KR100471566B1 - 오존 발생용 방전관 및 이를 이용한 오존 발생기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 오존 발생용 방전관 및 이를 이용한 오존발생기에 관한 것으로서, 무성 방전형 오존 발생기용 방전관 및 이의 방전관을 사용한 무성방전형 오존 발생기에 관한 것이다.
본 발명에 의한 오존 발생용 방전관은, 양단부가 막음처리된 전도성의 금속 튜브(11)가 구비되고, 막음 처리된 금속 튜브(11) 양단부 중앙에 전극봉(20)이 접촉통과하는 접속구멍(12)이 형성되어 있으며, 상기 금속튜브(11)의 외표면에 법랑 코팅층(13)이 형성되어서 이루어짐을 특징으로 한다.
그리고, 상기 접속구멍(12)의 둘레에 상기 금속 튜브(11)가 외향 연장되어 돌출되는 환형돌부(14)를 형성시켜서, 이의 환형돌부(14) 단부면이 다른 하나의 방전관에 형성된 환형돌부(14)의 단부면에 전기적으로 접촉될 수 있도록 하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 오존 발생기는, 좌우 양측 부분이 플레이트(31)에 의하여 막음되고, 양측 플레이트(31)에 의해 밀폐된 공간으로 통하는 냉각수 입구(32)와 출구(33)가 구비됨과 아울러, 플레이트(31)의 외측으로는 산소 또는 산소를 포함하는 공기를 공급하기 위한 공기유입구(34) 및 생성된 오존을 배출하기 위한 공기배출구(35)가 구비된 베셀(30); 상기 베셀(30)의 양측단부에 구비되는 커버(36); 상기 베셀(30)을 길이방향으로 통과하여 양단이 상기 양측 플레이트(31)에 접합되어 외부전극을 이루는 하나 또는 둘이상의 금속재 외부전극관(40); 상기 하나 또는 둘이상의 각 외부전극관(40) 내부에 공기유통가능하게 일정 간극을 유지하여 배치됨과 아울러, 중심전극으로서 금속 튜브(11) 양단이 막음처리되면서 막음 처리된 양단부 중앙에는 접속구멍(12)이 형성되고 이 금속튜브(11)의 외표면에는 법랑 코팅층(13)이 형성되어 이루어지는 방전관; 상기 방전관 양단의 접속구멍(12)을 관통하여 접속되는 전극봉(20); 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명은 방전관이 금속 튜브에 법랑 코팅층을 형성한 구조로 이루어져서 종래의 유리 방전관에 비해 충격에 강하고 유전체의 두께를 얇게 형성할 수 있어 높은 유전율을 유지할 수 있다. 이에따라 오존 발생량이 월등하게 향상되며, 동일 오존 발생량 대비 길이를 1/2이상 축소가능하다. 따라서 전체적인 오존 발생 시스템의 크기를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 방전관은 저전압 고주파를 사용할 수 있어 방전간격이 좁고, 방전이 안정적으로 이루어져 방전상태의 신뢰성을 제공하고 동일 오존 발생량 대비 전력 요규량을 크게 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 방전관은 직렬 형태로 연결할 수 있는 구조를 갖추기 때문에 용량의 증감 설계가 용이하고 설치공간을 효율적으로 활용할 수 있다.
Description
본 발명은 오존 발생용 방전관 및 이를 이용한 오존발생기에 관한 것으로서, 특히 단위 면적당 오존 발생량을 증대시키고 요구 전력을 감소시켜 전체적인 설비 시스템의 크기 축소와 아울러 설비의 설치비용 및 운전 비용을 절감할 수 있고, 단위 방전관들을 직렬형태로 연결시켜 사용할 수 있는 구조로 하여 설비 용량의 증감 설계가 지유롭도록 한 오존 발생용 방전관 및 이를 이용한 오존발생기에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이 오존(O3)은 산소의 동조체로서 강한 살균력과 산화력을 가지기 때문에 탈취, 표백, 하수처리, 화학합성 등에 탁월한 효과가 있으면서 결국에는 산소로 되돌아가서 2차 공해물질을 전혀 만들지 않는 장점을 가지고 있기 때문에, 이미 상수처리 뿐만 아니라 하수처리에 많이 사용되고 있다.
이러한 오존을 발생시키는 장치로서는 무성 방전식(無聲 放電式)이 주로 사용되며 경우에 따라서는 자외선식이나 전해식이 사용되고 있다.
