KR100355814B1 - Device for producing plasma at a low temperature - Google Patents
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Abstract
본 발명은 오존을 살균, 또는 제균이나 탈취, 식료품의 신선도유지 등에 이용하기 위해 무성방전에 의해 발생시키는 저온플라즈마발생장치에 관한 것으로서,The present invention relates to a low-temperature plasma generating device for generating ozone by a silent discharge for sterilization, sterilization, deodorization, or maintaining freshness of food.
무성방전식의 저온플라즈마발생장치에 있어서의 2차방전작용에 의한 질소산화물의 생성과 방전부의 하류측단의 발열에 의한 온도상승을 방지하고, 고수율로 오존, 또는 수산기 등의 발생을 가능하게 하는 장치를 얻으며, 저온플라즈마발생장치는 유리보호관(1)내에 있어서 외측전극(2)을 동심상으로 유전체(3)의 외주에 끼워 놓은 외측방전부(4)와 내측전극(6)을 유전체(5)내에 끼워 놓은 내측방전부(7)를 외측공간(8), 내측공간(9)을 두고 소정의 공간을 갖고 보호하며, 양단을 봉지체(10a, 10b)로 봉지하여 이루어지며, 봉지체(10a)의 내부에는 도입로(11)를 설치하여 도입실(13)을 통해서 외측공간(8)으로 연통하고, 내측공간(9)은 배출실(14)을 통하여 배출로(12)로 연통하며, 다른쪽의 봉지체(10b)내에서는 연통실(15)을 통하여 외측공간(8)을 내측공간(9)에 연통하고, 외측전극(2)에는 다수의 소구멍(2a)이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.In the silent discharge type low temperature plasma generator, the generation of nitrogen oxides by the secondary discharge action and the temperature rise due to the heat generation at the downstream end of the discharge part can be prevented and the ozone or hydroxyl groups can be generated at high yield. The low-temperature plasma generator is a glass protection tube (1), the outer discharge portion (4) and the inner electrode (6) sandwiching the outer electrode (2) concentrically on the outer periphery of the dielectric (3) dielectric ( 5) The inner discharge part (7) inserted in the outer space (8), the inner space (9) has a predetermined space to protect, and both ends are sealed by the sealing body (10a, 10b), the sealing body An introduction passage 11 is installed inside 10a to communicate with the outer space 8 through the introduction chamber 13, and the inner space 9 communicates with the discharge passage 12 through the discharge chamber 14. In the other sealing body 10b, the outer space 8 communicates with the inner space 9 through the communication chamber 15, The outer electrode 2 is characterized in that a plurality of small holes 2a are provided.
Description
본 발명은 오존을 살균, 또는 제균이나 탈취, 식료품의 신선도유지 등에 이용하기 위해 무성방전에 의해 발생시키는 저온플라즈마발생장치에 관한 것이다.The present invention relates to a low-temperature plasma generating device that generates ozone by a silent discharge in order to use ozone for sterilization, sterilization, deodorization, or maintaining freshness of food products.
오존을 발생시키는 방식으로서 공기중의 산소에 자외선을 조사하는 자외선방식, 무성방전에 의한 방전방식, 물을 전해하는 전해방식 등이 있는데, 특히 방전방식의 것은 오존을 공업적으로 대량으로 발생시키는 데에 적합한 것으로서 많이 이용되고 있다. 방전방식에 의한 저온플라즈마발생장치, 즉 오존발생장치에도 몇 가지의 타입이 있으며, 무성방전식, 연면방전식, 코로나방전식의 것 등이 알려져 있다.As ozone generation methods, there are ultraviolet methods for irradiating the oxygen in the air with ultraviolet rays, discharge methods for silent discharge, and electrolytic methods for electrolysis of water. It is widely used as a suitable thing. There are several types of low-temperature plasma generators, ie ozone generators, by discharge methods, and are known to be silent discharge, creepage discharge, corona discharge, and the like.
무성방전식의 원리적인 구조는, 한쌍의 전극의 한쪽, 또는 양쪽을 유리, 또는 세라믹스 등의 유전체로 피복하여 대향배치하고, 양 전극간의 1∼2mm의 간격에 공기, 또는 산소 등의 매질을 유통시키며, 양 전극간에 50Hz∼2kHz 정도의 주파수의 고전압을 인가하여 산도(O2)를 분해해서 오존(O3)을 발생시키도록 되어 있다. 이와 같은 무성방전식의 오존발생장치의 한 예로서 스테인레스파이프의 전극을 내외 2중으로 동심상으로 설치한 동축방식의 것이 일반적으로 사용되고 있다.The principle structure of the silent discharge type is to cover one or both of the pair of electrodes with a dielectric such as glass or ceramics so as to face each other. In addition, a high voltage at a frequency of about 50 Hz to 2 kHz is applied between both electrodes to decompose the acidity (O 2 ) to generate ozone (O 3 ). As an example of the silent discharge type ozone generating apparatus, a coaxial type in which a stainless pipe electrode is concentrically installed in and out of a pipe is generally used.
이 동축방식의 장치는 외측전극의 내측과 내측전극의 외측을 각각 유리 등의 유전체로 둘러싸고, 외측과 내측의 유전체의 사이에 소정의 공간을 설치하여 양단을 봉지체로 봉지하며, 양단의 봉지체에 설치한 도통구멍의 한쪽으로부터 다른쪽으로 상기 공간을 지나서 공기, 또는 산소 등의 매질을 유통시키고, 양 전극에 인가한 10∼20kV의 고전압에 의한 방전작용으로 오존(O3) 등의 매체를 발생시키도록 되어 있다.This coaxial type apparatus surrounds the inner side of the outer electrode and the outer side of the inner electrode with a dielectric such as glass, respectively, and a predetermined space is provided between the outer and inner dielectrics to seal both ends with an encapsulation body. A medium such as air or oxygen is circulated from one side of the through hole to the other through the space, and a medium such as ozone (O 3 ) is generated by a discharge action by a high voltage of 10 to 20 kV applied to both electrodes. It is supposed to be.
