone generation characteristics (ozone yield and lifetime). ) Could bring improvement.
본 발명에서 진공튜브(4)와 중심전극(6)과 내부전극(14)과 외부튜브(16)와 외부전극(32)의 단면형상을 원형으로 도시하였으나 물론 타원형, 사각형, 마름모형, 오각형, 육각형, 팔각형 등 다각형으로 형성할 수 있으며, 전극(6)(14)(32)의 크기와 간격, 굵기, 재료 및 메쉬를 조정하거나, 또는 전극(6)(14)(32)의 이격거리, 또는 진공실(2)과 방전공간(18)의 크기, 재료, 용량 및 전극(6)(14)(32)중 2개의 전극에 각각 인가하는 교류 고전압(E1)(E2)의 위상차를 조정하거나 산소 및 공기의 유로를 다양한 형태로 조정함으로써 오존의 발생량이나 생성농도 및 생성 수율을 조정할 수 있다. 아울러 튜브((4)(16)의 재질은 납유리, 파이랙스 유리, 석영 유리 등으로 구성할 수 있으며, 외부전극(32)의 모양 및 재료도 다양하게 제작할 수 있다.In the present invention, the cross-sectional shape of the vacuum tube 4, the center electrode 6, the inner electrode 14, the outer tube 16 and the outer electrode 32 is shown in a circular shape, but of course, elliptical, square, rhombic, pentagonal, It may be formed into a polygon such as hexagon, octagon, etc., and adjust the size and spacing, thickness, material and mesh of the electrodes 6, 14, 32, or the separation distance of the electrodes 6, 14, 32, Or adjust the phase difference of the AC high voltages E1 and E2 applied to the two electrodes of the vacuum chamber 2 and the discharge space 18, the material, the capacitance, and the two electrodes 6, 14 and 32, respectively. And by adjusting the air flow path in various forms, it is possible to adjust the amount of ozone generated, the production concentration and the yield. In addition, the material of the tube ((4) (16)) may be made of lead glass, pyrex glass, quartz glass, or the like, and the shape and material of the external electrode 32 may be variously manufactured.
이상과 같이 본 발명은 중심전극(6)·내부전극(14)·외부전극(32)과 유전체인 진공튜브(4)와 외부튜브(16)에 의해 2중 방전공간(17(18)이 형성되므로 표 2에 기재한 바와 같이 열의 발생이 적으며 방열효율과 오존생성효율이 향상되고 생성된 오존의 수명이 연장되는 효과가 있다.As described above, in the present invention, the double discharge space 17 (18) is formed by the center electrode 6, the inner electrode 14, the outer electrode 32, and the vacuum tube 4 and the outer tube 16 serving as the dielectric. Therefore, as shown in Table 2, less heat is generated, heat dissipation efficiency and ozone production efficiency are improved, and the life of the generated ozone is extended.
또한, 중심전극(6)·내부전극(14)·외부전극(32) 중 2개의 전극에 180°의 위상차를 가진 역 극성의 교류 고전압(E1)(E2)을 인가하고, 나머지 1개의 전극은 접지(G)시켜 오존이 발생되게 함으로써 1개의 오존발생장치로 2개의 무성방전을 동시에 중첩 발생시켜 고효율의 오존이 발생된다.In addition, an alternating current high voltage E1 (E2) having a phase difference of 180 ° is applied to two of the center electrode 6, the inner electrode 14, and the outer electrode 32, and the other electrode is By grounding (G) so that ozone is generated, two silent discharges are simultaneously generated by one ozone generator to generate high-efficiency ozone.