무성 방전식 오존 발생기는 고전압 전극과 접지 전극 사이에 유리나 세라믹 재질로된 유전체(誘電體)인 방전관(지멘스관)을 끼워 넣은 후 상기 전극에 고전압을 인가하면서 전극과 유전체 사이에 형성되는 간극(Gab)으로 산소 또는 산소를 함유한 기체를 통과시키면 전위차에 의한 방전이 일어나면서 오존이 발생된다.
첨부도면 도 1에는 무성 방전에 의한 종래의 전형적인 오존 발생기를 도시하고 있는 바, 무성 방전형 오존 발생기는 베셀(2)내에 스텐레스 스틸로된 외부전극관(4)이 설치되고, 외부전극관(4) 내측에 일정한 간극을 유지하여 유리관으로 된 유전체로서의 방전관(6)이 삽입되며, 방전관(6) 내측에 중심전극(8)이 삽입된 구조를 갖추고 있으며, 외부전극관(4)의 외부에 냉각수를 순환시킬 수 있도록 한 구조를 갖추고 있다. 상기 중심전극(8)은 방전관(6) 내면에 금속 도금층을 형성하거나 알루미늄 박판을 말아서 삽입한 구조를 갖는다.
이러한 오존 발생기는 상기 외부전극관(4)과 중심전극(8)에 전압을 인가하면서 외부전극(4)과 방전관(6) 사이의 간극으로 산소 또는 산소를 함유한 기체를 통과시키면 전위차에 의한 방전이 일어나면서 오존이 발생된다.
그러나, 상기한 종래의 오존 발생기에서는 방전관이 유리로 형성되기 때문에 방전관의 두께를 얇게 하면 취급시 깨지기 쉽다. 이에따라 종래에는 유리 방전관의 두께를 1.8mm 내외로 두껍게 형성할 수 밖에 없어 유전율이 저하되고, 유전율의 저하에 따라 오존 발생량이 적을 수 밖에 없었다.
또한, 종래의 유리 방전관은 통상 약10kV의 높은 전압이 필요하므로 소비전력이 크며 유지 관리시 위험이 따르는 단점이 있다.
이와 더불어, 종래의 유리 방전관은 단위 면적당 오존 발생량이 적을 뿐만 아니라, 그렇기 때문에 많은 량의 오존을 생성하기 위하여는 유리 방전관의 길이를 크게 형성하여야 하므로 오존 발생 설비가 비대해지는 폐단이 있었고, 방전관을 길이방향으로는 연결할 수 없어 설비 용량을 증대시키고자 하는 경우에는 방전관들을 병렬로 구비할 수 밖에 없으므로 설치 공간의 운용이 제한적일 수 밖에 없었다.
본 발명은 상기한 종래의 사정을 개선하고자 안출한 것으로서 본 발명의 목적은, 단위 면적당 오존 발생량을 증대시켜 동일 오존 발생량을 기준으로 방전관 및 설비 전체의 길이를 대폭적으로 축소시킬 수 있고, 저전압 고주파의 사용으로 전력 소비율을 낮출 수 있으며, 방전관을 길이방향으로 직렬로 연결할 수 있는 구조로 하여 설치공간에 적합하게 다양한 형태로 설비가능한 오존 발생용 방전관 및 이를 이용한 오존 발생기를 제공함에 있다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 오존 발생용 방전관은 양단부가 막음처리된 전도성의 금속 튜브가 구비되고, 막음 처리된 금속 튜브 양단부 중앙에 전극봉이 접촉통과하는 접속구멍이 형성되어 있으며, 상기 금속튜브의 외표면에 법랑 코팅층이 형성되어서 이루어짐을 특징으로 한다.