일반적으로 널리 이용되고 있는 무성방전식의 오존발생장치의 다른 한 예로서 접촉형의 것이 있다. 이 접촉형의 것은 유리유전체의 외주에 스테인레스파이프를 밀착, 끼워 놓아서 이것을 접지전극으로 하고, 내측전극은 몰리브덴, 티탄 등을 포함하는 금속선을 코일상의 가는 선으로 하여, 그 탄성을 갖고 유리유전체의 내주에 밀착끼워놓음하여 이루어진다. 양 전극간에는 비교적 낮은 5∼8kV의 전압을 인가하여 효율 있게 오존을 생성한다. 스테인레스파이프의 외주에는 냉각핀이 부대해서 설치되어 수냉식으로 냉각하는 것도 있다. 구조가 간단하고 비용도 싸기 때문에 가장 이용도가 많은 오존발생장치의 하나이다.Another example of a silent discharge type ozone generating apparatus that is widely used is a contact type. In this contact type, stainless steel pipe is closely attached to the outer periphery of the glass dielectric, which is used as a ground electrode, and the inner electrode is made of a thin wire in a coil of metal wire containing molybdenum, titanium, etc., and has the elasticity and the inner circumference of the glass dielectric. It is made by putting them in close contact. Ozone is generated efficiently by applying a relatively low voltage of 5 to 8 kV between both electrodes. Cooling fins may be installed along the outer circumference of the stainless pipe to cool by water cooling. Because of its simple structure and low cost, it is one of the most available ozone generators.
상기 일반적인 무성방전식의 오존발생장치 외에 특수한 예로서 일본 특허 공개공보96-185955호에 의해 개시된 것이 알려져 있다. 이 공보에 의한 오존발생장치는 막대상 도전체를 통상의 세라믹스유전체내에 삽입하고, 양단을 봉지체로 일체로 접합, 봉지한 복수의 전극을, 세라믹스유전체간을 선접촉의 상태에서 접합하여 이루어지고, 이 장치를 공기중, 또는 수중에 두고 유전체끼리의 사이에 발생하는 방전에 의해 오존을 생성한다는 것이다.As a specific example other than the general silent discharge type ozone generator, it is known to be disclosed by Japanese Patent Application Laid-Open No. 96-185955. The ozone generating apparatus according to this publication is made by inserting a rod-shaped conductor into a normal ceramic dielectric, and joining and sealing a plurality of electrodes integrally bonded and sealed at both ends with an encapsulating body, between the ceramic dielectrics in a line contact state, The device is placed in air or in water to generate ozone by discharge generated between dielectrics.
그런데 상기한 일반적인 동축방식의 오존발생장치에는 다음과 같은 여러 가지의 문제가 있다. 고전압을 인가하여 공기, 또는 산소 등의 매질을 분해해서 발생하는 O원자량은 전류에 비례하고, 따라서 O3의 발생량도 일반적으로 전류에 비례한다. 매질은 장치의 긴쪽방향의 상류측으로부터 하류측으로 유통되기 때문에 방전부의 하류측단근처에서는 상류측보다 O3의 대류시간이 길어져서 O3농도가 높아지는데, O3농도가 높아지면 O3에 대한 전자충돌에 의한 O3의 분해도 커져서 O3의 증가가 일어나지 않게 된다. 즉 방전평형의 상태로 되어 방전부의 하류측단근처에서는 유전체의 발열이 현저하여 온도가 상승한다.However, the above-described general coaxial ozone generating apparatus has various problems as follows. The amount of O atoms generated by decomposing a medium such as air or oxygen by applying a high voltage is proportional to the current, and thus the amount of O 3 is generally proportional to the current. Medium is so near the downstream side end of the discharge portion the convection time of O 3 than the upstream side longer since the flow to the downstream side from the longitudinal direction of the device upstream of I O 3 concentration is higher, O 3 concentration becomes high for the O 3 Decomposition of O 3 by electron collision also increases, so that the increase of O 3 does not occur. That is, in the state of discharge equilibrium, heat generation of the dielectric material is prominent near the downstream end of the discharge portion, and the temperature rises.
이 때문에 일반적으로 방전부의 외주에는 냉각핀을 설치하여 강제냉각하거나, 물에 의한 냉각의 필요가 있다. 또 수분을 많이 포함하는 고습도의 공기를 매질로서 이용하면 방전부가 스스로 발생하는 OH래디컬이 오존을 분해하여 수율을 저하시키고, 동시에 공기에 포함되어 있는 질소에 의한 질소산화물로부터 질산을 생성하여 전극을 악화시키는 원인으로 되고, 이것을 가능한 한 경감하기 위해 공급되는 공기는 송풍측에 실리카겔을 끼워 놓고, 히터 등에 의해 건조공기로서 보내도록 하고 있다. 이 때문에 비용이 든다. 또 많이 사용되고 있는 접촉형의 오존발생장치에서도 상기 각종 문제는 똑같으며, 또한 전극을 제거하거나 바로 교환할 수 있도록 구조상으로도 배려되고 있어서 빈번하게 보수점검하지 않으면 안된다For this reason, in general, it is necessary to provide cooling fins on the outer circumference of the discharge portion to force cooling or to cool by water. In addition, when high humidity air containing a lot of moisture is used as a medium, OH radicals generated by the discharge unit decompose ozone to lower the yield, and at the same time, deteriorate the electrode by generating nitric acid from nitrogen oxides by nitrogen contained in the air. In order to reduce this as much as possible, the air supplied is sandwiched with silica gel on the blowing side and sent as dry air by a heater or the like. This costs money. In addition, the above problems are the same in the contact type ozone generator which is widely used, and the maintenance is frequently performed because the structure is considered so that the electrode can be removed or replaced immediately.
또한 외측전극의 내측에 끼워 놓여지는 유전체유리와의 사이는 제조시의 치수공차가 크고, 헐거운 끼워맞춤상태로 되기 때문에 양자의 사이에 극히 약간의 간격이 발생하고, 이 간격에 2차방전이 일어난다. 이 때문에 소량이지만 오존을 생성하고, 장시간 사용하면 배선이나 전자기기 등을 부식시키게 된다. 또 배선박스에는 특히 부식이 많다.In addition, the gap between the dielectric glass to be sandwiched inside the outer electrode is large and a loose fitting state is produced. Therefore, a slight gap occurs between them, and a secondary discharge occurs in this gap. . For this reason, although a small amount produces ozone and uses for a long time, it will corrode wiring, an electronic device, etc. In addition, wiring boxes are particularly corrosive.
