KR100833579B1 - 연면 복합방전형 오존발생장치 - Google Patents

연면 복합방전형 오존발생장치 Download PDF

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KR100833579B1
KR100833579B1 KR1020070029778A KR20070029778A KR100833579B1 KR 100833579 B1 KR100833579 B1 KR 100833579B1 KR 1020070029778 A KR1020070029778 A KR 1020070029778A KR 20070029778 A KR20070029778 A KR 20070029778A KR 100833579 B1 KR100833579 B1 KR 100833579B1
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신영철
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Abstract

본 발명은 배리어 방전을 형성하는 고전압전극에 철망을 부착하여 연면방전이 동시에 일어나도록 함으로써 유입된 산소가 철망이 없는 곳에서는 배리어 방전에 의해 오존으로 변환되고, 철망을 통과할 때에는 연면방전에 의해 오존으로 변환되어 고농도의 오존을 생성할 수 있는 연면 복합방전형 오존발생장치에 관한 것이다. 본 발명의 주요구성은 일측면에는 외부의 산소(O2)가 내부로 유입되도록 산소유입공이 형성되고, 내부에 전원이 인가되는 상부접지전극이 내장된 상부유전체와; 일측면에 산소(O2)가 방전되어 변환된 오존(O3)을 외부로 배출시키는 오존배출공이 형성되고, 내부에 전원이 인가되는 하부접지전극이 내장된 하부유전체와; 상기 상부유전체와 하부유전체 사이에서 일정한 간격이 유지되도록 위치하면서 상기 상부접지전극 및 하부접지전극에 대응되는 전원이 인가되어 상부방전공간과 하부방전공간을 형성하고, 상기 상부방전공간의 산소를 하부방전공간으로 이동시키는 연결공이 일측에 형성된 고전압전극과; 양측면이 상기 상부유전체와 상기 고전압전극에 밀착되고 상기 상부유전체의 산소유입공부터 고전압전극의 연결공까지 산소의 이동구간을 지그재그 형상으로 형성하는 상부스페이서와; 상기 상부유전체와 고전압전극에 위치하며 유입된 산소와 변환된 오존이 유동되며 고전압전극의 전원이 인가되는 상부철망과; 및 상기 하부유전체와 고전압전극에 위치하며 유입된 산소와 변환된 오존이 유동되며 고전압전극의 전원이 인가되는 하부철망; 및 일측면이 상기 상부유전체 또는 하부유전체에 밀착되고 타측면이 상기 고전압전극에 밀착되며 상기 상부방전공간 및 하부방전공간을 밀폐시키는 상부밀폐부 및 하부밀폐부;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
오존발생장치, 고전압전극, 철망, 통공, 산소, 오존, 유전체

Description

연면 복합방전형 오존발생장치{Surface Multi-discharge type Ozone Generator}
도 1은 연면방전 오존발생기 원리도.
도 3은 종래의 판형 연면방전 오존방전체.
도 3은 종래의 복합방전형 오존발생장치의 단면도.
도 4는 도 3의 오존발생장치에서의 원료산소 흐름 패턴.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 연면 복합방전형 오존발생장치의 분해사시도.
도 6의 도 5의 오존발생장치에 유입된 산소의 순환도.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 연면 복합방전형 오존발생장치의 분해사시도.
도 8은 도 7의 A-A'단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
10 : 유전체 11,52 : 산소유입공
12,55 : 오존배출공 15 : 접지전극
20,56 : 고전압전극 21 : 스페이서
25 : 밀폐부 50 : 상부유전체
51 : 상부접지전극 53 : 하부유전체
54 : 하부접지전극 57 : 연결공
60 : 상부밀폐부 63 : 상부철망
65 : 하부밀폐부 66 : 하부철망
본 발명은 배리어 방전을 형성하는 고전압전극에 철망을 부착하여 연면방전이 동시에 일어나도록 함으로써 유입된 산소가 철망이 없는 곳에서는 배리어 방전에 의해 오존으로 변환되고, 철망을 통과할 때에는 연면방전에 의해 오존으로 변환되어 고농도의 오존을 생성할 수 있는 연면 복합방전형 오존발생장치에 관한 것이다.
일반적으로 오존발생장치는 고전압 방전공간에 산소(O2)를 유입시켜 오존(O3)으로 변환시키는 장치로서 주로 배리어 방전방식과 연면방전방식이 주로 사용되며형태는 튜브형 오존발생장치 또는 판형 오존발생장치가 사용되었다.