상기 접속구멍의 둘레에 상기 금속 튜브가 외향 연장되어 돌출되는 환형돌부를 형성시켜서, 이의 환형돌부 단부면이 다른 하나의 방전관에 형성된 환형돌부의 단부면에 전기적으로 접촉될 수 있도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 오존 발생기는, 좌우 양측 부분이 플레이트에 의하여 막음되고, 양측 플레이트에 의해 밀폐된 공간으로 통하는 냉각수 입구와 출구가 구비됨과 아울러, 플레이트의 외측으로는 산소 또는 산소를 포함하는 공기를 공급하기 위한 공기유입구 및 생성된 오존을 배출하기 위한 공기배출구가 구비된 베셀; 상기 베셀의 양측단부에 구비되는 커버; 상기 베셀을 길이방향으로 통과하여 양단이 상기 양측 플레이트에 접합되어 외부전극을 이루는 하나 또는 둘이상의 금속재 외부전극관; 상기 하나 또는 둘이상의 각 외부전극관 내부에 공기유통가능하게 일정 간극을 유지하여 배치됨과 아울러, 중심전극으로서 금속 튜브 양단이 막음처리되면서 막음 처리된 양단부 중앙에는 접속구멍이 형성되고 이 금속튜브의 외표면에는 법랑 코팅층이 형성되어 이루어지는 방전관; 상기 방전관 양단의 접속구멍을 관통하여 접속되는 전극봉; 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거 보다 상세하게 설명한다.
첨부도면 도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 방전관(10)을 나타낸다. 도시된 바와 같이 방전관(10)은 양단부가 막음처리된 전도성의 금속 튜브(11)를 마련하고, 이 금속튜브(11)의 막음처리된 양단부 중앙에 접속구멍(12)을 형성하며, 금속 튜브(11)의 외표면에 법랑 코팅층(13)을 형성한 구조로 이루어진다.
상기 금속 튜브(11)는 무성 방전형 오존발생기의 중심전극이 되고, 상기 법랑 코팅층(13)은 종래의 유리관과 같은 유전체를 이루게 된다.
상기 금속 튜브(11)의 접속구멍(12)으로는 전극봉(20)이 통과되어 전기적으로 접촉함으로써 금속 튜브(11)에 전압을 인가할 수 있도록 한 구성을 갖는다. 따라서, 하나의 방전관(10)의 길이방향 단부에 또 하나의 방전관(10)을 밀착시키고 전극봉(20)을 두 개의 방전관(10)의 길이에 대응하는 길이로 형성하면 전극봉(20)이 각 방전관(10)의 금속 튜브(11)에 전기적으로 접촉하므로, 방전관(10)을 두개 이상 직렬로 연결할 수 있다.
본 발명에 의하면, 금속 튜브(11)에 법랑 코팅층(13)이 형성된 구조를 가지기 때문에, 그리고 법랑 코팅층(13) 자체가 종래의 유리방전관에 비하여 충격에 강한 내구성을 가지기 때문에, 법랑 코팅층(13)의 두께를 종래의 유리방전관 두께에 비하여 현저히 얇게 할 수 있다. 바람직한 법랑 코팅층(13)의 도막두께는 600~800㎛이다.
또한, 도시된 바와 같이 상기 방전관(10)의 양측 외주에 간극 유지용 돌기(18)를 갖출 수 있다. 이 간극 유지용 돌기(18)는 방전관(10) 둘레에 3점이상 형성되어 외부전극관에 설치될 시 공기의 유동에 영향을 덜 주면서 외부전극관과의 간극을 일정하게 유지하게 된다. 이러한 간극 유지용 돌기(18)로서는 실리콘이 적당하다.
첨부도면 도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 방전관(10)을 사용하는 오존 발생기의 바람직한 일례를 나타낸다. 도 3의 A-A 단면은 도 6을 참조한다.
본 발명에 의한 오존 발생기는 베셀(30)의 내부에 배치되는 외부전극관(40)과, 상기 외부전극관(40)의 내부에 일정간극을 유지하면서 삽입되는 전술한 방전관(10) 및 이 방전관(10)의 접속구멍(12)에 전기적으로 접속되는 전극봉(20)을 포함한다.
상기 베셀(30)은 좌우 양측 부분이 플레이트(31)에 의하여 막음되어 있고, 상기 양측 플레이트(31)에 의해 밀폐된 공간으로 통하는 냉각수 입구(32)와 출구(33)가 구비됨과 아울러, 플레이트(31)의 외측으로는 산소 또는 산소를 포함하는 공기를 공급하기 위한 공기유입구(34) 및 방전에 의하여 생성된 오존을 배출하기 위한 공기배출구(35)가 구비되며, 베셀(30)의 양단부에는 커버(36)가 부착된 구조로 이루어진다.
