KR100502784B1 - 오존 발생 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 과전류 방지 및 전압 제어 기능을 갖는 오존 발생 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 오존 발생 장치에 의하면, 방전 조건이 불안정해질 때 고전압 변압부로 유입되는 과잉 에너지를 검출하고, 과잉 에너지를 제한하는 기능의 인덕터를 설치하여 에너지를 축적하고, 축적된 에너지에 대해서는 에너지 회귀용 다이오드를 통하여 커패시터에 다시 충전되도록 한다.

Description

오존 발생 장치{OZONE GENERATOR}

본 발명은 고전압 방전현상에 의해 오존을 발생시키는 오존 발생 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 과전류 방지 및 전압 제어기능을 갖는 오존 발생 장치에 관한 것이다.

오존 발생 장치는 공기나 산소에 강한 에너지를 가하여 오존을 생성시키는 장치로서, 오늘날 고전계 방전인 코로나 방전을 이용한 방법이 널리 쓰이고 있다. 도 1은 종래의 오존 발생 장치의 일반적 구성을 도시한 것이다. 도 1에서 보는 바와 같이, 오존 발생 장치는 전원 회로부(100), 고전압 변압부(200), 방전부(300)로 구성되어 있다. 전원 회로부(100)는 외부 전원으로부터 인가된 전압을 이용하여 사각펄스파 또는 정현파 등의 적절한 파형의 전압을 형성하여, 이를 고전압 변압부(200)에 공급하게 된다. 고전압 변압부(200)는 전원 회로부(100)로부터의 적정 신호를 방전에 필요한 고전압으로 변압시켜 이를 방전부(300)에 전달하는 역할을 수행한다. 방전부(300)는 그 내부로 공기나 산소를 주입하여 고전압을 사용하여 방전을 발생시켜 오존을 생성한다.

오존 발생 장치에 있어서 신뢰성 있는 방전 조건을 확보하는 것은 매우 중요하지만, 현재까지 물리적으로 방전 조건에 따른 방전 현상을 명쾌하게 해석한 자료는 없다. 방전 조건에 영향을 미치는 변수들로는, 전압, 전류, 주파수, 방전갭 및 방전부 정전용량, 방전 압력, 온도 등이 있으며, 이러한 변수들을 효율적으로 제어함으로써 안정적인 방전 조건을 확보할 수 있다. 만약, 이러한 변수를 적절히 제어하지 못하면 방전 조건이 불안정해져 방전 효율이 급격히 감소할 수 있다.

고전압 변압부(200)는 전원 회로부(100)와 방전부(300)를 연결하는 매개체로서 상기한 방전 조건의 변화에 매우 민감하게 반응하는 부분으로, 전압 또는 전류의 급변 등으로 인한 불안정한 방전 조건은 고주파를 이용하는 고전압 변압부(200)에 치명적인 영향을 미칠 수 있다. 고전압 변압부의 열화는 방전 효율이 낮아지고 오존 발생 장치의 성능을 저하시키는 결정적인 원인을 제공하게 된다.

종래의 오존 발생 장치는 방전 조건에 큰 변화를 줄 수 있는 전압 제어를 위해 고전압 변압부에 자동 변압기(Auto-Transformer)를 사용하였으나, 다양한 방전 조건의 변화를 안정적으로 수용하지는 못하는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 고전압 변압부에 인가되는 전류 및 전압을 효율적으로 제어함으로써, 고전압 변압부가 신뢰성 있게 동작하도록 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 고전압 변압부의 방전 조건의 변화를 효율적으로 검출할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 방전 조건의 변화에도 불구하고, 고전압 변압부의 열화를 방지하고, 방전실내의 방전관의 방전 조건을 안정하게 유지시키는 것이다.

본 발명의 일면에 따르면, 외부 전원으로부터 인가된 전원을 이용하여 펄스파를 발생시키는 전원 회로부와, 상기 전원 회로부로부터 발생된 펄스파를 고전압으로 변환하는 고전압 변압부와, 상기 고전압 변압부로부터 발생된 고전압으로부터 방전을 발생시키는 방전실을 포함하고, 상기 전원 회로부는 과전류 방지 및 전압 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 오존 발생 장치가 제공된다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오존 발생 장치에 대하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 방전 안정화 회로 특성을 지니는 오존 발생 장치를 도시한 것이다. 도 2에서 보는 바와 같이, 오존 발생 장치는 전원 회로부(100) 및 고전압 변압부(200)를 포함하고 있고, 전원 회로부(100)는 외부 전원(110), 펄스발생부(120), 과전류 방지 및 전압 제어부(130)로 구성되어 있다.

