KR100381273B1 - 격벽을 갖는 서포터를 구비한 오존발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 격벽을 갖는 서포터를 구비한 오존발생장치에 관한 것으로서, 접지가 잡혀서 외부적으로 안전한 유도전극과, 상기 유도전극의 대략 중앙부에 설치되는 유전체와, 상기 유전체의 상면에 설치되는 방전전극으로 구성된 반응기와, 상기 반응기를 내부에 설치하여 오존발생공간을 형성하는 본체와, 상기 본체의 대략 중앙부에 설치되어 반응기 간의 거리를 유지시켜주고 기체의 흐름방향을 가로지르며 내부공간을 구획하는 적어도 하나 이상의 격벽부재를 갖는 서포터와, 상기 유도전극과 방전전극 간의 높이를 일정하게 유지시켜 주는 스페이서 및 상기 방전전극의 전·후·좌·우 움직임을 막아주는 가이드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 격벽을 갖는 서포터를 구비한 오존발생장치는 서포터에 다수의 공간을 형성하도록 구획 형성시킴에 따라 유체가 흐르는 속도를 낮추어서 방전공간을 경험하는 시간이 늘어나게 됨은 물론, 유체가 구획된 공간 내에 골고루 분포할 수 있게 되며, 격벽부재를 통과할 때는 방전전극과 유전체 사이의 방전공간을 통해서만 흐르게 되어 오존의 발생량이 증가하게 된다.

Description

격벽을 갖는 서포터를 구비한 오존발생장치{Ozone Generator with Flow Restrictor}

본 발명은 격벽을 갖는 서포터를 구비한 오존발생장치에 관한 것으로서, 특히 산소 또는 공기 같은 유체(이하 "유체"라 칭함)가 통과하는 통로를 다수의 공간으로 구획되게 형성시켜주어 유체가 서포터의 구획된 공간 내에 위치하면 어느 정도의 압력이 되어야, 즉 어느 정도의 시간이 지나야 다음 공간으로 이동하게 되어 방전장을 경험하는 시간이 늘어나고, 또한 격벽을 지날 때는 모든 유체가 전극간을 지나므로 모든 유체가 방전장을 경험하는 격벽을 갖는 서포터를 구비한 오존발생장치에 관한 것이다.

일반적으로 오존은 O + O₂→ O₃①로 발생된다.

또한, O₃+ O → 2O₂②로 해리되므로 오존의 발생량은 ①과 ②의 반응을 합친 오존발생량 Y(O₃) = K₁* ① - K₂* ② (K : 반응계수)가 되고 K₁과 K₂의 반응계수를 잘 조절하면 오존발생량 Y(O₃)가 최대가 된다. 그러므로, K₁을 최대로 하고 K₂를 최소화할 필요가 있는데, K₁을 높이려면 유체가 방전공간에 균일하고 충분히 노출되어야 한다.

오존은 화학적으로 원자간의 결합력이 대단히 취약하여 불안정하게 존재하는것으로서, 염소의 7배정도 강한 산화력과 살균력을 가지며, 박테리아 등과 같은 세균을 멸균시키고 곰팡이 등 균류가 번식하는 것을 방지하는 효과를 갖는다.

또한, 탈취 기능도 있어서 유취물을 분해시켜 냄새를 제거하는 성질을 갖는다.

상술한 오존은 다양한 분야에 오폐수 처리, 살균, 탈취 용도로 많이 이용되고 있다.

특히, 반도체 소자의 고집적화 및 초미세 패턴화가 진행됨에 따라 공정기술이 복잡해지면서 공정수가 증가하고, 절연막의 두께가 얇아지며, 고품질의 제품이 요구되면서 데미지(damage)에 대한 문제가 크게 대두되고 있으며, 공정 중 사용되는 화학적 환경 오염을 제거하는 반도체 제조공정에 적용되어진다.

상술한 바와 같은 성향을 갖는 오존은 전해화학법, 광화학법, 고주파 전개법, 방사선조사법, 유전체장벽방전 등의 방법으로 생성될 수 있으며, 특히 유전체 장벽방전법의 경우는 일반유리관에 두 전극을 설치하여 고전압을 인가하고 내부에 산소를 포함하는 기체를 흘려서 오존을 생성하는 방법으로서, 그 구성은 도 1에 도시된 바와 같다.

상기 도면에 도시된 바와 같이 두 개의 금속전극 (1,2) 사이에 유전체(3)를 게재하고 거기에 교류전압을 인가하면 방전이 일어난다. 이것을 유전체 장벽방전이라고 한다.

그 방전공간에 산소 또는 공기를 흘려주면 미소방전에 의하여 생겨난 산소원자가 산소분자와 결합하여 오존이 발생한다.

