KR101110376B1 - 오존발생장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내부에 방전공간을 가지며, 공기의 유출입이 가능하도록 유입구와 토출구가 각각 형성되는 방전관 본체; 상기 방전공간 내에서 방전을 발생시켜서, 상기 방전공간 내의 공기로부터 오존을 생성시키는 방전전극; 상기 방전관 본체를 가열하거나 냉각시켜서, 상기 방전공간 내의 온도를 조절하며, 상기 방전관 본체의 온도가 제1설정온도 이하이면 상기 방전관 본체를 가열하는 히터와, 상기 방전공간의 온도가 제2설정온도 이상이면 상기 본체를 냉각하는 송풍기를 포함하고, 상기 송풍기는 상기 방전관 본체의 길이방향 일 단부에 배치되어 상기 방전전극과 인접한 상기 방전관 본체를 냉각하고, 상기 방전관 본체의 하부에는 상기 송풍기에 의한 상기 방전관 본체의 냉각을 증가시키도록, 상기 방전관 본체의 하측에서 폭 방향으로 서로 이격하여 상기 방전관 본체의 길이방향으로 길게 제2방열핀들이 돌출 형성되 온도조절유닛; 및 상기 방전공간의 온도가 설정 온도 범위를 유지하도록 상기 온도조절유닛의 작동을 조절하는 제어유닛을 포함하고, 상기 방전관 본체는 길이 방향으로 길게 형성되고, 상기 유입구 및 상기 토출구는 상기 방전관 본체의 길이방향 단부들에 각각 형성되어 있고, 상기 방전전극은 상기 방전관 본체의 길이 방향을 따라 배치되고, 상기 방전관 본체의 양 측면에는 길이 방향을 따라 제1방열핀이 길게 형성되고, 상기 제어유닛은 상기 방전공간의 온도를 도출하도록, 상기 방전공간의 온도 또는 상기 방전공간에 인접한 방전관 본체의 온도를 측정하는 하나 또는 복수개의 온도센서; 상기 하나 또는 복수개의 온도센서로부터 감지되는 온도 정보에 근거하여, 상기 온도조절유닛을 제어하고, 상기 방전전극에 의한 방전 시, 방전전류가 설정 방전전류 범위를 유지하도록 상기 방전전극으로 인가되는 전원을 제어하는 제어부를 구비하는 오존발생장치를 제공한다.
본 발명에 의한 오존발생장치는, 방전관 본체의 온도를 일정 범위로 유지하여 오존의 생성조건을 일정하게 유지할 수 있다.
오존, 오존발생장치, 방전관, 방전전극
Description
본 발명은 오존발생장치에 관한 것으로, 방전관 본체 내부의 온도를 설정 온도 범위 내로 유지하여 오존의 최적 생성조건을 유지하는 오존발생장치에 관한 것이다.
오존발생장치는 원통형의 방전관에 유전체를 넣고 유전체의 내부에 전극을 삽입하여 장착하거나 또는 전극에 유전체를 코팅하여 사용하였다. 그러면, 방전용 고압트랜스에서 고전압의 전기가 전극에 인가되며 전극과 방전관 사이에서 유전체에 의해서 일정하게 방전이 일어나고, 이때 산소를 포함하는 공기가 방전이 일어나는 두 전극 사이에서 오존으로 변환된다.
일반적으로 공기 중에는 약 20%의 산소와, 나머지 약 80%의 질소를 포함한 기타 성분으로 구성되며, 오존(O3)은 산소(O2)의 동위체로서 산소(O)원자가 3개 결합된 분자로써 숲속이나 해안의 공기 중에 미량 함유되어 있다. 오존의 물리적 성질은 기체의 상태에서는 엷은 청색을 띠며 액체로 존재할 시에는 어두운 청색을 나타내며, 고체일 경우에는 암자색을 나타내며, 공기 중에 오존의 농도가 0.02- 0.01ppm을 함유되어 있으면 오존특유의 냄새를 내기 때문에 오존의 존재여부를 후각을 통하여 감지할 수 있다.