상기 여러 가지의 문제는 상기한 특허공보의 특수한 장치에 대해서도 거의 그대로 들어맞고, 이 특허공보의 장치에서는 오존 등의 생성수율이 향상한다는 것에 지나지 않아서 그 밖의 여러 가지의 문제를 근본적으로 해결한 것은 아니다.The various problems are almost the same for the special apparatus of the above-mentioned patent publication, and the apparatus of this patent is merely an improvement in the production yield of ozone or the like, and does not fundamentally solve various other problems. .
본 발명은 상기한 종래의 오존발생장치의 여러 가지의 문제에 유의하여 2차방전작용에 의한 오존생성을 외부에 방출하는 일 없이 고수율로 오존의 발생을 가능하게 하는 저온플라즈마발생장치를 제공하는 것을 과제로 한다.The present invention is to provide a low-temperature plasma generating device that allows the generation of ozone in a high yield without releasing ozone generation by the secondary discharge action in consideration of various problems of the conventional ozone generating device described above. Let's make it a task.
본 발명은 상기 제 1 과제와 함께 방전부의 하류측단에서의 발열에 의한 온도상승을 억제하고, 매우 심플한 구성이며, 경제적인 비용으로 제작할 수 있는 저온플라즈마발생장치를 얻는 것을 제 2 과제로 한다.A second object of the present invention is to obtain a low-temperature plasma generating apparatus that can suppress the temperature rise due to the heat generation at the downstream end of the discharge portion together with the first problem, and can be manufactured at a very simple configuration and at an economical cost.
도 1은 실시형태의 저온플라즈마발생장치의 주요종단면도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The main longitudinal cross section of the low temperature plasma generation apparatus of embodiment.
도 2는 도 1의 화살표시Ⅱ-Ⅱ에서 본 단면도.FIG. 2 is a sectional view seen from arrow II-II of FIG. 1; FIG.
도 3은 외측방전부의 부분확대단면도.3 is a partially enlarged cross-sectional view of an outer discharge part;
도 4는 외측전극(2)의 전개평면도.4 is a developed top view of the outer electrode 2;
도 5는 제 2 실시형태의 저온플라즈마발생장치의 개략도이다.Fig. 5 is a schematic diagram of the low temperature plasma generating device of the second embodiment.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of symbols for main parts of drawing
1: 유리보호관 2: 외측전극1: glass protective tube 2: outer electrode
3, 5: 유전체 4: 외측방전부3, 5: dielectric 4: outer discharge
6: 내측전극 7: 내측방전부6: inner electrode 7: inner discharge part
8: 외측공간 9: 내측공간8: outer space 9: inner space
10a, 10b: 봉지체 11: 도입로10a, 10b: Encapsulation 11: Introduction
12: 배출로 13: 도입실12: discharge path 13: introduction chamber
14: 배출실 15: 연통실14: discharge chamber 15: communication chamber
본 발명은 상기 과제를 해결하는 수단으로서, 통상의 보호부재의 내측에 각각 반직경방향으로 소정의 공간을 두고 외측방전부와 내측방전부를 동심상으로 설치하여 양단을 봉지체로 봉지하고, 외측방전부는 통상의 외측전극을 통상의 유전체의 외측에 끼워 놓으며, 내측방전부는 통상의 유전체의 내측에 통상의 내측전극을 끼워 놓아서 각각 형성하고, 한쪽의 봉지체에 설치한 도입로를 각 공간에 연통시켜서 공기, 또는 산소와 같은 매질을 도입하고, 양 전극간의 방전작용으로 매질로부터 발생한 매체를 각 공간에 유통하여 다른쪽의 봉지체에 설치한 배출로로부터 배출하도록 구성하여 이루어지는 저온플라즈마발생장치로 한 것이다.The present invention is a means for solving the above problems, and the outer discharge portion and the inner discharge portion is provided concentrically with a predetermined space in a semi-diameter direction, respectively, inside the ordinary protective member, and sealed at both ends by an encapsulation member, and an outer discharge. The part sandwiches the normal outer electrode outside the normal dielectric, and the inner discharge part is formed by sandwiching the normal inner electrode inside the ordinary dielectric, and connects the introduction passages provided in one encapsulation body to each space. A low-temperature plasma generator is formed by introducing a medium such as air or oxygen and distributing the medium generated from the medium in each space by discharge action between the two electrodes and discharging it from the discharge path installed in the other encapsulation body. .
상기와 같이 구성한 저온플라즈마발생장치에서는 오존을 고수율로 발생한다.외부로부터 도입로를 거쳐서 공기, 또는 산소 등의 매질이 보내어지면 외측, 내측의 각 공간을 지나서 흐르는데, 이 때 외측, 내측의 양 전극간에 고전압을 인가하면 외측전극과 유전체의 사이의 약간의 공간에 2차방전작용으로 오존이 발생한다. 이와 같이 하여 생성한 오존은 외측전극의 양단으로부터 유출되고, 외측의 공간을 유통하는 공기, 또는 산소에 합류하여 하류측으로 운반된다.In the low temperature plasma generating device configured as described above, ozone is generated at a high yield. When a medium such as air or oxygen is sent from the outside through the inlet path, it flows through each of the outside and the inside spaces. When a high voltage is applied between the electrodes, ozone is generated by secondary discharge in a small space between the outer electrode and the dielectric. The ozone generated in this way flows out from both ends of the outer electrode and is joined to air or oxygen flowing through the outer space and transported to the downstream side.
동시에 내측의 공간을 흐르는 매질에 대하여 양 전극의 1차방전작용에 의해 매질을 분해해서 오존의 매체가 생성되어 하류측으로 운반되고, 배출로의 바로 앞에서 상기 2차방전작용에 의해 생성된 매체와 합류하여 배출로로부터 배출된다. 이 경우 외측전극과 보호부재의 사이의 공간에도 매질이 보내어지고 있기 때문에 이 매질에 의해 외측전극이 냉각된다. 따라서 1차방전, 2차방전의 냉각을 상기 외측공간의 매질에 의하여 실시함으로써 특히 1차방전에 의한 오존의 포화상태를 늦춘다. 이 때문에 생성되는 매체는 종래의 오존발생장치에 비하여 높은 수율로 얻어진다.At the same time, the medium flowing through the inner space is decomposed by the primary discharge action of both electrodes, and a medium of ozone is generated and transported to the downstream side, and joined with the medium produced by the secondary discharge action immediately in front of the discharge path. Is discharged from the discharge furnace. In this case, since the medium is also sent to the space between the outer electrode and the protective member, the outer electrode is cooled by the medium. Therefore, by cooling the primary discharge and the secondary discharge by the medium in the outer space, the saturation state of the ozone caused by the primary discharge in particular is slowed down. For this reason, the produced medium is obtained with a high yield compared with the conventional ozone generator.