도 1에 도시된 바와 같이, 연면방전방식은 유전체를 사이에 두고 일측에는 내부전극이 형성되고, 타측에는 일정한 간격으로 고전압전극이 형성되어 전원인가 시 고전압전극의 양측면에 연면방전 구역이 형성되어 산소를 오존으로 변환시킨다. 종래의 연면방전방식은 배리어방식에 비하여 여러 가지 장점이 많으나 구성이 복잡하여 대용량으로 만들기에는 어려움이 많아 주로 소규모용량에 적용되었다.
도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 판형 연면방전형 오존발생장치는 유전체 상에 고전압전극을 일정간격으로 배열하여 사용하였으나, 냉각계통 및 방전관 구성의 복잡성 때문에 대용량에 적용하기는 어려움이 많았다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 복합방전형 오존발생장치는 냉각수(4)가 유통이 되는 접지전극(2)이 구비되어 있고, 이 접지전극(2,2')에 유전체(7,7')가 부착되어 있으며 내부에 고전압전극의 철망(6)이 내장되어 있다. 고전압전극()의 철망(6)과 접지전극(2,2') 사이에 고전압을 인가하면서 철망 사이로 산소를 보내면 방전에 의해 산소가 오존으로 변환되면서 오존이 발생되고 오존이 발생되면서 생성되는 열은 접지전극 내부로 공급되는 냉각수(4)에 의해 제거된다. 그러나, 이러한 형태는 전극의 2차원적인 공간만 이용하게 되어 종래의 복합방전형 오존발생장치에 산소가 공급되면 오존 배출시까지 방전공간이 일직선으로 형성되고 도 4에서 보는 바와 같이 방전구역에서 정체구역이 생기므로 무효전력이 많아지고 오존발생농도가 일정 수준 이상 올라가지 않는 문제가 발생한다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 배리어 방전을 형성하는 고전압전극에 철망을 부착하여 연면방전이 동 시에 일어나도록 함으로써 유입된 산소가 철망이 없는 곳에서는 배리어 방전에 의해 오존으로 변환되고, 철망을 통과할 때에는 연면방전에 의해 오존으로 변환되어 고농도의 오존을 생성할 수 있는 연면 복합방전형 오존발생장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 고전압 방전공간 내에서 산소가 이동되는 구간을 고전압전극의 상하부에 각각 2층의 철망을 형성하고 산소를 상부에서 하부로 이동되도록 함으로써 산소가 오존으로 변환되는 시간이 증가되어 작은 크기로 고농도의 오존을 생성할 수 있는 연면 복합방전형 오존발생장치를 제공함에 있다.
삭제
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연면 복합방전형 오존발생장치는, 일측면에는 외부의 산소(O2)가 내부로 유입되도록 산소유입공이 형성되고, 내부에 전원이 인가되는 상부접지전극이 내장된 상부유전체와; 일측면에 산소(O2)가 방전되어 변환된 오존(O3)을 외부로 배출시키는 오존배출공이 형성되고, 내부에 전원이 인가되는 하부접지전극이 내장된 하부유전체와; 상기 상부유전체와 하부유전체 사이에서 일정한 간격이 유지되도록 위치하면서 상기 상부접지전극 및 하부접지전극에 대응되는 전원이 인가되어 상부방전공간과 하부방전공간을 형성하고, 상기 상부방전공간의 산소를 하부방전공간으로 이동시키는 연결공이 일측에 형성된 고전압전극과; 양측면이 상기 상부유전체와 상기 고전압전극에 밀착되고 상기 상부유전체의 산소유입공부터 고전압전극의 연결공까지 산소의 이동구간을 지그재그 형상으로 형성하는 상부스페이서와; 상기 상부유전체와 고전압전극에 위치하며 유입된 산소와 변환된 오존이 유동되며 고전압전극의 전원이 인가되는 상부철망과; 및 상기 하부유전체와 고전압전극에 위치하며 유입된 산소와 변환된 오존이 유동되며 고전압전극의 전원이 인가되는 하부철망; 및 일측면이 상기 상부유전체 또는 하부유전체에 밀착되고 타측면이 상기 고전압전극에 밀착되며 상기 상부방전공간 및 하부방전공간을 밀폐시키는 상부밀폐부 및 하부밀폐부;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 오존발생장치의 최외각에는 내부에 냉각수가 흐르는 상부지지판 과 하부지지판이 더 형성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시예를 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 연면 복합방전형 오존발생장치의 분해사시도이고, 도 6의 도 5의 오존발생장치에 유입된 산소의 순환도이고, 도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 연면 복합방전형 오존발생장치의 분해사시도이며, 도 8은 도 7의 A-A'단면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 연면 복합방전형 오존발생장치는 유전체(10)와 유전체의 내부에 위치하는 접지전극(15), 접지전극에 대응되는 전원이 인가되는 고전압전극(20), 유전체(10)와 고전압전극(20) 사이에 산소의 이동구간(22)을 지그재그형상으로 형성하는 스페이서(21), 산소와 오존이 이동되며 고전업전극에 접지된 철망(23) 및 유전체(10)와 고전압전극(20)의 둘레를 밀폐시키는 밀폐부(25)로 이루어진다.