그러나 상기 오존은 화학적으로는 산소원자가 3개가 결합 되어 원자 간의 결합력이 대단히 취약하여 불안정하게 존재하므로 오존은 150℃ 이상의 고온에서 오존을 구성하는 산소원자 하나가 쉽게 분리되어 산소(O3)로 환원되고, 방전관으로 공급된 원료공기에는 산소(O2) 뿐만 아니라 질소(N)등 기타 원소도 포함되어 있으며 방전관속에서 방전으로 산소가 오존으로 생성되고 질소 등 기타의 공기가 오존과 혼합되어 산화물이 생성된다. 특히 악취나 유기물질이 발생되는 영역에서는 산화분해 된 산화물이 전극과 방전관에 부착 누적되고, 누적된 산화물질로 인해 방전을 방해하여 방전이 약해지고 오존의 발생이 감소하는 문제점이 발생되고, 방전시에는 방전으로 인해 방전관이 온도가 상승되어 오존이 파괴되는 한계에 도달되지 못하게 냉각이 필요하며, 특히 방전이 정지상태에서 온도가 급속히 내려가면 결로가 발생되고 방생된 결로(습기)는 다음 방전이 개시될 때 방전 저항이 감소하여 방전이 일어나지 않거나 또는 습기가 많은 부위에 집중적인 방전으로 인해 전극의 유전체가 타거나 파손되는 현상이 발생된다.
본 발명은 오존발생장치에 관한 것으로, 방전관 본체 내부의 온도를 설정 온도 범위 내로 유지하여 오존의 최적 생성조건을 유지하는 오존발생장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 내부에 방전공간을 가지며, 공기의 유출입이 가능하도록 유입구와 토출구가 각각 형성되는 방전관 본체; 상기 방전공간 내에서 방전을 발생시켜서, 상기 방전공간 내의 공기로부터 오존을 생성시키는 방전전극; 상기 방전관 본체를 가열하거나 냉각시켜서, 상기 방전공간 내의 온도를 조절하며, 상기 방전관 본체의 온도가 제1설정온도 이하이면 상기 방전관 본체를 가열하는 히터와, 상기 방전공간의 온도가 제2설정온도 이상이면 상기 본체를 냉각하는 송풍기를 포함하고, 상기 송풍기는 상기 방전관 본체의 길이방향 일 단부에 배치되어 상기 방전전극과 인접한 상기 방전관 본체를 냉각하고, 상기 방전관 본체의 하부에는 상기 송풍기에 의한 상기 방전관 본체의 냉각을 증가시키도록, 상기 방전관 본체의 하측에서 폭 방향으로 서로 이격하여 상기 방전관 본체의 길이방향으로 길게 제2방열핀들이 돌출 형성되 온도조절유닛; 및 상기 방전공간의 온도가 설정 온도 범위를 유지하도록 상기 온도조절유닛의 작동을 조절하는 제어유닛을 포함하고, 상기 방전관 본체는 길이 방향으로 길게 형성되고, 상기 유입구 및 상기 토출구는 상기 방전관 본체의 길이방향 단부들에 각각 형성되어 있고, 상기 방전전극은 상기 방전관 본체의 길이 방향을 따라 배치되고, 상기 방전관 본체의 양 측면에는 길이 방향을 따라 제1방열핀이 길게 형성되고, 상기 제어유닛은 상기 방전공간의 온도를 도출하도록, 상기 방전공간의 온도 또는 상기 방전공간에 인접한 방전관 본체의 온도를 측정하는 하나 또는 복수개의 온도센서; 상기 하나 또는 복수개의 온도센서로부터 감지되는 온도 정보에 근거하여, 상기 온도조절유닛을 제어하고, 상기 방전전극에 의한 방전 시, 방전전류가 설정 방전전류 범위를 유지하도록 상기 방전전극으로 인가되는 전원을 제어하는 제어부를 구비하는 오존발생장치를 제공한다.