제 2 발명의 저온플라즈마발생장치는 제 1 발명의 장치를 전제로 하여 그 일부를 다음과 같이 구성한다. 즉 상기 한쪽의 봉지체에 설치한 도입로를 상기 공간 중 외측의 공간에 연통시켜서 공기, 또는 산소와 같은 매질을 도입하고, 다른쪽의 봉지체내에서 흐름을 반전시켜서 내측의 공간에 연통시키며, 양 전극의 방전작용으로 매질로부터 발생한 매체를 내측의 공간에 유통하도록 한쪽의 봉지체에 설치한 배출로로부터 배출하도록 구성한 저온플라즈마발생장치로 할 수 있다.The low temperature plasma generating device of the second invention is constituted as follows on the assumption of the device of the first invention as follows. That is, the introduction passage provided in one of the encapsulation bodies is communicated with the outer space of the space to introduce a medium such as air or oxygen, and the flow is reversed in the other encapsulation body to communicate with the inner space. The low-temperature plasma generating device can be configured to discharge the medium generated from the medium by the discharge action of the electrode from the discharge path provided in one of the encapsulating bodies so as to distribute the medium into the inner space.
이 제 2 발명에서는, 한쪽의 봉지체에 도입로와 배출로가 설치되고, 다른쪽의 봉지체내에서 흐름이 반전하여 외측의 공간을 흐르고 있는 매질이 내측의 공간으로 흐른다. 내측의 공간은 오존을 포함하는 매질이 흐르는 사이에도 양 전극간의 무성방전에 의한 1차방전작용에 의해 오존을 포함하는 공기, 또는 산소를 분해하여 오존 등의 매체를 생성하고, 이 때문에 내측의 공간을 하류측으로 흐름에 따라서 오존의 농도가 증대한다. 이 경우의 1차방전의 오존 등의 매체의 온도상승에 의한 포화도 외측공간의 매질에 의한 냉각에 의하여 늦추게 되는 것은 제 1 발명과 똑같다. 다만 방전부에 의한 온도상승은 봉지체에 외부로부터 공기, 또는 산소 등을 보내는 유입측의 봉지체근처에서 발생하고, 이 유입측에서는 외부로부터 보내어지는 공기, 또는 산소 등에 의한 냉각작용이 보다 크며, 이 때문에 온도상승이 보다 효과적으로 억제된다.In this second invention, an introduction passage and a discharge passage are provided in one encapsulation body, and the medium reverses the flow in the other encapsulation body, and the medium flowing in the outer space flows into the inner space. The inner space decomposes the air containing ozone or oxygen by the primary discharge action due to the silent discharge between both electrodes even while the medium containing ozone flows to generate a medium such as ozone. The concentration of ozone increases as it flows downstream. In this case, the saturation caused by the temperature rise of a medium such as ozone in the primary discharge is slowed down by cooling by the medium in the outer space, as in the first invention. However, the temperature rise by the discharge part occurs near the encapsulation body on the inflow side that sends air or oxygen to the encapsulation body from the outside, and the inflow side has a greater cooling action by air or oxygen sent from the outside. Therefore, the temperature rise is more effectively suppressed.
이상과 같이 오존의 생성은 2차방전작용에 의한 것이 1차방전작용에 의한 것에 가산하여 생성되기 때문에 오존의 발생수율은 종래의 1패스방식의 것에 비하여 크게 증대한다. 또 2차방전작용에 의하여 생성되는 오존이 외측전극과 유전체의 사이의 약간의 간격에 장기간 잔존하면 전극에 대하여 부식작용 등을 미치는데, 이 발명에서는 외측전극의 양단으로부터 오존이 유출되어 잔존하는 일이 없기 때문에 종래의 부식작용은 경감된다.As described above, since ozone is generated by the secondary discharge action in addition to the primary discharge action, the yield of ozone is greatly increased as compared with the conventional one-pass system. In addition, when ozone generated by the secondary discharge action remains at a slight interval between the outer electrode and the dielectric for a long time, corrosion occurs on the electrode. In the present invention, ozone flows out from both ends of the outer electrode and remains. Since there is no conventional corrosion action is reduced.
상기 제 1 및 제 2 발명의 외측방전부의 외측전극은 통상으로서 통상의 유전체의 외측에 끼워 놓아져 있는데, 이 외측전극에 다수의 소구멍을 설치할 수 있다. 상기한 바와 같이 외측전극과 유전체의 사이에는 약간의 간격이 존재하는데, 외측전극에 다수의 소구멍을 설치하면 소구멍의 에지부를 통하여 2차방전작용이 더욱증대한다. 그리고 2차방전으로 발생한 오존 등의 매체는 소구멍으로부터 외측전극의 반직경방향의 바깥쪽으로 유출될 수 있기 때문에 약간의 간격과 소구멍에 의하여 발생하는 매체가 제 1, 제 2 발명보다 더욱 증대한다. 이 매체는 외측전극의 외측을 유통하는 매질과 함께 하류로 유송(流送)되기 때문에 봉지체에 설치한 배출로로부터 보다 많은 매체가 유출되어 매체의 발생수율이 향상한다.The outer electrodes of the outer discharge portions of the first and second inventions are usually sandwiched outside the normal dielectric, and a large number of small holes can be provided in the outer electrodes. As described above, there is a slight gap between the outer electrode and the dielectric. If a plurality of small holes are provided in the outer electrode, the secondary discharge action is further increased through the edges of the small holes. In addition, since the medium such as ozone generated by the secondary discharge can flow outward from the small hole to the outside in the semi-diameter direction of the outer electrode, the medium generated by the slight gap and the small hole increases more than the first and second inventions. Since this medium flows downstream with the medium which distributes the outer side of an outer electrode, more medium flows out from the discharge path provided in the sealing body, and the yield of a medium improves.