상기 외부전극관(40)은 금속재, 바람직하게는 스텐레스 스틸재로 이루어져서 상기 베셀(30)을 길이방향으로 관통하여 양단이 상기 양측 플레이트(31)에 접합된다. 이러한 외부전극관(40)은 도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이 2개 이상 설치될 수 있다. 외부전극관(40)의 설치 개수를 증감시킴으로써 오존 생성 용량을 증감시킬 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 방전관(10)은 하나의 외부전극관(40) 내부에 2개이상 직렬로 설치될 수 있다. 이때 전극봉(20)은 각 방전관(10)의 접속구멍(12)을 모두 통과하도록 함으로써, 하나의 전극봉(20)으로 2개이상 직렬 연결된 방전관(10)에 모두 전압을 인가할 수 있게 된다. 이와 같이 본 발명에 의하면 직렬로 연결가능한 구조의 방전관(10)을 제공함으로써 오존 발생 용량의 증감이 용이하다. 즉, 상기 방전관(10)의 직렬 연결 개수를 증감시켜 오존 발생 용량을 증감시킬 수 있다. 또한, 하나의 외부전극관(40)에 여러개의 방전관(10)을 직렬로 연결하는 본 발명의 구조는, 외부전극관(40)의 정밀도 즉 진원도, 원통도가 낮아도 조립에 지장을 주지 않는 구조이다. 길이가 긴 외부전극관(40)에 길이가 긴 하나의 방전관(10)을 조립하고자 하면 외부전극관(40)의 진원도와 원통도를 정밀하게 유지하여야 삽입이 가능할 뿐만 아니라, 방전관(10)과 외부전극관(40) 사이의 간극을 균일하게 유지할 수 있다. 그런데, 외부전극관(40)의 진원도와 원통도를 정밀하게 유지하려면 그 만큼 가공비용도 상승하게 된다. 그러나, 본 발명에서는 하나의 외부전극관(40)에 여러개의 방전관(10)을 직렬로 연결할 수 있기 때문에 외부전극관(40)의 정밀도를 높게 유지하지 않더라도 조립 및 적정 간극의 유지가 가능하게 된다.
상기와 같은 본 발명의 오존 발생기는, 산소 또는 산소를 포함하는 공기를 공기유입구(34)를 통하여 베셀(30)의 일측으로 공급시켜 외부전극관(40)과 방전관(10) 사이의 간극으로 통과시키면서, 외부전극관(40)과 전극봉(20)에 전압을 인가하면 전극봉(20)을 통하여 방전관(10)의 금속튜브(11)에 전압이 인가된다. 따라서 금속튜브(11)에 코팅된 법랑 코팅층(13)을 매개로 하여 금속튜브(11)와 외부전극관(40) 사이에 방전이 일어나고 이에 따라 오존이 발생되게 된다. 발생된 오존은 공기배출구(35)를 통하여 수처리설비등 외부로 공급되게 된다.
첨부도면 도 4는 본 발명의 제2실시예에 의한 방전관(10a)을 나타낸다.
도 4에 도시된 바와 같이 본 실시예에 의한 방전관(10a)은 전술한 제 1실시예에 의한 방전관(10)을 변형한 것으로서, 방전관 양측에 형성되는 접속구멍(12)의 둘레에 외향 돌출된 환형돌부(14)를 형성시킨 구조로 이루어진다. 즉, 환형돌부(14)는 금속튜브(11)의 접속구멍(12) 외곽부를 돌출시킨 형태로 이루어지며, 법랑 코팅층(13)은 환형돌부(14)의 단부면을 제외하고 도포된다. 본 실시예는 방전관(10a)을 질렬로 연결하는 경우 각 방전관(10a)에 형성된 환형돌부(14)의 단부면끼리 전기적으로 접촉될 수 있도록 한다. 따라서 하나의 방전관(10a)의 금속 튜브(11)는 접속구멍(12)으로써 전극봉(20)과 전기적으로 접촉함과 아울러 직렬연결되는 다른 하나의 방전관과 환형돌부(14)로써 전기적으로 접촉하여 혹여 모를 불완전 접촉을 방지하게 된다.