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상기 송풍기는 상기 방전관 본체의 길이방향 일 단부에 배치되어 상기 방전전극과 인접한 상기 방전관 본체를 냉각하고, 상기 방전관 본체의 하부에는 상기 송풍기에 의한 상기 방전관 본체의 냉각을 증가시키도록, 상기 방전관 본체의 하측에서 폭 방향으로 서로 이격하여 상기 방전관 본체의 길이방향으로 길게 제2방열핀들이 돌출 형성될 수 있다.
본 발명에 의한 오존발생장치는,
첫째, 방전관 본체의 온도를 설정 온도 범위 내로 유지하여 오존의 생성량을 일정하게 유지시킬 수 있다.
둘째, 방전전극의 전원을 제어하는 제어부에 의해 방전관 본체의 온도 정보를 근거로 하여 상기 제어부가 방전전극의 최적의 방전을 조절하여 최대의 오존발생효율을 실현하며,
셋째, 방전에 의한 오존 생성 시 발생되는 각종 산화물과, 저온에서 발생되는 결로를 방지하여 과잉방전과 과소방전을 방지한 최적의 방전으로 방전관의 파손과 고장을 절감할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 오존발생장치의 사시도로서, 오존발생장치의 전체적인 외형이 도시되어 있고, 도 2는 도 1에 나타낸 오존발생장치의 세부 구성을 나타내는 결합사시도를 도시한다.
도 1을 참조하면, 상기 오존발생장치(100)는 길이방향으로 길게 형성되어 전체적으로 직육면체의 형상으로 마련되는 방전관 본체(110)와, 상기 방전관 본체(110)의 일측에 구비되어 상기 방전관 본체(110)의 온도를 조절하는 온도조절유닛(140) 및 상기 온도조절유닛(140)의 작동을 제어하는 제어유닛(150)을 포함한다.
도 2를 참조하면, 상기 방전관 본체(110)는 측면에서 길이방향으로 길게 복수개가 돌출되는 제1방열핀(113)이 형성된다. 또한 상기 방전관 본체(110)는 그 단면이 'H' 형상으로, 상측 내부에는 길이방향으로 방전공간(115)이 형성되고, 상기 방전관 본체(110)의 하부에는 후기하는 송풍기(144)에 의한 냉각 효과를 증대시킬 수 있도록, 상기 방전관 본체(110)의 폭 방향으로 소정간격 상호 이격하여 상기 방전관 본체(110)의 길이방향으로 길게 돌출 형성되는 복수개의 제2방열핀(114)이 형 성된다. 상기 방전공간(115)의 길이방향 양 측 단부에는 내부에 공기가 소통할 수 있도록 유입구(111)와 토출구(112)가 각각 형성된다. 또한 상기 방전관 본체(110)의 방전공간(115)을 개폐할 수 있도록 탈부착 되는 덮개판(116)이 결합된다.
상기 방전관 본체(110)의 상부 방전공간(115)에는 방전이 생성될 수 있도록 설치되는 방전전극(120)과, 상기 방전전극(120)과 상기 방전관 본체(110) 사이에 삽입되는 유전체(130)가 배치된다.
상기 방전전극(120)은 상기 유입구(111)로부터 공급되는 공기가 방전에 의해 오존으로 변환되어 상기 토출구(112)로 빠져나갈 수 있도록, 상기 방전전극(120)의 방전부분에 인접하여 길이방향으로 길게 관통되거나 절삭되는 복수개의 홈 또는 홀이 형성될 수 있다. 또한, 상기 방전공간(115)의 저면과 상기 방전전극(120)이 대면하는 부분에서 방전이 발생하므로 상기 제1방열핀은 상기 방전관 본체(110)의 외측에서, 상기 방전공간(115)의 저면과 상기 방전전극(120)이 대면하는 부분에 인접하여 배치될 수 있다. 상기 방전전극(120)의 상측에는 상기 방전전극(120)과 상기 덮개판(116)을 절연하며, 상기 방전전극(120)을 상기 방전공간(115)으로부터 지지하는 지지애자(122)와, 상기 덮개판(116)을 관통하여 상기 방전전극(120)과 연결되는 상기 제어유닛(150)를 절연하는 전극절연애자(124)가 배치된다.