이하 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조해서 설명한다. 도 1은 실시형태의 저온플라즈마발생장치의 주요단면도이다. “1”은 유리보호관이며, 그 내부에 외측방전부(4)와 내측방전부(7)가 동심원상으로 설치되어 있다. 또한 도시한 예에서는 원형단면의 것을 나타내고 있는데, 직사각형상 등 다른 형상의 단면으로 해도 좋다. 외측방전부(4)는 원통상의 외측전극(2)의 내측에 원통상의 유전체(3)를 끼워 놓은 것으로 이루어진다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described with reference to drawings. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a principal cross section of the low temperature plasma generation apparatus of embodiment. "1" is a glass protective tube, and the outer discharge part 4 and the inner discharge part 7 are provided concentrically in the inside. In addition, although the example of a circular cross section is shown in the example of illustration, it is good also as a cross section of another shape, such as a rectangular shape. The outer discharge portion 4 consists of a cylindrical dielectric 3 sandwiched inside the cylindrical outer electrode 2.
내측방전부(7)는 원통상의 내측전극(6)의 외측에 원통상의 유전체(5)를 끼워 놓은 것으로 이루어진다. 유리(석영유리)보호관(1)과 외측방전부(4)의 사이 및 외측방전부(4)와 내측방전부(7)의 사이에는 각각 소정 치수의 외측의 공간(8), 내측의 공간(9)이 형성되고, 공기, 또는 산소와 같은 매질, 발생한 매체가 유통할 수 있도록 되어 있다.The inner discharge portion 7 is formed by sandwiching the cylindrical dielectric 5 on the outer side of the cylindrical inner electrode 6. Between the glass (quartz glass) protective tube 1 and the outer discharge part 4 and between the outer discharge part 4 and the inner discharge part 7, the outer space 8 and the inner space ( 9) is formed, and a medium such as air or oxygen and a generated medium can be distributed.
상기 보호관(1), 외측방전부(4), 내측방전부(7)의 양단은 봉지체(10a, 10b)에 의해 봉지되고, 한쪽의 봉지체(10a)내에는 공기, 또는 산소 등의 매질을 도입하는 도입로(11)와 발생한 매체를 배출하는 배출로(12)가 설치되어 있다. 도입로(11)는 도입실(13)을 통하여 외측의 공간(8)에 연통하고, 배출로(12)는 배출실(14)을 통하여 내측의 공간(9)에 연통하고 있다. 또 반대측의 봉지체(10b)내에서는 접속공간(15)을 통하여 외측의 공간(8)을 내측의 공간(9)에 접속하고 있다.Both ends of the protective tube 1, the outer discharge part 4, and the inner discharge part 7 are sealed by encapsulation bodies 10a and 10b, and a medium such as air or oxygen is contained in one encapsulation member 10a. An introduction passage 11 for introducing the gas and a discharge passage 12 for discharging the generated medium are provided. The introduction passage 11 communicates with the outer space 8 through the introduction chamber 13, and the discharge passage 12 communicates with the interior space 9 via the discharge chamber 14. Moreover, in the sealing body 10b of the opposite side, the outer space 8 is connected to the inner space 9 via the connection space 15.
내측방전부(7)의 내측전극(6)과 외측방전부(4)의 외측전극(2)에는 전원(P)으로부터 고주파의 고전압이 인가되고, 양 전극(2∼6)간에서 유전체(3, 5)를 통하여 방전이 실시된다. 도입로(11)에는 에어펌프(F), 또는 산소봄베(도시 생략)로부터공기, 또는 산소가 보내어지며, 이들 매질이 외측의 공간(8), 내측의 공간(9)을 유통하는 사이에 방전작용에 의해 분해되어 오존 등의 매체를 발생시키고, 배출로(12)로부터 배출된다.A high frequency high voltage is applied from the power supply P to the inner electrode 6 of the inner discharge part 7 and the outer electrode 2 of the outer discharge part 4, and the dielectric material 3 is formed between the two electrodes 2-6. And 5) discharge is carried out. Air or oxygen is sent to the introduction passage 11 from an air pump F or an oxygen cylinder (not shown), and discharges between these media through the outer space 8 and the inner space 9. It is decomposed by the action to generate a medium such as ozone and is discharged from the discharge path 12.
상기 외측방전부(4)의 외측전극(2)은 유전체(3)의 외측에 끼워맞추어져 놓여지는데, 그 때 유전체(3)의 표면에 밀착시키기 때문에 외측전극(2)에는 이 예에서는 도전성을 갖는 금속재로서 스테인레스파이프를 사용하여 도 2의 단면에 나타내는 바와 같이 그 둘레상의 1군데에서 긴쪽방향을 따른 절단선으로 절단한 일부절개원형단면의 것을 유전체(3)의 외측에 덮어씌우도록 하여 안쪽방향으로 수축하려 하는 탄성으로 밀착하도록 장착한다. 반대로 내측방전부의 내측전극(6)도 마찬가지로 스테인레스파이프를 사용하여 그 둘레상의 1군데를 긴쪽방향을 따른 절단선으로 절단한 일부절개원형단면의 것을 유전체(5)의 내측에 장착하고, 파이프의 바깥쪽방향으로 퍼지려 하는 탄성에 의해 유전체(5)에 밀착, 끼워 놓음한다.The outer electrode 2 of the outer discharge part 4 is fitted to the outer side of the dielectric 3, and since the outer electrode 2 is in close contact with the surface of the dielectric 3, the outer electrode 2 is electrically conductive in this example. As shown in the cross section of FIG. 2 using a stainless steel material having a metal material, a portion of a circular cut section cut in a cut line along the longitudinal direction at one place on the circumference thereof is covered with the outer side of the dielectric material 3 inwardly. Mount it so that it is in close contact with elasticity to shrink. On the contrary, the inner electrode 6 of the inner discharge part is similarly mounted in the dielectric 5 with a part of a circular cut-out cross section obtained by cutting one line on the circumference with a cutting line along the longitudinal direction using a stainless pipe. It adheres and sticks to the dielectric material 5 by elasticity to spread outward.