유전체(10)는 내부에 (+) 전류가 인가되는 접지전극(15)이 내장하며, 접지전극(15)이 외부로 노출되어 손상되는 것을 방지한다. 유전체(10)의 일측면에는 외부의 산소(O2)가 내부로 유입되도록 산소유입공(11)과 유입된 산소(O2)가 방전되어 변환된 오존(O3)을 외부로 배출시키는 오존배출공(12)이 각각 형성된다. 이러한 유전체는 유리, 세라믹 등이 사용된다.
고전압전극(20)은 유전체의 상부 또는 하부에 이격되도록 위치하며 접지전 극(15)에 대응되는 (-) 전류가 인가된다. 이에 따라 접지전극(15)과 고전압전극(20) 사이의 공간에 방전공간이 형성된다.
스페이서(21)는 양측면이 상기 유전체와 고전압전극에 각각 밀착되어 유전체(10)와 고전압전극(20) 사이에 형성된 방전공간의 간격을 유지시킨다. 또한, 스페이서(21)는 산소유입공(11)에서 유입된 산소가 오존배출공(12)으로 배출될 때까지 지그재그 형상으로 이동되도록 양측면에서 내측으로 연장되도록 다수개 설치된다. 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 스페이서(21)에 의해 산소유입공(11)을 통해 유입된 산소는 방전공간 내에서 지그재그 형상의 이동구간(22)을 따라 이동하면서 방전공간에 머무르는 시간이 증가되어 다량의 산소가 오존으로 변화된다.
철망(23)은 유전체(10)와 고전압전극(20) 사이에 위치하며 고전압전극과 접지되어 고전압전극의 전원이 유입되어 (-)전극을 갖는다. 이에 따라 고전압전극(20)과 철망(23)으로 인가된 전원에 의해 산소유입공(11)으로 유입된 산소는 방전밀도가 높아져 초고농도의 오존을 생성할 수 있다.
밀폐부(25)는 유전체와 고전압전극의 둘레에서 일측면이 유전체(10)에 밀착되고, 타측면이 고전압전극(20)에 밀착되어 내부의 산소와 오존이 외부로 배출되는 것을 방지하도록 밀폐시키면서 방전공간의 간격을 일정하게 유지시킨다. 이러한 밀폐부(25)는 유전체와 동일한 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 유전체(10)의 상부 및 고전압전극(20)의 하부에는 내부에 냉각수가 흐르는 상부지지판(30) 및 하부지지판(31)을 위치시켜 유전체(10), 고전압전극(20), 스페이서(21) 및 밀폐부(25)를 지지하면서 산소가 오존으로 변환될 때 발생되는 열 을 냉각시킬 수 있다.
본 발명의 제1실시예에 따른 철망을 이용한 오존발생기의 작동상태를 살펴보면, 유전체(10)의 내부에 위치하는 접지전극(15)에 각각 (-)전원을 인가하고, 고전압전극(20)에 (+)전원을 인가하여 접지전극(15)과 철망(23), 고전압전극(20) 사이에 방전공간을 발생시킨다.
그 후, 유전체(10)의 일측에 형성된 산소유입공(11)을 통해 유입된 산소는 스페이서(21)에 의해 형성된 지그재그 형태로 형성된 이동구간(22)을 따라 이동하면서 방전밀도가 높은 철망(23)을 통과하면서 오존(O3)으로 변환되고, 변환된 오존은 오존배출공(12)을 따라 외부로 배출된다. 이때, 오존 변환시 발생된 열은 유전체(10) 및 고전압전극(20)의 외부에 위치하는 지지판(30,31)의 냉각수에 의해 냉각된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 연면 복합방전형 오존발생장치는 상부유전체(50), 하부유전체(53), 상부접지전극(51), 하부접지전극(54), 고전압전극(56), 상부스페이서(61) 및 하부스페이서(64), 상부밀폐부(60), 하부밀폐부(65), 상부철망(63) 및 하부철망(66)으로 이루어진다.
