KR101212990B1 - 오존발생기용 방전핀 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오존발생기용 방전핀에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 방전핀을 한 개 이상의 핀으로 구성하여 각 핀의 방전개시 시점(임계전압)이 다르게 하여 습도의 농도가 시시각각으로 변화하는 비닐하우스 등에 특별한 조치를 취하지 않더라도 습도에 따라 오존발생 량이 조절되는 방전핀을 제공할 수 있도록 하고, 또 외부의 부식 조건에 의해 방전핀의 핀이 마모되더라도 오존 발생량을 지속적으로 유지할 수 있는 방전핀을 제공할 수 있도록 한 것이다.
즉, 본체와; 상기 본체에 고정되는 망과; 상기 본체의 중심을 관통하여 선단이 망 내부 중심에 위치되는 방전핀으로 구성되는 통상적인 오존발생기의 방전핀을 스테인레스 또는 텅스텐 재질의 주핀과 한 개 이상의 보조핀으로 구성하거나 또는 파이프 형태로 한 것이다.

Description

오존발생기용 방전핀{discharge pin and an ozonizer}

본 발명은 주변의 온도 및 습도(이하 '습도'로 통칭 함)를 감지하여 사용환경에 따라 적정 량의 오존을 발생시킬 수 있는 오존발생기용 방전핀에 관한 것이다.

일반적으로 코로나방전은 전극 사이에서 전계가 강한 부분에서 국부적으로 절연이 파괴되어 발생하는 파괴현상을 말하는 것으로, 코로나방전을 일으키면 공기 중의 산소(O₂) 분자가 원자 2개로 분리되고, 분리된 원자는 그 상태가 불안정하여 주위의 다른 산소분자에 결합하기 때문에 오존(O₃)이 생성된다.

위 오존은 현재 여러 분야에 사용되는데, 근래에 들어 다양한 작물을 재배하는 비닐하우스에 사용함으로써 작물의 성장 촉진과 비닐하우스 내의 살균 등을 도모하고 있다.

알려진 바와 같이 오존은 습도에 매우 민감하기 때문에 습도에 의해 그 운명(분해로 인한 소멸 또는 유지)이 결정되는 진다. 그러므로 오존을 이용한 작물의 성장촉진 등의 효과를 얻고자 할 때에는 작물에 유용한 작용을 할 수 있는 정도의 오존 량을 비닐하우스 내부에 유지시켜야 한다.

그러나 비닐하우스 내부는 계절에 따라 습도에 큰 차이가 있다. 즉, 작물의 재배 시기가 겨울일 경우(겨울작물로는 영하의 온도에서 재배하는 시금치 등이 있다)에는 보온의 효과로 인하여 습도가 대체 적으로 높고(90% 이상의 습도), 여름일 경우(여름작물로는 약 45℃ 정도의 온도에 재배되는 파인애플 등이 있다)에는 환기 등으로 인하에 대체 적으로 습도가 낮다(25% 정도의 습도).

이와 같이 작물 및 계절에 따라(습도가 달라짐에 따라) 비닐하우스 내부에는 적정량의 오존과 음이온을 유지시키는 것이 필요하고, 이를 위해서는 오존발생량을 수시로 조절할 수 있어야 한다. 즉, 비닐하우스 내부가 고습일 경우에 오존의 소멸이 많이 되어 발생량을 늘려야 되고, 반대일 경우에는 발생량을 줄여야 한다. 오존발생량 조절은 방전핀의 임계전압을 변화시킴으로써 가능한데, 통상적으로 오존발생량의 조절을 고압발생장치의 전압과 전류를 가변시키거나 또는 오존발생기의 개수를 조절하는 등의 방식을 통해 달성하고 있지만, 이러한 방식은 수시로 변화하는 비닐하우스 내부 환경에 적용시키기는 불가능할 뿐만 아니라 그 비용 또한 매우 높고, 나아가 오존발생량 조절의 작업도 매우 난이 하였다,

