KR100392509B1 - 오존방전관 및 이를 이용한 오존발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오존발생특성이 가스원료의 투입량에 관계없이 안정화되도록 한 오존방전관 및 그 오존방전관을 이용하여 환경오염을 해소하도록 한 오존발생장치에 관한 것으로, 고주파 전원이 인가되는 일정 형상의 내부 전극, 상기 내부 전극과 일정 간격을 두고서 상기 내부 전극을 감싸는 외부 전극, 상기 내부 전극과 외부 전극간의 무성 코로나방전에 의해 오존을 생성시키는 소정 갭의 방전공간, 방전관 내부전극과 외부전극간 소정 갭을 일정하게 유지시키기 위한 스페이서를 구비한 오존방전관 및 상기 오존방전관에 일정한 고주파 전원을 제공하는 전원공급수단을 구비하여, 고기압 영역의 오존방전관에 고주파 전원을 인가함으로써 오존발생특성이 가스원료의 투입량에 관계없이 안정화시키는 매우 유용한 발명인 것이다.

Description

오존방전관 및 이를 이용한 오존발생장치{An ozone discharge tube and an ozone generation apparatus using it}

본 발명은 오존방전관 및 이를 이용한 오존발생장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기적 무성방전에 의하여 고농도의 오존을 발생시키도록 한 오존방전관 및 그 오존방전관을 이용한 오존발생장치에 관한 것이다.

산업사회의 발달로 산업폐수, 농경지 및 골프장 유출수 등에 의해 오염물질이 다양화되어 수질오염이 심각하고, 대기오염 등이 국제환경 파괴문제로 부각되고 있다.

이와 관련하여 토쿄(Tokyo)의정서에 명시된 것처럼 환경규제가 더욱 강화됨에 따라 발암물질 등 2차 오염이 발생되지 않는 오존발생 시스템의 개발에 비상한 초점을 두고 있다.

종래의 오존발생방식은 주로 연면방전에 의한 무성방전 방식을 사용하였고, 방전관 압력이 대기압 이하이며, 전원은 중주파로써 오존발생특성이 가스원료의 투입량에 따라 불안정하므로 오존발생 성능면에서 크게 낙후되어 있다.

도 1은 종래의 오존발생방식을 설명하기 위해 채용된 도면으로서, 방전관은 2중 원통형 동축구조로 되어 있다. 중심 전극은 파이렉스(pyrex) 유리내부에 알루미늄을 코팅한 유리 일체형이고, 외부 전극은 스테인레스 원통형 전극으로 주로 대기압 이하에서 사용된다.

도 1에 도시된 종래의 오존방전관은 2전극/1방전갭 형태인 방전관 구조로서, 중심 전극과 외부 전극간에 1KHz 정도의 중주파의 전원을 인가하여 오존을 발생시킨다.

이러한 종래의 오존방전관은 오존발생특성이 오존방전관 내부에서 발생하는 열에 의하여 크기 좌우되므로 방전관 외부에 별도의 냉각 시스템을 취부한다.

특히, 이러한 오존방전관을 채용한 종래의 오존발생장치는 방전관 압력이 대기압 이하이며, 전원은 중주파이고, 오존발생특성이 가스원료의 투입량에 따라 민감하게 반응하여 불안정하다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 오존발생특성이 가스원료의 투입량에 관계없이 안정화되도록 한 오존방전관을 제공함에 그 목적이 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 오존발생특성이 가스원료의 투입량에 관계없이 안정화되는 오존방전관을 이용하여 환경오염을 해소하도록 한 오존발생장치를 제공함에 있다.

도 1은 종래의 오존발생방식을 설명하기 위해 채용된 도면,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 오존방전관의 구성을 도시한 도면,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제작된 오존방전관의 형태를 도시한 도면,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 오존발생장치의 구성을 도시한 도면,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 오존발생장치가 하우징내에 취부된 예이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 내부 전극 12 : 외부 전극