또한 유전체(3, 5)는 어느 쪽이나 유리유전체, 또는 세라믹스유전체 등으로 만들어져 있다. 또 봉지체(10a, 10b)는 무기계, 또는 유기계의 접착제를 고형화한 것으로 이루어진다. 또 도 3, 도 4에 나타내는 바와 같이 외측전극(2)에는 다수의소구멍(2a)이 무작위로 설치되어 있다. 2차방전에 의한 생성매체를 외측의 공간(8)으로 방출하기 위함이다. 다수의 소구멍(2a)은 외측전극(2)으로부터 뚫어 설치되는 소구멍의 전체면적을 뺀 면적이 내측전극(6)의 외주면적, 또는 그 이상으로 되도록 가공된다.The dielectrics 3 and 5 are both made of a glass dielectric or a ceramic dielectric. Moreover, the sealing bodies 10a and 10b consist of solidifying the inorganic adhesive or the organic adhesive. 3 and 4, the outer electrode 2 is provided with a large number of small holes 2a at random. This is for discharging the generated medium by the secondary discharge into the outer space 8. The plurality of small holes 2a are processed so that the area obtained by subtracting the entire area of the small holes drilled from the outer electrode 2 is equal to or larger than the outer peripheral area of the inner electrode 6.
이와 같은 외측전극(2)은 도 4에 나타내는 바와 같이 스테인레스박판에 미리 다수의 소구멍(2a)의 총면적이 상기한 비율의 면적으로 되도록 소구멍의 크기, 수, 배치를 결정하여 에칭처리에 의해 뚫어 설치하고, 그 박판을 롤에 의해 구부림가공하여 일부절개원형단면의 파이프로서 형성한다. 이렇게 하여 형성된 외측전극(2)은 상기와 같이 유전체(3)의 외주에 밀착, 끼워 놓음되기 때문에 양자의 사이에는 간격이 원칙적으로는 거의 발생하지 않는다.As shown in Fig. 4, the outer electrode 2 is installed in a stainless steel plate by determining the size, number, and arrangement of the small holes so that the total area of the plurality of small holes 2a is in the area of the above ratio. The thin plate is then bent by a roll to form a pipe of a partially cut circular cross section. Since the outer electrode 2 formed in this way is closely attached to the outer periphery of the dielectric 3 as described above, a gap is almost never generated between them.
그러나 실제로는 제작상의 치수공차가 양자에 있기 때문에 도 3의 단면에 나타내는 바와 같이 극히 약간의 공차간격이 존재한다. 이와 같은 공차간격과 소구멍의 단면으로부터 후술하는 바와 같이 2차방전작용에 의해 오존과 같은 매체가 생성되고, 이들 매체는 다수의 소구멍(2a)으로부터 외측의 공간(8)으로 방출된다.In reality, however, there are only a few tolerance intervals, as shown in the cross section of FIG. As described later, a medium such as ozone is generated from the cross section of the tolerance interval and the small holes, and these media are discharged from the plurality of small holes 2a to the outer space 8.
이상과 같이 구성한 실시형태의 저온플라즈마발생장치는 다음과 같이 작용한다. 저온플라즈마발생장치는 양 전극간에 고전압을 인가하면 유전체에 의해 방전이 억제되어 전자온도는 초고온에 도달하지만, 분자의 온도는 대략 상온(常溫)으로 유지되기(저온플라즈마) 때문에 이와 같이 불리우는데, 일반적으로는 오존발생장치, 또는 오조나이저라 불리운다. 이하에서는 오존발생장치로서 설명한다.The low temperature plasma generating device of the embodiment configured as described above functions as follows. Low-temperature plasma generator is called as above because high voltage is applied between both electrodes, discharge is suppressed by dielectric and electron temperature reaches super high temperature, but molecular temperature is kept at room temperature (low temperature plasma). It is called ozone generator, or ozonizer. Hereinafter, the ozone generating device will be described.
에어펌프(F) 등으로부터 보내어지는 공기, 또는 산소 등의 매질은외측공간(8)을 지나서 접속공간(15)에서 보냄방향이 반전되어 내측공간(9)내에 보내어지고, 배출실(14)을 거쳐서 배출로(12)로부터 배출된다. 상기 매질이 유통하는 사이에 외측방전부(4)와 내측방전부(7)에 인가되어 있는 고전압에 의해 외측전극(2)과 유전체(3)의 사이의 극히 약간의 공차간격과 소구멍의 단면으로부터 2차방전작용이 발생한다.The medium such as air or oxygen sent from the air pump F or the like passes through the outer space 8 and is sent to the inner space 9 by inverting the direction of sending from the connection space 15 to the discharge chamber 14. It discharges from the discharge path 12 via. Due to the high voltage applied to the outer discharge portion 4 and the inner discharge portion 7 while the medium flows, a slight gap between the outer electrode 2 and the dielectric 3 and a small hole cross section Secondary discharge action occurs.
이 2차방전작용은 전극(2)에 설치된 다수의 소구멍(2a)의 에지부와 유전체(3)의 사이에 생성되는 코로나방전작용에 의한 것이며, 이 2차방전작용에 의해 약간의 간격과 소구멍단면으로부터 공기중의 산소를 분해하여 오존을 발생하고, 발생한 오존은 다수의 수구멍(2a)으로부터 외측의 공간(8)으로 유출된다. 외측의 공간(8)으로 유출된 오존은 외측의 공간(8)을 유통하는 공기, 또는 산소와 함께 내측의 공간(9)으로 흐른다.This secondary discharge action is caused by a corona discharge action generated between the edges of the plurality of small holes 2a provided in the electrode 2 and the dielectric 3, and by this secondary discharge action, some gaps and small holes are caused. Ozone is generated by decomposing oxygen in the air from the cross section, and the generated ozone flows out of the plurality of holes 2a into the outer space 8. Ozone flowing out of the outer space 8 flows into the inner space 9 together with air or oxygen passing through the outer space 8.
내측의 공간(9)의 긴쪽방향을 따라서 이동하는 사이에 양 전극(2, 6)의 무성방전작용에 의해 분해되어 오존이 생성되고, 생성된 오존은 오존농도가 증대하면서 유입측의 봉지체(10a)쪽으로 흐른다. 이 매체가 내측의 공간(9)의 봉지체(10a)측단까지 진행하면 그 사이에 방전작용으로 증대한 오존농도는 방전평형상태에 도달하여 오존농도가 일정 이상으로 증가하지 않는 상태로 된다.During movement along the longitudinal direction of the inner space 9, it is decomposed by the silent discharge action of both electrodes 2 and 6 to generate ozone, and the generated ozone is encapsulated on the inlet side while the ozone concentration increases. To 10a). When the medium proceeds to the side end of the encapsulation body 10a of the inner space 9, the ozone concentration increased due to the discharging action reaches the discharge equilibrium state and the ozone concentration does not increase more than a certain level.