이때, 상기 방전전극(120)은 상기 방전공간(115) 내부에서 오존에 대해 내식을 갖는 알루미늄, 스테인리스 및 티타늄 테프론으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 한 재질을 포함하여 형성될 수 있고, 상기 지지애자(122)와 상기 전극절연애자(124)는 내열성 및 비자성을 갖는 세라믹 및 유리를 포함하여 형성될 수 있다.
상기 온도조절유닛(140)은 상기 방전공간(115)의 온도를 조절하기 위해 상기 제2방열핀(114)의 길이방향 일단에 결합되어, 설정온도 범위보다 올라가면 냉각을 시켜주는 송풍기(144)와, 상기 방전관 본체(110)의 하부에 형성되는 상기 제2방열핀(114)이 배치되며, 상기 방전공간(115)과 인접하는 면에 밀착하여 설정온도 범위보다 내려가면 가열을 시켜주는 히터(142)를 포함한다. 이때 상기 설정온도는 약 20℃ ~ 40℃로 간주하고, 상기 히터(142)가 작동되는 21℃ 이하를 제1설정온도, 상기 송풍기(144)가 작동하는 약 32℃ 이상을 제2설정온도로 설정하며, 상기 설정온도는 상기 오존발생장치가 작동되는 장소의 기후와 지형적 특성을 고려하여 제1설정온도 및 제2설정온도를 재설정할 수 있다.
상기 온도조절유닛(140)은 히터(142)로 가열하여 약 20℃ 이하의 저온에서 방전전류가 인가되어 방전이 잘 일어나지 않는 현상을 방지하고, 상기 방전공간(115) 내부의 공기가 응결되어 결로현상이 발생하는 것을 방지하여 상기 방전공간(115)과 상기 방전전극(120)에 이물질이 부착되는 것을 방지할 수 있다. 만약 상기 방전공간(115)에 습기가 발생하거나 상기 유전체(130)의 온도가 변화함에 따라 저항값이 증가하게 되면, 방전전류의 크기가 변경되어 오존 발생량이 변화하거나 과방전이 발생하여 상기 방전공간(115) 내부에서 질소산화물이 생성될 수 있으므로, 상기 방전공간(115)의 온도조절은 매우 중요하다. 또한, 상기 온도조절유닛(140)은 약 30℃ 이상의 온도에서 송풍기(144)를 제어하여 냉각하며, 상기 방전관 본체(110)와 상기 방전전극(120)의 과열을 방지할 수 있다.
상기 제어유닛(150)은 상기 방전공간(115)과 인접하는 상기 방전관 본 체(110)의 온도를 측정하는 복수개의 온도센서(152)를 구비하여 상기 온도조절유닛(140)을 제어할 수 있다. 또한, 하나의 온도센서(152)를 구비하여 후기하는 제어부에 측정된 온도정보를 제공할 수 있음은 물론이다.
상기 온도센서(152)는 상기 방전공간(115) 내부에 배치될 수 있지만, 상기 방전관 본체(110)는 열전도율이 좋은 재질로 형성되어 상기 방전공간(115)에 인접한 상기 방전관 본체(110)의 외측에서 온도를 측정해도 상기 방전공간(115) 내부와 외부의 온도차이가 크지 않다. 따라서 상기 온도센서(152)는 유지보수가 용이하고 청결하게 관리하기 쉬운 외부에 배치되는 것이 바람직하다.
상기 온도센서(152)는 상기 제어부(154)가 상기 방전공간(115)에 인접하는 방전관 본체(110)의 온도를 측정하여 상기 온도조절유닛(140)을 제어하고, 상기 방전공간(115)에 설정된 범위에서 상기 방전전극(120)에 방전전류가 흐를 수 있도록 상기 방전전극(120)으로 인가되는 전원을 제어하도록 온도 정보를 제공한다.