직류 또는 교류의 외부 전원(110)으로부터 인가된 전압을 이용하여 펄스발생부(120)는 적절한 형태의 펄스파를 발생시켜 이를 고전압 변압부(200)에 인가하게 된다. 그런데, 고전압 변압부(200)의 방전 조건이 불안정해질 경우 고전압 변압부(200)에 과잉의 에너지가 전달되고 이로 인하여 고전압 변압부(200)의 전류 또는 전압이 급격히 증가하게 되는 현상이 발생한다.

본 발명에 따른 과전류 방지 및 전압 제어부(130)를 가진 오존 발생 장치에서는 상기와 같이 방전 조건이 불안정할 때 고전압 변압부로 유입되는 과잉 에너지를 차단하고, 과잉 에너지를 펄스발생부(120) 전단으로 유도하여 저장함으로써, 고전압 변압부(200)에 안정된 에너지가 공급되도록 하는 구성을 가지고 있다.

도 3은 본 발명에 따른 과전류 방지 및 전압 제어부(130)의 보다 상세한 구성을 도시한 것이다. 외부 전원(110)으로부터의 입력 신호는 정류 및 역전계 방지 다이오우드를 포함하는 펄스발생부(120)를 지나면서, 온/오프(ON/OFF) 형태의 펄스파로 변환되고 이러한 펄스파 신호에 의해 커패시터(132)는 축적과 방전을 반복하게 된다.

FET, MOSFET, IGBT 등의 소자들로 구성된 펄스발생부(120)는 ON/OFF 동작을 하게 되면서, ON 동작시에는 축적 커패시터(132)를 통하여 고전압 변압부(200)로 방전 에너지를 전달하게 되며, OFF 동작시에는 축적 커패시터(132)에 에너지를 축적하게 된다. 이 때, 불안정한 방전이 일어나게 되면, 커패시터(132)에서의 에너지 축적과 방전이 불규칙하게 되고, 이 과정에서 고전압 변압부(200)에 과잉의 에너지가 전달되어 전압 혹은 전류가 급격하게 증가하게 되는 현상이 발생한다.

이러한 현상에 대하여 본 발명에 따른 과전류 방지 및 전압 제어부(130)에서는, 고전압 변압부(200)로 전달되는 과잉 에너지를 제한하는 기능의 인덕터(135)를 설치하여 과전압 또는 과전류의 형태로 인한 에너지를 축적하고, 축적된 에너지에 대해서는 에너지 회귀(Power Recharge Path)용 다이오드(131)를 통하여 커패시터(133)에 다시 충전되도록 한다. 따라서, 고전압 변압부(200)로 전달될 예정이던 과잉 에너지를 커패시터(133)에 충전하여 재사용함으로써 고전압 변압부(200)에 미치는 영향을 최소화하도록 하고 있다. 이러한 구성을 통하여 고전압 변압부(200)의 열화를 방지하고, 방전실(300)내의 방전관의 방전 조건을 안정하게 유지시킬 수 있다. 또 다른 실시예로서, 펄스발생부(120)에 유입되는 순간 전류를 억제하기 위해서, 과전류 방지 및 전압 제어부(130)는 인덕터(134)를 포함할 수도 있다.

도 4는 도 3의 과전류 방지 및 전압 제어부(130)를 포함하는 오존 발생 장치의 상세한 회로 구성의 일례를 도시한 것이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 오존 발생 장치에서는, 과전류 방지 및 전압 제어부(130)의 구성을 통하여 고전압 변압부(200)에 인가되는 과잉 에너지를 차단하여 고전압 변압부의 과전류 또는 과전압을 제어함으로써 과잉 에너지가 고전압 변압부(200)에 전달되는 것을 방지할 수 있게 된다.