본 발명의 목적은 대칭되게 마주 보고 있는 두 반응기 사이에 있는 서포터에 다수의 공간을 형성하도록 구획 형성시킴에 따라 유체가 흐르는 속도를 낮추어서 방전공간을 경험하는 시간이 늘어나게 됨은 물론, 유체가 구획된 공간 내에 골고루 분포할 수 있게 되며, 격벽부재를 통과할 때는 방전전극과 유전체 사이의 방전공간을 통해서만 흐르도록 하는 서포터를 구비한 오존발생장치를 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 접지가 잡혀서 외부적으로 안전한 유도전극과, 상기 유도전극의 대략 중앙부에 설치되는 유전체와, 상기 유전체의 상면에 설치되는 방전전극으로 구성된 반응기와, 상기 반응기를 내부에 설치하여 오존발생공간을 형성하는 본체와, 상기 본체의 대략 중앙부에 설치되어 반응기 간의 거리를 유지시켜주고 기체의 흐름방향을 가로지르며 내부공간을 구획하는 적어도 하나 이상의 격벽을 갖는 서포터와, 상기 유도전극과 방전전극 간의 높이를 일정하게 유지시켜 주는 스페이서 및 상기 방전전극의 전·후·좌·우 움직임을 막아주는 가이드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 오존발생장치의 구성을 개략적으로 도시한 구성도.

도 2는 본 발명에 의한 격벽을 갖는 서포터를 구비한 오존발생장치의 구성을 도시한 분리 사시도.

도 3은 본 발명에 의한 격벽을 갖는 서포터를 구비한 오존발생장치의 구성을 도시한 측면도.

도 4는 본 발명에 의한 격벽을 갖는 서포터를 구비한 오존발생장치의 스페이서를 확대해서 도시한 확대도.

도 5는 본 발명에 의한 격벽을 갖는 서포터를 구비한 오존발생장치 및 종래의 오존발생장치에 대한 오존발생량(O₃) - 인가전압(V) 선도를 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 본체 20 : 서포터

21 : 서포터몸체 22 : 격벽

23, 24 : 개구부 30 : 반응기

31 : 유도전극 32 : 유전체

35 : 방전전극

이하, 첨부도면 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 대한 구성 및 작용에 대해서 설명한다.

상기 도면에 도시한 바와 같이 내부에 모든 구성 요소를 포함하는 사각틀 형태를 갖는 본체(10)가 있고, 상기 본체(10)의 대략 중앙 부분에는 서포터(20)가 설치되며, 상기 서포터(20)를 중심으로 반응기(30)가 쌍을 이루도록 서로 대칭형태로설치된다.

상기 본체(10)의 양측부에는 오존발생에 필요한 산소 또는 공기를 공급하는 공기 유입구(11)가 형성되며, 그 타측면에는 상기 본체(10)의 내부를 통과하며 발생된 오존을 토출시키는 토출구(12)가 형성된다.

상기 반응기(30)는 접지가 잡혀서 외부적으로 안전한 유도전극(31)과, 상기 유도전극(31)의 대략 중앙부에 설치되는 유전체(32)와, 상기 유전체(32)의 상면에 일정높이를 유지시켜 주는 스페이서(spacer)(33)와 전극의 움직임을 막아주는 가이드(guide)(34)를 매개로 설치되는 방전전극(35)으로 구성된다.

상기 서포터(20)는 사각틀을 이루는 서포터몸체(21)와, 상기 서포터몸체(21)의 내부에 형성되어 그 내부 공간을 구획하는 적어도 하나 이상의 격벽(22)과, 유체가 유·출입할 수 있도록 그 양측면에 개구부(23·24)가 형성된다.

상기 개구부(23,24)는 도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이 서포터몸체(21)의 양측을 일부 절개해서 형성시킬 수 있고, 또는 관통홀을 형성시키는 방법 등에 의할 수 있다.

상기 가이드(34) 및 스페이서(33)는 사각틀 형상을 가지며, 상기 스페이서(33)의 중앙부는 상기 방전전극(35)을 받쳐주도록 가로방향으로 길게 적어도 하나의 받침대(33a)가 형성된다.

상기 유도전극(31)과 방전전극(35)은 산화가 잘 되지 않고 전도성이 우수한 금속으로 이루어지며, 유전체(32)는 열적으로는 전도체이면서 전기적으로는 부도체인 예컨데, 세라믹으로 구성된다.