14 : 유전체 16 : 스페이서

18 : 오존배기용 튜브 20 : 전원공급부

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오존방전관은, 고주파 전원이 인가되는 도전성의 스크류형 봉형상인 내부 전극; 상기 내부 전극과 일정 간격을 두고서 상기 내부 전극을 감싸는 유전체; 상기 유전체의 외측에 설치된 외부 전극; 상기 내부 전극과 외부 전극간의 무성 코로나방전에 의해 오존을 생성시키는 소정 갭의 방전공간; 및 상기 유전체와 상기 내부전극 사이에서 상기 방전공간의 간격을 일정하게 유지하고 방전관 내부의 온도상승을 억제시키는 헬리컬 코일 형상의 스페이서를 구비한다.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 오존발생장치는, 고주파 전원이 인가되는 도전성의 스크류형 봉형상인 내부 전극과, 상기 내부 전극과 일정 간격을 두고서 상기 내부 전극을 감싸는 유전체와, 상기 유전체의 외측에 설치된 외부 전극과, 상기 내부 전극과 외부 전극간의 무성 코로나방전에 의해 오존을 생성시키는 소정 갭의 방전공간, 및 상기 유전체와 상기 내부전극 사이에서 상기 방전공간의 간격을 일정하게 유지하고 방전관 내부의 온도상승을 억제시키는 헬리컬 코일 형상의 스페이서를 구비한 오존방전관; 및 상기 오존방전관에 일정한 고주파 전원을 제공하는 전원공급수단을 구비한다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 오존방전관 및 이를 이용한 오존발생장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 오존방전관의 구성을 도시한 도면으로서, 본 발명의 실시예의 오존방전관은 고주파 전원이 인가되는 스크류(screw)형 스텐레스 봉인 내부 전극(10); 그 내부 전극(10)을 감싸고 접지되는 외부 전극(12); 상기 내부 전극(10)과 외부 전극(12)간을 절연시켜 고전압의 인가가 가능하게 하는 유전체(14); 상기 내부 전극(10)과 외부 전극(12)간의 무성 코로나방전에 의해 오존을 생성시키는 소정 갭(gap)의 방전공간; 및 방전관 내부전극과 외부전극간 소정 갭을 일정하게 유지시켜 원료가스의 유통이 원활하여 방전관 내부의 온도상승을 억제시킴으로써 오존생성 특성을 향상시키는 스페이서(16)를 구비한다.

상기 유전체(14)의 재질은 파이렉스 유리이고, 상기 스페이서(16)는 헬리컬 코일(helical coil)형태이다.

상기 방전공간은 1.5∼3mm의 갭을 유지하고, 상기 외부 전극(12)은 알루미늄 테이프형 또는 구리 테이프형(두께: 0.1mm 이하)이거나 표면이 알루미늄 코팅(300μm이상)처리된다.

상기 오존방전관의 일측단은 오존배기용 튜브(18)에 연결되고, 그 오존방전관의 일측단과 튜브(18)는 상호 단단하게 피팅(fitting)된다.

상기 도 2의 오존방전관은 도 3에서와 같은 형태로 제작된다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 오존발생장치의 구성을 도시한 도면으로서, 본 발명의 실시예의 오존발생장치는 고주파 전원이 인가되는 스크류형 스텐레스 봉인 내부 전극(10), 그 내부 전극(10)을 감싸고 있는 구리 혹은 알루미늄 테이프취부형 외부 전극(12), 상기 내부 전극(10)과 외부 전극(12)간을 절연시켜 고전압의 인가가 가능하게 하는 유전체(14), 상기 내부 전극(10)과 외부 전극(12)간의 무성 코로나방전에 의해 오존을 생성시키는 소정 갭(gap)의 방전공간, 및 방전관 내부전극과 외부전극간 소정 갭을 일정하게 유지시켜 원료가스의 유통이 원활하여 방전관 내부의 온도상승을 억제시킴으로써 오존생성 특성을 향상시키는 스페이서(16)를 구비한 오존방전관; 및 상기 내부 전극(10)과 외부 전극(12)에 접속되고, 20KHz 정도의 고전압(15KV, 100W급)을 발생시켜 상기 오존방전관에 코로나발생용 전원을 제공하는 전원공급부(20)를 구비한다.

여기서, 상기 유전체(14)의 재질은 파이렉스 유리이고, 상기 스페이서(16)는 헬리컬 코일(helical coil)형태이다.

상기 방전공간은 1.5∼3mm의 갭을 유지하고, 상기 외부 전극(12)은 알루미늄 테이프형 또는 구리 테이프형(두께: 0.1mm 이하)이거나 표면이 알루미늄 코팅(300μm이상)처리된다.