상부유전체(50)와 하부유전체(53)는 최상부와 최하부에 각각 위치하여 접지전극이 외부에 노출되어 손상되는 것을 방지한다. 상부유전체(50)의 일측에는 외부의 산소(O2)가 내부로 유입되도록 산소유입공(52)이 형성되며, 하부유전체(53)의 일측에는 유입된 산소(O2)가 변환된 오존(O3)을 외부로 배출시키는 오존배출공(55)이 형성된다. 한편, 산소유입공(52)과 오존배출공(55)은 서로 다른 유전체(50,53)에 형성되는 것이 바람직하지만 동일한 유전체(50,53)에 함께 형성될 수도 있다.
상부접지전극(51) 및 하부접지전극(54)은 각각 전원에 연결되어 동일한 전극을 갖도록 전류가 흐르며, 상부유전체(50)와 하부유전체(53)의 내부에 위치한다.
고전압전극(56)은 상부유전체(50)와 하부유전체(53) 사이에 위치하며, 상부접지전극(51) 및 하부접지전극(54)에 대응되는 전극을 갖는다. 이에 따라 상부접지전극(51), 하부접지전극(54) 및 고전압전극(56)에 전원이 인가되면 상부접지전극(51)과 고전압전극(56) 사이, 하부접지전극(54)과 고전압전극(56) 사이에 방전공간이 형성되어 내부에서 유동되는 산소(O2)를 오존(O3)으로 변환된다. 한편, 고전압전극(56)의 일측에는 상부유전체(50)에서 유입된 산소를 하부유전체(53)로 이동시키기 위한 연결공(57)이 형성된다.
상부스페이서(60)와 하부스페이서(64)는 상부유전체(50)와 고전압전극(56) 사이 및 하부유전체(53)와 고전압전극(56) 사이에 각각 밀착되어 유전체(50,56)와 고전압전극(56) 사이에 형성된 방전공간의 간격을 유지시킨다. 또한, 스페이서(61,64)는 상부유전체의 산소유입공(52)에서 유입된 산소가 고전압전극의 연결공(57)까지 지그재그 형상으로 이동되도록 이동구간(62)을 형성하고, 다시 고전압전극의 연결공(57)에서 하부유전체의 오존배출공(55)까지 지그재그 형상으로 이동되도록 이동구간(62')를 형성한다. 이에 따라 스페이서(61,64)에 의해 산소유입공(52)을 통해 유입된 산소는 방전공간 내에서 지그재그 형상의 이동구간(62,62') 을 따라 이동하면서 오존으로 변화되는 시간이 증가된다.
상부철망(63)과 하부철망(66)은 상부 및 하부유전체(50,53)와 고전압전극 사이에 위치하며 고전압전극과 접지되어 고전압전극의 전원이 유입되어 (-)전극을 갖는다. 이에 따라 산소유입공(11)을 통해 유입된 산소는 상부스페이서 및 하부스페이서에 의해 생성된 이동구간을 이동하면서 철망(23)에 인접할 때 높은 방전밀도에 의해 초고농도의 오존을 생성할 수 있다.
상부밀폐부(60)와 하부밀폐부(65)는 상부유전체(50)와 고전압전극(56) 사이의 둘레 및 하부유전체(53)와 고전압전극(56) 사이의 둘레에서 일측면이 상부 및 하부유전체(50,53)에 밀착되고, 타측면이 고전압전극(56)에 밀착되어 내부의 산소와 오존이 외부로 배출되는 것을 방지하도록 밀폐시키면서 방전공간의 간격을 일정하게 유지시킨다.
한편, 상부유전체(50)의 상부에는 내부에 냉각수가 흐르는 상부지지판(70)이 위치하고, 하부유전체(53)의 하부에는 내부에 냉각수가 흐르는 하부지지판(71)이 위치한다. 이러한 상부지지판(70)과 하부지지판(71)은 산소가 오존으로 변환될 때 발생되는 열을 냉각시키고, 또한, 상부와 하부유전체(50,53), 고전압전극(56), 상부와 하부밀폐부(60,65) 및 철망(63,66)을 지지시킨다.