상기 방전전극(35)은 그림에 도시한 바와 같이 일자형의 전극부를 소정의 간격을 두고 형성된 스트라이프 형상으로 구현할 수 있고, 또는 그 전극부가 매트릭스 형태로 서로 교차하는 메쉬 형태로 구현시킬 수도 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 격벽을 갖는 서포터를 구비한 오존발생장치는 먼저, 유도전극(31) 및 방전전극(35)에 교번하는 전압을 인가시키면 방전이 일어난다.

그 방전공간에 본체(10)의 유입구(11)를 통하여 산소 또는 공기를 흘려주면 그 유체는 상기 스페이서몸체(21)에 형성된 개구부(23)를 통해 유입되고, 계속 유입과정을 거치는 동안 그 유입된 유체가 구획된 공간 내에 소정의 양 이상이 되면 격벽부(22)를 타고 넘어 다음 단계의 공간부로 유동하는데, 이때 유체의 흐름은 방전전극(35)과 유전체(32) 사이의 방전장을 통해서만 흐르게 되고, 상술한 원리로 다시 또 유동을 하게 되는 것이다(유체의 진행 방향은 화살표로 표시함).

이와 같이 유체가 유동을 하는 동안 유체는 구획된 공간 내에 소정의 압이 될 때까지 머물러 있게 됨에 따라 방전을 경험하는 시간이 늘어나게 됨은 물론, 유체가 구획된 공간 내에 골고루 분포할 수 있게 되어 오존의 발생은 증가하게 되는 것이다.

또한, 유입된 유체가 구획된 공간 내에 소정의 양 이상이 되면 격벽부(22)를 타고 넘어 다음 단계의 공간부로 유동하는데, 이때 유체의 흐름은 방전전극(35)과 유전체(32) 사이의 방전장을 통해서만 흐르게 되고, 따라서, 오존의 발생량이 증가하게 되는 것이다.

상술한 바와 같은 경로를 따라 유체가 이동함으로써, 미소방전에 의하여 생겨난 산소원자가 산소분자와 결합함으로써 오존이 발생되며, 그 발생된 오존은 토출구를(12)를 통하여 토출된다.

도 5는 본 발명의 격벽부를 갖는 스페이서를 구비한 오존발생장치와 종래의 격벽을 갖는 서포터를 구비한 오존발생장치의 차이를 나타낸 실험결과의 일부이다. 서포터에 격벽이 있을 때와 없을 때를 비교한 것으로서 격벽을 형성했을 때는 격벽을 형성하지 않았을 때보다 약 15% 정도 증가한 오존발생량을 얻을 수 있었다.

상기 도면에서 ○표시선은 본 발명의 오존발생장치에 의한 실험 결과치를 나타내고 있고, □표시선은 종래의 오존발생장치에 의한 실험 결과치를 나타내고 있으며, 가로축은 인가되는 전압(V)을 나타내며, 세로축은 오존발생량(O₃)을 나타낸다.

상술한 바와 같이 본 발명은 서포터에 다수의 공간을 형성하도록 구획 형성시킴에 따라 유체가 흐르는 속도를 낮추어서 방전공간을 경험하는 시간이 늘어나게 됨은 물론, 유체가 구획된 공간 내에 골고루 분포할 수 있게 되며, 방전전극과 유전체 사이의 방전장을 통해서만 흐르게 되어 오존의 발생량이 증가하게 된다.

Claims (4)

1. 접지가 잡혀서 외부적으로 안전한 유도전극과, 상기 유도전극의 대략 중앙부에 설치되는 유전체와, 상기 유전체의 상면에 설치되는 방전전극으로 구성된 반응기;

   상기 반응기를 내부에 설치하여 오존발생공간을 형성하는 본체;

   상기 본체의 대략 중앙부에 설치되어 반응기 간의 거리를 유지시켜주고 기체의 흐름방향을 가로지르며 내부공간을 구획하는 적어도 하나 이상의 격벽을 갖는 서포터;

   상기 유도전극과 방전전극 간의 높이를 일정하게 유지시켜 주는 스페이서 및;

   상기 방전전극의 전·후·좌·우 움직임을 막아주는 가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 격벽을 갖는 서포터를 구비한 오존발생장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 스페이서는 방전전극의 유동을 방지하도록 적어도 하나 이상의 받침대를 가지는 것을 특징으로 하는 격벽을 갖는 서포터를 구비한 오존발생장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 서포터는 내부로 유체를 통과시키도록 그 양측에 개구부가 형성된 것을 특징으로 하는 격벽을 갖는 서포터를 구비한 오존발생장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 반응기는 상기 서포터 상·하측에 서로 대칭되게 1쌍을 이루도록 설치되는 것을 특징으로 하는 격벽을 갖는 서포터를 구비한 오존발생장치.