이와 같은 상태에서는 종래의 오존발생장치의 경우 방전평형상태로 되는 하류측단부근이 특히 크게 발열하여 온도상승하는데, 이 실시형태에서는 봉지부(10a)의 내부에 외측의 공간(8)에 연통하는 도입실(13)이 설치되어 있기 때문에 외부로부터 도입되는 공기, 또는 산소 등의 매질에 의하여 방전부가 전체적으로 냉각된다. 따라서 하류측단부근에서의 온도상승도 크게 억제된다. 예를 들면 도시한 장치에서 20℃의 실온으로 연속 3시간 통전해도 외부의 유리보호관(1)의 온도는 송풍량 51/min의 조건에서 55℃로 온도상승하는데 지나지 않는다. 이 때문에 단시간에서의 운전에서는 냉각의 필요는 없다. 1차방전에 의한 온도상승은 내, 외전극 함께 유리유전체를 거친 방전이기 때문에 매우 완만하며, 온도상승에 영향을 주지 않는다고 생각된다.In such a state, in the case of the conventional ozone generating apparatus, the downstream end near the discharge equilibrium heats up particularly largely, and the temperature rises. In this embodiment, an introduction is performed in communication with the outer space 8 inside the sealing portion 10a. Since the seal 13 is provided, the discharge part is cooled as a whole by a medium such as air or oxygen introduced from the outside. Therefore, the temperature rise near the downstream end is also greatly suppressed. For example, even if it energizes for 3 hours continuously at room temperature of 20 degreeC in the shown apparatus, the temperature of the outer glass protective tube 1 only increases in temperature to 55 degreeC on the condition of air flow amount 51 / min. For this reason, there is no need for cooling in a short time of operation. The temperature rise due to the primary discharge is very slow because the discharge is passed through the glass dielectric together with the inner and outer electrodes, and it is considered that it does not affect the temperature rise.
또 외측전극(2)과 유전체(3)의 사이의 2차방전에 의한 오존생성량은 공기, 또는 산소의 송풍량에 비하여 적고, 또 소구멍단면이 송풍의 저항으로 되어 냉각이 촉진되기 때문에 질소산화물은 측정되지 않는다. 따라서 질소산화물에 의해 전극(2)이나 배선 등에 녹을 발생하지 않게 되어 전극 등의 장기사용에 의한 악화가 발생하지 않게 된다.In addition, the amount of ozone generated by the secondary discharge between the outer electrode 2 and the dielectric 3 is smaller than that of air or oxygen blowing, and the nitrogen oxides are measured because the small pore section becomes the resistance of blowing and promotes cooling. It doesn't work. Therefore, rust does not occur in the electrode 2 or wiring due to nitrogen oxides, and deterioration due to long-term use of the electrode or the like does not occur.
상기의 제 1 실시형태에서는 도입로(11)와 배출로(12)를 한쪽의 봉지체(10a)내에 설치했지만, 도 5에 나타내는 제 2 실시형태와 같이 다른쪽의 봉지체(10b)에 도입로(11)를 설치하고, 한쪽의 봉지체(10a)에 배출로(12)를 설치하도록 할 수도 있다. 이 예에서는 도입로(11)로부터 도입된 공기, 또는 산소 등의 매질은 연통실(15)을 통하여 외측과 내측의 공간(8, 9)의 양쪽으로 흐르고, 봉지체(10a)에 설치된 또 한쪽의 연통실(13′)에 의해 합류하여 배출로(12)로부터 배출된다.In the first embodiment described above, the introduction passage 11 and the discharge passage 12 are provided in one sealing body 10a, but are introduced into the other sealing body 10b as in the second embodiment shown in FIG. The furnace 11 may be provided, and the discharge path 12 may be provided in one sealing body 10a. In this example, a medium such as air or oxygen introduced from the introduction passage 11 flows to both of the outer and inner spaces 8 and 9 through the communication chamber 15 and is provided on the sealing body 10a. Is joined by the communication chamber 13 'and discharged from the discharge passage 12.
그 밖의 구성에 대해서는 제 1 실시형태와 기본적으로 같으며, 동일한 부호를 붙여서 설명은 생략한다. 이 예에서는 도입로(11)가 배출로(12)와 반대측에 설치되어 있는데, 방전부에 대하여 전체적으로 온도상승을 제 1 실시형태와 같이 도입로(11)로부터의 공기, 또는 산소에 의한 매질의 유입으로 냉각하기 때문에 2차방전에 의한 오존 등의 매체의 생성은 제 1 실시형태와 똑같이 외측전극(2)과 유전체(3)의 사이의 공차간격 및 다수의 소구멍으로 실시되므로 높은 수율로 얻어지는 점은 제 1 실시형태와 똑같다.The rest of the configuration is basically the same as in the first embodiment, and the same reference numerals are used for description thereof. In this example, the introduction passage 11 is provided on the side opposite to the discharge passage 12. As a whole, the temperature rise is increased with respect to the discharge portion, as in the first embodiment. Because of cooling by inflow, generation of a medium such as ozone due to secondary discharge is performed in a high yield since the gap between the outer electrode 2 and the dielectric 3 and a large number of small pores are performed as in the first embodiment. Is the same as that of the first embodiment.
상기 제 1, 제 2 실시형태에서는 외측전극(2)에는 다수의 소구멍을 설치하고 있지만, 이들 소구멍은 생략할 수 있다. 다수의 소구멍을 설치하지 않는다고 하면 소구멍의 에지부를 통하여 2차방전에 의한 오존 등의 매체를 발생시킬 수는 없다. 그러나 외측전극(2)과 유전체(3)의 사이에 교차간격이 실제로는 존재하는 점은 같으며, 이 교차간격에 포함되는 공기, 또는 산소에 2차방전작용이 미쳐서 오존 등의 매체가 발생하는 것은 제 1, 제 2 실시형태와 같다.In the first and second embodiments, many small holes are provided in the outer electrode 2, but these small holes can be omitted. If a large number of small holes are not provided, a medium such as ozone due to secondary discharge cannot be generated through the edge portion of the small holes. However, the fact that the crossing interval is actually present between the outer electrode 2 and the dielectric 3 is the same. The secondary discharge action is exerted on the air or oxygen included in the crossing interval to generate a medium such as ozone. The thing is the same as that of 1st, 2nd embodiment.