본 발명의 제2실시예에 따른 연면 복합방전형 오존발생장치의 작동상태를 살펴보면, 상부유전체(50)의 내부에 위치하는 상부접지전극(51)과 하부유전체(53)의 내부에 위치하는 하부접지전극(54)에 각각 (-)전원을 인가하고, 이들 유전체(50,53)의 사이에 위치하는 고전압전극(56)에 (+)전원을 인가하여 상부유전 체(50)와 상부철망(63), 고전압전극(56) 사이에 상부방전공간을 형성하고, 하부유전체(53)와 하부철망(66), 고전압전극(56) 사이에 하부방전공간을 형성시킨다.
그 후, 도 8에 도시된 바와 같이, 상부유전체(50)의 일측에 형성된 산소유입공(52)을 통해 유입된 산소는 상부 및 하부스페이서(61,64)에 의해 형성된 지그재그 형태로 형성된 이동구간(62)을 따라 고전압전극의 연결공(57)을 거쳐 오존배출공(55)으로 배출된다. 이때, 산소는 방전밀도가 높은 상부철망 및 하부철망을 통과하면서 초고농도의 오존이 생성된다.
한편, 산소가 오존(O3)으로 변환되면서 발생된 열은 상부유전체(50) 및 하부유전체(53)의 외부에 위치하는 지지판(70,71)의 냉각수에 의해 냉각된다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 청구범위에 기재된 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 설계 변경하여 실시하는 경우에는 본 발명의 범주로 간주한다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 연면 복합방전형 오존발생장치는 철망형태의 고전압전극에 철망이 부착되기 때문에 고전압 방전공간에서 배리어방전과 연면방전이 동시에 발생되어 유입된 산소를 고농도의 오존으로 변환시킬 수 있다.
또한, 고전압 방전공간에서 형성된 스페이서에 의해 유입된 고전압 방전공간 에서 유입된 산소가 배출시까지 정체구역을 제거하여 무효전력을 없애기 때문에 오존방전 수율이 증가되어 초고농도의 오존을 생성할 수 있는 장점이 있다.
또한, 고전압 방전공간 내에서 산소가 이동되는 구간을 고전압전극을 중심으로 2층의 철망을 형성함으로써 산소가 오존으로 변환되는 시간이 증가시킬 수 있어 작은 크기로 대용량 오존발생기를 만들고 초고농도의 오존을 생성할 수 있는 장점이 있다.

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 일측면에는 외부의 산소(O2)가 내부로 유입되도록 산소유입공이 형성되고, 내부에 전원이 인가되는 상부접지전극이 내장된 상부유전체와, 일측면에 산소(O2)가 방전되어 변환된 오존(O3)을 외부로 배출시키는 오존배출공이 형성되고, 내부에 전원이 인가되는 하부접지전극이 내장된 하부유전체와;
    상기 상부유전체와 하부유전체 사이에서 일정한 간격이 유지되도록 위치하면서 상기 상부접지전극 및 하부접지전극에 대응되는 전원이 인가되어 상부방전공간과 하부방전공간을 형성하고, 상기 상부방전공간의 산소를 하부방전공간으로 이동시키는 연결공이 일측에 형성된 고전압전극과;
    상기 상부유전체와 고전압전극에 위치하며 유입된 산소와 변환된 오존이 유동되며 고전압전극의 전원이 인가되는 상부철망과, 상기 하부유전체와 고전압전극에 위치하며 유입된 산소와 변환된 오존이 유동되며 고전압전극의 전원이 인가되는 하부철망; 및
    일측면이 상기 상부유전체 또는 하부유전체에 밀착되고 타측면이 상기 고전압전극에 밀착되며 상기 상부방전공간 및 하부방전공간을 밀폐시키는 상부밀폐부 및 하부밀폐부;을 포함하는 것을 특징으로 하는 연면 복합방전형 오존발생장치.
  4. 제3항에 있어서, 양측면이 상기 상부유전체와 상기 고전압전극에 밀착되고 상기 상부유전체의 산소유입공부터 고전압전극의 연결공까지 산소의 이동구간을 지그재그 형상으로 형성하는 상부스페이서와, 양측면이 상기 하부유전체와 상기 고전압전극에 밀착되고 상기 고전압전극의 연결공부터 상기 하부유전체의 오존배출공까지 산소의 이동구간을 지그재그 형상으로 형성하는 하부스페이서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연면 복합방전형 오존발생장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 상부유전체 및 하부유전체의 외부에는 내부에 냉각수가 흐르는 상부지지판과 하부지지판이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 연면 복합방전형 오존발생장치.
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