상기 제어부(154)는 상기 온도센서(152)로부터 감지되는 온도정보에 근거하여 상기 히터(142)와 송풍기(144)를 제어하며, 상기 제1설정온도와 상기 제2설정온도의 온도 값을 설정할 수 있다.
또한 상기 제어부(154)는 상기 온도센서(152)로부터 감지되는 온도정보에 근거하여 상기 방전전극(120)에 인가되는 전원을 온/오프 시키며, 상기 방전전극(120)에 인가되는 전류 및 전압을 제어하는 예컨대, PCB 회로 또는 무정전전원장치(UPS) 등을 포함할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 상기 오존발생장치의 작동방법에 관해 설명한다.
도 3은 도 1에 나타낸 오존발생장치의 폭 방향의 단면을 도시한다. 도 3을 참조하면, 상기 방전관 본체(110)에 전원이 인가되면, 복수개의 온도센서(152)가 작동하여 상기 방전관 본체(110)의 내부 방전공간(115)의 온도를 측정한다. 상기 방전공간(115)의 온도는 상기 방전공간(115)의 저면에서 상기 방전전극(120)과 방전이 일어나는 부분에 인접하여 측정하며, 상기 방전공간(115)의 온도와 상기 방전관 본체(110) 외부의 온도차이가 없는 경우에는, 상기 방전관 본체(110) 외부에서 상기 방전전극(120)에 인접한 부분에서 역시 측정이 가능하다.
상기 온도센서(152)에 의해 측정된 온도정보는 상기 제어유닛(150)의 제어부(154)로 전송되어 상기 온도조절유닛(140)의 작동여부를 판단하고, 상기 방전전극(120)으로 인가되는 전원을 제어한다.
상기 온도센서(152)에 의해 측정된 온도가 제1설정범위에 포함되면, 상기 제어부(154)는 상기 히터(142)를 가열하도록 제어한다. 상기 히터(142)는 상기 방전관 본체(110)의 하부에서 결합되고, 상기 방전공간(115)에서 방전이 발생하는 부분에 인접한곳에 배치되며, 상기 방전전극(120)에 방전전류가 인가되기 전에 상기 제1설정온도 이상으로 승온되도록 가열한다.
상기 온도센서(152)의 측정온도가 상기 제1설정온도 이상으로 올라가면 상기 방전전극(120)에 방전전압이 인가되고, 상기 방전전류가 흐르면서 방전이 시작된다. 상기 방전전류는 상기 방전공간(115)의 저항과 온도에 따라 달라질 수 있으며, 수 만에서 수십만 볼트의 고전압이 송전된다. 이때 상기 방전공간(115)의 유입구(111) 측에서 공기가 유입되고, 유입된 공기는 상기 방전전극(120)과 상기 방전관 본체(110) 사이에서 상기 방전전류에 인접하여 이송된다. 상기 방전전극(120)에서 발생되는 전자는 유입된 산소분자와 충돌하여 산소를 원자상태로 해리시키고, 발생된 산소원자에 의해 여기(勵起)된 산소분자와 산소원자를 반응시켜 오존이 생성된다. 또한 상기 유입공기는 자연 대류에 의한 공기의 유동으로 유입될 수 있고, 보다 바람직하게는 공기를 강제 공급시키는 컴프레셔(미도시)나 팬(미도시)을 이용하여 공기를 유입시킬 수 있다. 물론 방전이 이루어지는 상태에서는 상기 방전공간(115) 내부의 온도가 급격히 상승하게 되므로, 상기 히터(142)에 공급되는 전원이 차단된다.
상기 강제 공기공급 방식에서는 상기 유입구(111)를 통해 상기 방전공간(115)으로 공기가 유입되기 전에, 공급공기를 여과하여 공급할 수 있도록 필터(미도시)가 마련될 수 있다.