첨부도면 도 5는 상기한 제2실시예에 의한 방전관(10a)을 사용한 오존 발생기를 나타낸다. 도 5의 B-B단면은 도 6을 참조한다. 도 6은 도 3의 A-A단면도 동시에 표시하였는 바, 이는 앞서 설명한 바와 같이 외부전극관(40)의 병렬 설치구조를 나타내기 위함인 것으로 반복 설명을 생략한다. 본 실시예에 의한 오존 발생기는 방전관(10a)들이 측면의 환형돌부(14)로써 전기적으로 접촉하는 것을 제외하고는 도 3에 도시된 오존 발생기와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
첨부도면 도 7a 및 도 7b는 본 발명에 의한 금속튜브의 양단부 막음처리 구조를 나타내는 도면이다. 여기에서는 본 발명의 제2실시예에서 양단부에 환형 돌부(14)가 형성된 방전관 형태를 택일하여 도시하고 있는 바, 제1실시예와 같이 환형 돌부가 없는 방전관의 단부 구조도 동일하게 적용된다.
먼저 도 7a에 의한 금속 튜브(11)의 양단부 막음처리는, 금속 튜브(11)의 직경과 일치하면서 중앙에 상기 접속구멍(12)이 형성된 캡(15)을 마련하여, 상기 캡(15)을 상기 금속 튜브(11)에 맞추어 둘레를 용접접합시킨 구조이다. 용접후에는 표면을 연마하여 법랑 코팅층(13) 형성시 균열 발생을 방지한다.
또한, 첨부도면 도 7b에 의한 금속 튜브(11)의 양단부 막음처리는, 금속 튜브(11)의 단부 일부를 프레스 금형에 의하여 내향 절곡시켜 그 중앙에 확공(16)을 형성하고, 상기 확공(16)에 일치하면서 중앙에 상기 접속구멍(12)이 형성된 캡(17)을 마련하여, 상기 캡(17)을 상기 확공(16)에 삽입시켜 용접접합한 구조이다. 이러한 본 발명은 용접부가 금속 튜브(11)의 단부 모서리에 형성되지 않으므로 모서리에서의 코팅층 균열 발생을 방지할 수 있으므로 매우 바람직하다 할 것이다.
이하, 법랑 코팅층의 성분을 설명함과 아울러, 종래의 유리방전관과 본 발명에 의한 금속 튜브에 법랑 코팅을 실시한 방전관의 성능을 비교하여 살펴본다.
먼저, 본 발명에 의한 법랑 코팅층은 SiO2 70~80중량%와, Al2O3 / Fe2
O3 / CaO / MgO / K2O 10~20중량%, Na2O 3~5중량%와, 나머지가 TiO2 / B2O
3 / BaO / CoO / CuO / MnO / ZnO를 포함하여 이루어지는 제1차 유약층과, SiO2 53~63중량%와, Al2O3
/ Fe2O3 / CaO / MgO / K2O 7~17중량%, Na2O 7~11중량%와, TiO
2 10~18중량%와, P2O 4~8중량%를 포함하는 제2차 유약층과, SiO2 65~75중량%와, Al2O3 / Fe2
O3 / CaO / MgO / K2O 8~18중량%, Na2O 10~18중량%와, 나머지가 TiO2 / B2O3
/ BaO / CoO / NiO / ZrO2를 포함하여 이루어지는 제3차 유약층으로 이루어진다.
이러한 법랑 코팅층의 두께는 총600~800㎛가 바람직하다. 종래의 유리방전관의 두께가 1.8mm 내외인 것에 비하여 두께가 2배이상 줄어든 것이다. 따라서 본 발명에 의한 방전관은 수명이 길고 높은 유전율을 유지할 수 있다.
[표 1]에는 본 발명의 가장 바람직한 법랑 코팅층의 성분을 나타내고 있다.
| 1차 유약 | 2차 유약 | 3차 유약 | |||
| 성분 | 함량(중량%) | 성분 | 함량(중량%) | 성분 | 함량(중량%) |
| SiO2 | 75.4 | SiO2 | 58 | SiO2 | 69.7 |
| Al2O3 | 6.02 | Al22O3 | 5.15 | Al2O3 | 4.81 |
| Fe2O3 | 0.58 | Fe2O3 | 0.2 | Fe2O3 | 0.26 |
| CaO | 5.95 | CaO | 1.44 | CaO | 5.39 |
| MgO | 0.27 | MgO | 1.06 | MgO | 0.24 |
| K2O | 2.13 | K2O | 4.05 | K2O | 2.23 |
| Na2O | 3.88 | Na2O | 9.06 | Na2O | 13.7 |
| TiO2 | 0.2 | TiO2 | 14.1 | TiO2 | 0.61 |
| B2O3 | 0.35 | P2O | 6.19 | B2O3 | 0.66 |
| BaO | 1.11 | ZnO | 0.21 | BaO | 0.12 |
| CoO | 0.33 | CoO | 1.22 | ||
| CuO | 0.73 | CuO | 0.24 | ||
| MnO | 0.23 | NiO | 0.45 | ||
| NiO | 1.45 | ZrO2 | 0.09 | ||
| ZnO | 0.85 | ||||
[표 2] 및 [표 3]은 각각 종래의 유리방전관과 본 발명의 금속 튜브(11)에 법랑 코팅층(13)을 형성한 방전관의 성능시험을 한 결과를 나타낸다.