상기 공차간격에 발생한 매체는 외측전극(2)의 양단으로부터 조금씩 외부로 누출되어서 외측전극(2)의 외측을 유통하는 공기, 또는 산소 등의 매질에 포함되어 하류로 유송된다. 따라서 다수의 소구멍이 없어도 약간씩의 매체는 하류측으로 보내어진다. 또한 상기한 바와 같이 외측공간(8)을 흐르는 매질의 냉각효과에 의하여 내측전극(6)내에서는 1차방전에 의한 매체의 발생이 많아지는 것은 제 1, 제 2 실시형태와 똑같다. 이 때문에 전체로서 매체의 발생수율이 종래예에 비하여 향상하는 것은 명백할 것이다.The medium generated in the tolerance interval leaks out little by little from both ends of the outer electrode 2, and is contained in a medium such as air or oxygen flowing through the outer side of the outer electrode 2 and flowed downstream. Thus, even without a large number of small pores, some medium is sent downstream. As described above, the generation of the medium due to the primary discharge in the inner electrode 6 due to the cooling effect of the medium flowing through the outer space 8 is the same as in the first and second embodiments. For this reason, it will be clear that the generation yield of a medium as a whole improves compared with the conventional example.
이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 저온플라즈마발생장치는 보호부재내에 소정의 공간을 두고, 외측방전부와 내측방전부를 동심상으로 설치하여 양단을봉지체로 봉지하고, 한쪽의 봉지체의 도입로로부터 매질을 도입하여 각 공간을 유통시키며, 양 전극의 방전작용으로 발생하는 매체를 다른쪽의 봉지체에 설치한 배출로로부터 배출하도록 했기 때문에 각 공간을 매질이 유통하여 양 전극의 방전작용으로 매질을 분해해서 오존 등의 매체를 발생하는 사이에 외측공간을 지나는 매질에 의해 냉각되어 내측공간에서의 1차방전에 의한 매체발생이 매체의 포화상태를 늦추게 함으로써 발생수율이 향상하고, 또한 외측방전부의 외측의 공간으로는 외측방전부의 전극과 유전체의 약간의 간격에 2차방전으로 발생하는 매체가 외측전극의 양단으로부터 유출하여 배출로로 배출되고, 이 때문에 1차방전에 의한 매체의 발생만이 아니라 2차방전에 의해 생기는 매체도 추가됨으로써 고수율로 오존 등의 매체를 발생시킬 수 있다는 현저한 효과가 얻어진다.As described in detail above, the low-temperature plasma generating device of the present invention has a predetermined space in the protection member, installs the outer discharge portion and the inner discharge portion concentrically, seals both ends with an encapsulation body, and introduces one encapsulation body from the introduction path. The medium was introduced to distribute each space, and the medium generated by the discharge action of the positive electrode was discharged from the discharge path installed in the other encapsulation body, so the medium flows through each space to discharge the medium by the discharge action of the positive electrode. It is cooled by the medium passing through the outer space between the decomposition and generation of the medium such as ozone, and the generation of the medium by the primary discharge in the inner space slows the saturation of the medium, thereby improving the yield. In the space outside of the medium, a medium generated by the secondary discharge at a slight distance between the electrode of the outer discharge portion and the dielectric is provided at both ends of the outer electrode. Outflow is discharged to the discharge, because of the remarkable effect of being able to generate a high-medium such as ozone in a high yield by being not only the generation of the media added to the medium resulting from the second discharge by the first discharge is obtained.
또 상기 발생장치에 있어서, 한쪽의 봉지체에 설치한 도입로를 외측의 공간에 연통시켜서 도입되는 매질을 다른쪽의 봉지체내에서 흐름을 반전시켜서 내측의 공간에 유통시키고, 내측의 공간에 연통하도록 한쪽의 봉지체에 설치한 배출로로부터 외측과 내측의 공간을 매질이 유통하는 사이에 양 전극의 방전작용으로 매질을분해하여 발생한 매체를 배출하도록 하면, 상기 발명과 똑같이 1차방전 및 2차방전에 의해 발생하는 매체의 배출로 오존 등의 매체를 더욱 고수율로 발생시킬 수 있다는 효과가 얻어진다. 따라서 종래 방전부의 외측에 냉각핀을 설치하여 송풍장치에 의해 냉각하는 등의 수단이 불필요하게 되어 매우 심플하고 경제적 비용으로 제작할 수 있다는 잇점이 얻어진다.In the generator, the introduction path provided on one of the encapsulation bodies is communicated with the outer space so that the medium to be introduced is inverted in the other encapsulation body to flow in the inner space and communicate with the inner space. If the medium generated by dissolving the medium by discharge action of the positive electrode is discharged from the discharge path provided in one encapsulation medium between the outside and the inside of the medium, the primary discharge and the secondary discharge are discharged in the same manner as in the above invention. The effect of being able to generate | occur | produce a medium, such as ozone, with a higher yield by discharge | emission of the medium produced | generated by Therefore, the advantage of providing a cooling fin on the outside of the conventional discharge section, such as cooling by a blower, and the like is unnecessary, which makes it possible to produce a very simple and economical cost.
또한 상기 어느 쪽인가의 발생장치에 있어서, 외측전극의 통상체에 다수의소구멍을 설치한 경우 다수의 소구멍의 에지부분에서의 코로나방전에 의한 2차방전작용으로 오존 등의 매체가 생성되고, 소구멍으로부터 외측공간으로 매체가 유출되어 내측공간에서의 1차방전에 의한 매체에 합류하며, 이 때문에 더욱 매체의 발생수율이 향상한다는 효과가 얻어진다.In any of the above generating apparatuses, when a plurality of small holes are provided in the ordinary body of the outer electrode, a medium such as ozone is generated by secondary discharge action by corona discharge at the edges of the plurality of small holes. The medium flows out from the outer space to join the medium by the primary discharge in the inner space, thereby achieving an effect of improving the yield of the medium.
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