또한, 중심전극(6)·내부전극(14)·외부전극(32) 중 2개의 전극으로 교류 고전압을 인가하고, 1개의 전극은 공통접지(G)하는 전압인가 방식에 의해 1개의 오존발생장치로 오존생성 특성이 다른 3가지 형식의 오존발생장치를 구성할 수 있으며, 종래의 무성방전형 오존발생장치의 단점인 방전영역의 열 손실 및 고농도화에 의해 생성된 오존의 분해작용을 억제시켜 생성된 오존의 농도가 높아지고 고효율화가 가능하다.In addition, one ozone generator is applied by a voltage application method in which an alternating current high voltage is applied to two of the center electrode 6, the inner electrode 14, and the outer electrode 32, and one electrode is a common ground (G). It is possible to configure three types of ozone generators with different ozone generation characteristics and to suppress the decomposition of ozone generated by heat loss and high concentration in the discharge area, which is a disadvantage of the conventional silent discharge type ozone generator. The ozone concentration is high and high efficiency is possible.
또한, 다중방전형 고효율 오존발생장치를 복수 개 사용할 때 원료가스의 유로(流路)를 직렬 또는 병렬로 연결하거나 또는 직·병렬 혼합형으로 구성함으로써 오존생성효율을 더욱 상승시킬 수 있다.In addition, when a plurality of multi-discharge type high-efficiency ozone generators are used, ozone generation efficiency can be further increased by connecting flow paths of source gases in series or in parallel, or by combining them in series and in parallel.
또한, 진공튜브(4)에 형성되는 진공실(2)에 방전촉진가스를 충입시켜 사용함으로써 소비전력을 크게 줄일 수 있으며, 고효율로 생성된 오존을 폐수에 적용시킨 경우 탁도가 크게 빠르게 개선되며, 박테리아는 수초(약 1∼5초)내에 99% 사멸된다.In addition, it is possible to greatly reduce the power consumption by charging and using the discharge accelerator gas in the vacuum chamber (2) formed in the vacuum tube (4), when turbidity is applied to the wastewater with high efficiency, greatly improves turbidity, bacteria Is 99% killed in a few seconds (about 1 to 5 seconds).
또한, 진공튜브(4)의 내부에서 방전이 이루어지도록 함으로써 방전공간이 유사도체로 도체화 된다. 즉, 방전에 의해 진공튜브(4)를 도체로 빙두른 효과가 나타나고, 튜브 내부에 발생한 전리입자는 방전을 촉진시키는 효과를 가져온다.In addition, the discharge space is made of a similar conductor by allowing the discharge to occur inside the vacuum tube (4). That is, the effect of rounding the vacuum tube 4 to the conductor by the discharge appears, the ionizing particles generated inside the tube has the effect of promoting the discharge.
또한, 한 가지의 전원을 사용하는 종래 오존발생장치의 경우 방전전류가 흐를 때 휴지구간에 의한 손실이 있었으나 본 발명은 180°의 위상을 갖는 2가지의 전원을 공급하므로 전류의 휴지구간이 절반으로 줄어들어 듀티비가 상승되므로 오존발생효율이 향상된다.In addition, in the conventional ozone generator using one power source, there is a loss due to the rest period when the discharge current flows, but the present invention supplies two powers having a phase of 180 ° so that the rest period of the current is halved. As the duty ratio increases due to the reduction, the ozone generating efficiency is improved.
또한, 다중 방전형 고효율 오존발생장치를 1개 사용할 때 중심전극(6)을 공통 접지하고, 내부 전극(14) 및 외부전극(32)에 180°의 위상차를 가진 역 극성의 교류고전압(E1(E2)을 인가한 경우와 다중 방전형 고효율 오존발생장치를 3개 사용한 경우 등 3가지 형식 모두 원료가스가 산소인 경우 종래의 무성방전형 고효율 오존발생장치의 수율 250[g/kwh] 보다 향상되는 효과가 있는 매우 유용한 발명이다.In addition, when one multi-discharge type high efficiency ozone generator is used, an AC high voltage (E1) having a reverse polarity having a phase difference of 180 ° between the central electrode 6 and the internal electrode 14 and the external electrode 32 is common. When the source gas is oxygen in all three types, such as E2) and three multi-discharge type high-efficiency ozone generators, the yield of the conventional silent discharge type high-efficiency ozone generator is improved to 250 [g / kwh]. It is a very useful invention that works.
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