<종래의 유리 방전관>
종래의 유리 방전관은, 외경 54mm, 유효길이 1190mm, 총길이 1200mm, 두께 1.8mm인 시편 3개를 병렬로 배치하였으며, 각 시편마다 공기 공급량을 10ℓ/mim, 냉각수 및 공기 온도는 15℃로 유지하였다. 공기 및 산소 공급량은 10ℓ/min으로 하였다.
| 전압(kV) | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | |
| 주파수(Hz) | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | |
| 공기원료사용시 | 총 오존발생량(ppm) | 4253.37 | 6192.13 | 8333.93 | 9639.10 | 10895.57 | 12130.63 |
| 총 오존발생량(g/hr) | 5.46 | 7.95 | 10.70 | 12.38 | 13.99불꽃방전 | 15.58불꽃심함 | |
| 1개 방전관당오존발생량(g/hr) | 1.82 | 2.65 | 3.56 | 4.12 | 4.66 | 5.19 | |
| 산소원료사용시 | 총 오존발생량(ppm) | 8565.60 | 11907.33 | 14706.00 | 17284.00 | 19627.00 | - |
| 총 오존발생량(g/hr) | 11.00 | 15.29 | 18.88 | 22.19 | 25.20 | - | |
| 1개 방전관당오존발생량(g/hr) | 3.67 | 5.09 | 6.29 | 7.39 | 8.4 | - | |
<본 발명의 금속 법랑코팅 방전관>
본 발명의 법랑 코팅 방전관은, 외경 60.2mm, 길이 495mm, 금속튜브 두께 3.35mm, 법랑코팅층 두께 0.7mm인 시편 1개를 배치하였으며, 공기 공급량 및 온도는 종래의 유리방전관과 동일하게 유지하였다. 그리고, 방전관과 외부전극관의 간극은 0.3mm로 설정하였다. 공기원료는 10ℓ/min으로, 산소원료는 표와 같이 변동시켜 적용하였다.
| 전압(kV) | 3.5 | 3.5 | 3.5 | 3.5 | 3.5 | 3.5 | 3.5 | |
| 공기원료사용시 | 주파수(Hz) | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 | 1100 |
| 오존 발생량(ppm) | 6036.8 | 6595.8 | 6612.9 | 6756.4 | 6774.1 | 6651.3 | 6450.0 | |
| 오존 발생량(g/hr) | 7.75 | 8.47 | 8.49 | 8.68 | 8.70 | 8.54 | 8.28 | |
| 전류 | 1.1 | 1.3 | 1.3 | 1.4 | 1.5 | 1.7 | 1.8 | |
| 산소원료사용시 | 주파수(Hz) | 900 | 900 | 900 | 900 | 900 | 900 | 900 |
| 산소공급량(ℓ/min) | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 | |
| 오존 발생량(ppm) | 52377.5 | 33860.2 | 22361.6 | 19883.4 | 15520.3 | 13901.2 | 12403.6 | |
| 오존 발생량(g/hr) | 33.63 | 43.48 | 43.07 | 51.06 | 49.80 | 53.54 | 55.73 | |
| 전류 | 1.5 | 1.7 | 1.8 | 1.8 | 1.8 | 1.8 | 1.8 | |
이상의 결과를 종합하면 아래의 [표 4]와 같다.