도 5는 본 발명에 따른 또 다른 실시예로서, 방전 조건이 불안정할 때 고전압 변압부(200)로 유입되는 과잉 에너지를 검출하는 유도전류 검출부(140)를 추가적으로 포함하는 오존 발생 장치의 일례를 도시한 것이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 고전압 변압부(200)는 1차 권선측에 추가권선(144)을 포함하고 있으며, 유도전류 검출부(140)는 유도전류 검출 인덕터(141), 저항(142) 및 제어부(143)를 포함한다. 고전압 변압부(200)에 과잉의 에너지가 유입되면, 고전압 변압부(200)의 권선간에 전자기장의 변화가 생기고, 따라서 고전압 변압부의 추가권선(144)에 의하여 유도전류 검출부(140)로 에너지가 전달되어 유도전류 검출 인덕터(141)에 에너지가 저장된다. 이렇게 저장된 에너지는 저항(142) 양단의 전압으로 변환되며, 제어부(143)에서는 상기 전압 신호의 변화를 감지함으로써, 고전압 변압부(200)로 유입되는 에너지가 증가함을 검출할 수 있게 된다.

따라서, 도 5에 도시한 바와 같이, 유도전류 검출부(140)를 추가적으로 포함하는 오존 발생 장치에서는 유도전류 검출 인덕터(141)를 통하여 에너지 과잉을 검출하고, 이러한 과잉 에너지에 대하여는 과전류 방지 및 전압 제어부(130)를 통하여 고전압 변압부(200)로 유입되는 과전류 및 과전압의 제어가 가능하게 된다.

지금까지 과전류 방지 및 전압 제어 기능을 갖는 오존 발생 장치에 대하여 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 숙련된 자라면 위에서 상술한 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 구성을 토대로 다양한 변형이나 부가적인 실시가 가능한 것은 자명하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 오존 발생 장치에 따르면, 방전 조건의 변화로 인하여 고전압 변압부에 전달되는 에너지의 변화를 용이하게 검출할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따르면 방전조건이 변하여도 고전압 변압기로 안정된 에너지가 공급되도록 하여 방전관의 열화를 방지하고 안정적인 방전조건을 유지하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면 과잉에너지를 열로서 낭비하지 않고 저장하여 재사용함으로써 방전효율을 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 종래의 오존 발생 장치의 일반적 구성을 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따라, 방전 안정화 회로 특성을 지니는 오존 발생 장치의 블록도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따라, 과전류 방지 및 전압 제어부의 상세한 구성을 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 실시예에 따라, 과전류 방지 및 전압 제어부를 포함하는 오존 발생 장치의 회로 구성을 도시한 도면.

도 5는 본 발명의 실시예에 따라, 유도전류 검출부를 포함하는 오존 발생 장치를 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 설명>

100 : 전원 회로부

110 : 외부전원

120 : 펄스발생부

130 : 과전류 방지 및 전압 제어부

140 : 유도전류 검출부

200 : 고전압 변압부

Claims (3)

1. 오존 발생 장치에 있어서,

   외부 전원으로부터 인가된 입력 신호를 이용하여 펄스파를 발생시키는 전원 회로부와,

   상기 펄스파를 고전압 펄스파로 변환하는 고전압 변압부와,

   상기 고전압 펄스파로부터 방전을 발생시키는 방전실을 포함하고,

   상기 전원 회로부는, 상기 고전압 변압부에 전달되는 과잉 에너지를 차단하는 과전류 방지 및 전압 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 오존 발생 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 과전류 방지 및 전압 제어부는

   상기 고전압 변압부의 전단에 설치되어, 상기 고전압 변압부로 전달되는 과잉 에너지를 제한하는 인덕터와,

   상기 고전압 변압부의 전단과 연결되어, 과잉 에너지를 회귀시키기 위한 다이오우드와,

   상기 다이오우드와 연결되어, 상기 회귀된 에너지를 저장하는 커패시터

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 오존 발생 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 오존 발생 장치는 상기 고전압 변압부의 1차 권선측에 마련된 추가권선과, 상기 추가권선과 전기적으로 연결된 유도전류 검출 인덕터를 구비하고 상기 고전압 변압부로 유입되는 과잉 에너지를 상기 추가권선과 전기적으로 연결된 상기 유도전류 검출 인덕터를 통하여 검출하는 유도전류 검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오존 발생 장치.