방전으로 인해 오존이 생성되면, 상기 방전공간(115)은 고압의 전류에 의해 내부 온도가 높아지고, 상기 방전관 본체(110)의 온도도 올라간다. 상기 온도센서(152)는 온도가 상승함에 따라 상기 제2설정온도 이상으로 온도가 올라가기 되면, 상기 송풍기(144)를 가동하도록 제어한다. 만약 송풍기(144)를 가동 중에도 상기 방전관 본체(110)의 온도가 증가하여 약 40℃를 넘으면, 상기 제어유닛(150)은 방전전류를 차단하여 과방전이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 상기 설정온도 범위가 약 40℃를 초과하여 과방전을 방지하는 이유는 상기 방전공간(115) 내부에 과방 전으로 인한 유전체(130)의 파손를 방지하기 위함이다. 또한, 상기 방전전극(120)과 상기 방전공간(115) 내부에 질소산화물 또는 결로현상으로 생성되는 습기가 반복해서 흡착된다면, 흡착된 불순물의 영향으로 방전전류의 저항값이 높아지고, 상기 제어유닛(150)에서 설정한 온도, 전류 및 전압에 오차가 발생하여 고장의 원인으로 작용할 수 있기 때문이다. 따라서 본 발명에 의한 오존발생장치(100)는 약 20℃ ~ 40℃ 사이로 가용온도가 제어된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 오존발생장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 오존발생장치의 세부 구성을 나타내는 결합사시도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 오존발생장치의 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명>
100 : 오존발생장치 110 : 방전관 본체
120 : 방전전극 130 : 유전체
140 : 온도조절유닛 150 : 제어유닛
Claims (2)
- 내부에 방전공간을 가지며, 공기의 유출입이 가능하도록 유입구와 토출구가 각각 형성되는 방전관 본체;상기 방전공간 내에서 방전을 발생시켜서, 상기 방전공간 내의 공기로부터 오존을 생성시키는 방전전극;상기 방전관 본체를 가열하거나 냉각시켜서, 상기 방전공간 내의 온도를 조절하며, 상기 방전관 본체의 온도가 제1설정온도 이하이면 상기 방전관 본체를 가열하는 히터와, 상기 방전공간의 온도가 제2설정온도 이상이면 상기 본체를 냉각하는 송풍기를 포함하고, 상기 송풍기는 상기 방전관 본체의 길이방향 일 단부에 배치되어 상기 방전전극과 인접한 상기 방전관 본체를 냉각하고, 상기 방전관 본체의 하부에는 상기 송풍기에 의한 상기 방전관 본체의 냉각을 증가시키도록, 상기 방전관 본체의 하측에서 폭 방향으로 서로 이격하여 상기 방전관 본체의 길이방향으로 길게 제2방열핀들이 돌출 형성되 온도조절유닛; 및상기 방전공간의 온도가 설정 온도 범위를 유지하도록 상기 온도조절유닛의 작동을 조절하는 제어유닛을 포함하고,상기 방전관 본체는 길이 방향으로 길게 형성되고,상기 유입구 및 상기 토출구는 상기 방전관 본체의 길이방향 단부들에 각각 형성되어 있고,상기 방전전극은 상기 방전관 본체의 길이 방향을 따라 배치되고,상기 방전관 본체의 양 측면에는 길이 방향을 따라 제1방열핀이 길게 형성되고,상기 제어유닛은 상기 방전공간의 온도를 도출하도록, 상기 방전공간의 온도 또는 상기 방전공간에 인접한 방전관 본체의 온도를 측정하는 하나 또는 복수개의 온도센서;상기 하나 또는 복수개의 온도센서로부터 감지되는 온도 정보에 근거하여, 상기 온도조절유닛을 제어하고, 상기 방전전극에 의한 방전 시, 방전전류가 설정 방전전류 범위를 유지하도록 상기 방전전극으로 인가되는 전원을 제어하는 제어부를 구비하는 오존발생장치.
- 삭제
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| KR1020090105007A KR101110376B1 (ko) | 2009-11-02 | 2009-11-02 | 오존발생장치 |
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|---|---|---|---|
| KR1020090105007A KR101110376B1 (ko) | 2009-11-02 | 2009-11-02 | 오존발생장치 |
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| KR101110376B1 true KR101110376B1 (ko) | 2012-02-16 |
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Family Applications (1)
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2009
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