상기 오존방전관의 일측단은 튜브(18)에 연결되고, 그 오존방전관의 일측단과 튜브(18)는 상호 단단하게 피팅(fitting)된다.

이어, 본 발명의 실시예에 따른 오존발생장치의 동작에 대해 설명하면 다음과 같다.

오존방전관에 원료가스(산소 혹은 공기)를 흘리면서, 전원공급부(20)에서 오존방전관의 내부 전극(10)과 외부 전극(12) 사이에 20KHz 정도의 고주파 전압을 인가하면 방전공간에서 무성 코로나방전이 발생하여 산소분자(O₂)가 결합되어 오존(O₃)이 생성된다.

이때, 오존방전관 내부의 압력이 대기압 이하일 경우에는 오존발생특성의 변화가 심하겠지만, 본 발명의 실시예에서는 고기압(2기압 이상)으로 유지하므로 코로나생성이 안정화되어 오존생성특성도 일정하게 된다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 오존발생장치가 하우징내에 취부된 예로서,소형의 오존방전관은 용도에 따라 필요한 수만큼 일정 형상의 하우징 내부에 설치된다.

전압은 고주파(20KHz 정도)의 전원이 이용되며 그 전원은 오존방전관의 내부 전극에 동시에 인가되고 외부 전극 역시 일괄적으로 접지된다. 필요 용도(발생량, 농도)에 따라 소정 개수의 오존방전관이 직병렬로 취부된다.

그리고, 오존방전관의 내부를 고압력으로 유지한 후 고주파의 전원을 인가시킴으로써 오존발생특성을 안정화시킨 구조이다.

이때, 오존방전관의 크기 및 개수는 자유롭게 조정가능하다.

이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 고기압 영역의 오존방전관에 고주파 전원을 인가함으로써 오존발생특성이 가스원료의 투입량에 관계없이 안정화된다.

한편, 본 발명은 상술한 실시예로만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 기술사상 역시 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다.

Claims (9)

1. 고주파 전원이 인가되는 도전성의 스크류형 봉형상인 내부 전극;

   상기 내부 전극과 일정 간격을 두고서 상기 내부 전극을 감싸는 유전체;

   상기 유전체의 외측에 설치된 외부 전극;

   상기 내부 전극과 외부 전극간의 무성 코로나방전에 의해 오존을 생성시키는 소정 갭의 방전공간; 및

   상기 유전체와 상기 내부전극 사이에서 상기 방전공간의 간격을 일정하게 유지하고 방전관 내부의 온도상승을 억제시키는 헬리컬 코일 형상의 스페이서를 구비하는 것을 특징으로 하는 오존방전관.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 내부 전극은 스텐레스 재질인 것을 특징으로 하는 오존방전관.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 방전공간의 갭은 1.5∼3mm인 것을 특징으로 하는 오존방전관.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 외부 전극은 상기 유전체의 외측에 취부된 도전성재질의 테이프와, 상기 유전체의 외측에 취부된 도전성재질의 코팅막 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 오존방전관.
5. 고주파 전원이 인가되는 도전성의 스크류형 봉형상인 내부 전극과, 상기 내부 전극과 일정 간격을 두고서 상기 내부 전극을 감싸는 유전체와, 상기 유전체의 외측에 설치된 외부 전극과, 상기 내부 전극과 외부 전극간의 무성 코로나방전에 의해 오존을 생성시키는 소정 갭의 방전공간, 및 상기 유전체와 상기 내부전극 사이에서 상기 방전공간의 간격을 일정하게 유지하고 방전관 내부의 온도상승을 억제시키는 헬리컬 코일 형상의 스페이서를 구비한 오존방전관; 및

   상기 오존방전관에 일정한 고주파 전원을 제공하는 전원공급수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 오존발생장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 내부 전극은 스텐레스 재질인 것을 특징으로 하는 오존발생장치.
7. 제 5항에 있어서,

   상기 고주파 전원은 20KHz의 고전압인 것을 특징으로 하는 오존발생장치.
8. 제 5항에 있어서,

   상기 방전공간의 갭은 1.5∼3mm인 것을 특징으로 하는 오존발생장치.
9. 제 5항에 있어서,

   상기 외부 전극은 상기 유전체의 외측에 취부된 도전성재질의 테이프와, 상기 유전체의 외측에 취부된 도전성재질의 코팅막 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 오존발생장치.