| 항목 | 종래 유리방전관 | 본 발명의 방전관 | |
| 사용조건 | 전압 | 9~10kV | 2~4.5kV |
| 주파수 | 60Hz | 500~1000Hz | |
| 오존발생량 | 공기원료시 | 3.5g/hr 내외 | 9~17g/hr |
| 산소원료시 | 6.5g/hr | 44~60g/hr | |
| 규격 | 직경63.5/길이1200mm | 직경60.2/길이495mm | |
| 전력소요량 | 오존 발생량 대비 효율 낮음 | 오존 발생량 대비 효율 높음 | |
| 기타 | 유전율이 낮음 | 높은 유전율 유지 | |
즉, 본 발명에 의한 방전관은 금속 튜브에 법랑 코팅층을 형성한 구조로서 종래의 유리 방전관에 비해 충격에 강하고 유전체(코팅층)의 두께를 얇게 형성할 수 있어 높은 유전율을 유지할 수 있고, 이에따라 오존 발생량이 월등하게 향상되었으며, 동일 오존 발생량 대비 길이가 1/2이상 축소되었다. 따라서 전체적인 오존 발생 시스템의 크기를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 방전관은 저전압 고주파를 사용할 수 있어 방전간격이 좁고 방전이 안정적으로 이루어지므로 방전상태의 신뢰성을 제공하고 동일 오존 발생량 대비 전력 요규량을 크게 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 방전관은 직렬 형태로 연결할 수 있는 구조를 갖추기 때문에 용량의 증감 설계가 용이하고 설치공간을 효율적으로 활용할 수 있는 잇점이 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 오존 발생용 방전관 및 오존 발생장치는 단위 면적당 오존 발생량이 현저히 증대되고, 이에따라 동일 오존 발생량을 기준으로 방전관 및 설비 전체의 크기를 대폭적으로 축소시킬 수 있으며, 저전압 고주파의 사용으로 전력 소비율을 낮출 수 있고, 방전관을 길이방향으로 직렬로 연결할 수 있는 구조를 갖춤으로써 설치공간에 적합하게 다양한 형태로의 설비가 가능하다.
도 1은 종래의 일반적인 오존 발생기를 나타내는 단면도
도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 방전관을 나타내는 단면도
도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 방전관을 설치한 오존발생기를 나타내는 단면도
도 4는 본 발명의 제2실시예에 의한 방전관을 나타내는 단면도
도 5는 본 발명의 제2실시예에 의한 방전관을 설치한 오존발생기를 나타내는 단면도
도 6은 도 3 및 도 5의 A-A 및 B-B단면을 하나의 도면으로 나타내는 도면
도 7a는 본 발명의 방전관 단부 형성 구조의 일례를 나타내는 도면
도 7b는 본 발명의 방전관 단부 형성 구조의 다른 예를 나타내는 도면
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10,10a : 방전관 11 : 금속 튜브
12 : 접속구멍 13 : 법랑 코팅층
14 : 환형돌부 15 : 캡
16 : 확공 17 : 캡
18 : 간극 유지용 돌기 20 : 전극봉
30 : 베셀 31 : 플레이트
32 : 냉각수 입구 33 : 냉각수 출구
34 : 공기유입구 35 : 공기배출구
36 : 커버 40 : 외부전극관
Claims (10)
- 양단부가 막음처리된 전도성의 금속 튜브(11)가 구비되고,막음 처리된 금속 튜브(11) 양단부 중앙에 전극봉(20)이 접촉통과하는 접속구멍(12)이 형성되어 있으며,상기 금속튜브(11)의 외표면에 법랑 코팅층(13)이 형성되어서 이루어짐을 특징으로 하는 오존 발생용 방전관.
- 제1항에 있어서,상기 금속 튜브(11)의 양단부 막음처리는,상기 금속 튜브(11)의 직경과 일치하면서 중앙에 상기 접속구멍(12)이 형성된 캡(15)을 마련하여, 상기 캡(15)을 상기 금속 튜브(11)에 맞추어 용접접합시켜 구성한 것을 특징으로 하는 오존 발생용 방전관.
- 제1항에 있어서,상기 금속 튜브(11)의 양단부 막음처리는,상기 금속 튜브(11)의 양단부를 내향 절곡시켜 그 중앙에 확공(16)을 형성하고, 상기 확공(16)에 일치하면서 중앙에 상기 접속구멍(12)이 형성된 캡(17)을 마련하여, 상기 캡(17)을 상기 확공(16)에 삽입시켜 용접접합하여 구성한 것을 특징으로 하는 오존 발생용 방전관.
- 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서,상기 접속구멍(12)의 둘레에 상기 금속 튜브(11)가 외향 연장되어 돌출되는 환형돌부(14)를 형성시켜서, 이의 환형돌부(14) 단부면이 다른 하나의 방전관에 형성된 환형돌부(14)의 단부면에 전기적으로 접촉될 수 있도록 하여 구성되는 것을 특징으로 하는 오존 발생용 방전관.
- 제1항에 있어서,상기 법랑 코팅층은,SiO2 70~80중량%와, Al2O3 / Fe2O3 / CaO / MgO / K2O 10~20중량%, Na2O 3~5중량%와, 나머지가 TiO2 / B2O3 / BaO / CoO / CuO / MnO / ZnO를 포함하여 이루어지는 제1차 유약층과,SiO2 53~63중량%와, Al2O3 / Fe2O3 / CaO / MgO / K2O 7~17중량%, Na2O 7~11중량%와, TiO2 10~18중량%와, P2O 4~8중량%를 포함하는 제2차 유약층과,SiO2 65~75중량%와, Al2O3 / Fe2O3 / CaO / MgO / K2O 8~18중량%, Na2O 10~18중량%와, 나머지가 TiO2 / B2O3 / BaO / CoO / NiO / ZrO2를 포함하여 이루어지는 제3차 유약층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 오존 발생용 방전관.
- 제1항 또는 제5항에 있어서,상기 법랑코팅층의 총두께는 600~800㎛인 것을 특징으로 하는 오존 발생용 방전관.
- 좌우 양측 부분이 플레이트(31)에 의하여 막음되고, 양측 플레이트(31)에 의해 밀폐된 공간으로 통하는 냉각수 입구(32)와 출구(33)가 구비됨과 아울러, 플레이트(31)의 외측으로는 산소 또는 산소를 포함하는 공기를 공급하기 위한 공기유입구(34) 및 생성된 오존을 배출하기 위한 공기배출구(35)가 구비된 베셀(30);상기 베셀(30)의 양측단부에 구비되는 커버(36);상기 베셀(30)을 길이방향으로 통과하여 양단이 상기 양측 플레이트(31)에 접합되어 외부전극을 이루는 하나 또는 둘이상의 금속재 외부전극관(40);상기 하나 또는 둘이상의 각 외부전극관(40) 내부에 공기유통가능하게 일정 간극을 유지하여 배치됨과 아울러, 중심전극으로서 금속 튜브(11) 양단이 막음처리되면서 막음 처리된 양단부 중앙에는 접속구멍(12)이 형성되고 이 금속튜브(11)의 외표면에는 법랑 코팅층(13)이 형성되어 이루어지는 방전관;상기 방전관 양단의 접속구멍(12)을 관통하여 접속되는 전극봉(20); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 오존 발생기.
- 제7항에 있어서,상기 방전관은 하나의 외부전극관(40)내에 2개 이상이 직렬로 연결되고, 상기 전극봉(20)은 직렬 연결된 2개 이상의 방전관의 접속구멍(12)을 모두 통과하여 접속되도록 구성한 것을 특징으로 하는 오존 발생기.
- 제7항 또는 제8항에 있어서,상기 방전관의 접속구멍(12) 둘레로 금속 튜브(11)로부터 연장되는 환형돌부(14)가 외향돌출되어, 하나의 방전관에 또 하나의 방전관을 직렬로 연결하는 경우 각 환형돌부(14) 단부면끼리 전기적으로 접촉될 수 있도록 하여 구성되는 것을 특징으로 하는 오존 발생기.
- 제7항 또는 제8항에 있어서,상기 방전관의 외주에는 상기 외부전극관(40)과의 간극유지를 위한 다수의 돌기(18)가 형성되는 것을 특징으로 하는 오존 발생기.
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| KR10-2002-0009747A KR100471566B1 (ko) | 2002-02-23 | 2002-02-23 | 오존 발생용 방전관 및 이를 이용한 오존 발생기 |
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| KR100471566B1 true KR100471566B1 (ko) | 2005-03-08 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102258341B1 (ko) | 2020-11-23 | 2021-05-31 | 주식회사 유니온 | 이중 냉각방식 오존발생기 |
| KR20210123559A (ko) | 2020-04-03 | 2021-10-14 | (주)인우코퍼레이션 | 이중오존발생을 위한 방전관 |
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2002
- 2002-02-23 KR KR10-2002-0009747A patent/KR100471566B1/ko not_active IP Right Cessation
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