한편 종래의 방전핀은 여러 형태가 있겠으나, 대부분 오존발생량에 한계를 가지고 있었고, 이를 극복하기 위하여 본원 출원인은 실용신안 등록 제0248574호와 2008년 실용신안 출원 제0003217호(이하 ‘선행기술’이라 함)를 통해 절연체인 본체(12)와; 상기 본체(12)에 고정되는 망(11)과; 상기 본체(12)의 중심을 관통하여 선단이 망(11) 내부 중심에 위치되는 통상적인 오존발생기의 방전핀을 침 형태로 한 것을 제안한 바 있으나, 위 선행기술은 침 형태의 방전핀을 단수로 하였을 뿐만 아니라 끝을 뾰족하게 하는 구조이어서 오존발생량 조절을 위에서 기재한 방식에 의존할 수밖에 없었으며, 이를 배제하더라도 처음에는 뾰족한 방전핀 끝으로 인하여 방전 값이 높아지지만 그 방전이 망(11) 내부에서 일어나기 때문에 방전핀 끝의 마모가 급속하게 발생 되었고, 이 마모는 초기 때의 오존발생량을 유지할 수 없게 하는 문제(코로나방전의 원리를 이용한 모든 제품이 가지고 있는 근본적인 문제이다)가 있었다. 이는 저 전류용 트랜스를 사용하여 방전전류를 매우 적게 흐르게 하면 되나, 이 경우 방전핀의 수명은 연장시 킬 수 있음에 반해 오존 발생량이 급감 되는 문제가 있다.

위와 같은 문제를 한꺼번에 해결하기 위해 굵기가 가는 방전핀을 사용하면 되나, 양극인 망 중심에 방전핀을 기립시킬 수 없었음은 물론 설사 기립시켰다 하더라도 방전핀이 굽기 때문에 실제로 채택이 불가능한 문제가 있다.

본 발명에서 말하는 임계전압이란, 방전이 최초에 이루어지는 개시전압을 말하는 것으로, 처음 오존이 만들어지는 최초의 전압을 말한다(임계전압 이하에서는 오존은(방전은) 전혀 만들어지지 않는다).

본 발명은 환경변화가 다양한 비닐하우스에 적합하면서도 위 선행기술에서 나타나는 문제 등을 해결할 수 있는 방전핀을 제공하기 위해 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 임계전압을 제어하기 위한 전기 회로설계와 방전핀의 형상설계를 통하여 오존발생량을 조절할 수 있는 방전핀을 제공할 수 있도록 함에 있다.

한편 본 발명의 또 다른 목적으로는 마모에도 불구하고 오존발생량이 지속적이고 동일한 방전핀을 제공할 수 있도록 함에도 있다.

본 발명에 따른 오존발생기용 방전핀은 서로 굵기와 길이가 서로 다른 주핀과 하나 이상의 보조핀으로 구성하고, 상기 주핀과 보조핀에 각각 다른 임계전압이 적용될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 것이다..

한편 방전핀을 파이프 형태의 외통과 외통 내부에 삽입되는 봉 형태의 끼움핀으로 구성하되, 상기 끼움핀의 선단이 노출되도록 한 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명은 방전핀을 다수 개의 주핀과 보조핀으로 구성하여 서로 임계전압을 다르게 함으로써 습도의 농도가 시시각각으로 변화하는 비닐하우스 등에 특별한 조치를 취하지 않더라도 습도의 농도에 따라 오존발생 량이 조절되는 방전핀을 얻을 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 방전핀을 구성하는 핀들의 굵기, 모양 또는 회로설계를 통하여 방전에 필요한 임계전압을 다양하게 하여 습도가 서로 다른 환경에서도(광범위한 환경에서도) 코로나방전이 유지될 수 있도록 함과 아울러 외부의 부식 조건에 의해 방전핀의 핀이 마모되더라도 오존 발생량을 지속적으로 유지할 수 있는 효과도 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 통상적인 오존발생기 단면 예시도
도 2는 본 발명의 방전핀에 대한 실시 예이다.

본 발명에 따른 오존발생기용 방전핀은, 절연체인 본체(12)와; 상기 본체(12)에 고정되는 망(11)과; 상기 본체(12)의 중심을 관통하여 선단이 망(11) 내부 중심에 위치되는 통상적인 오존발생기(10)에 사용되는 것으로, 구체적으로는 단독으로 사용되는 스테인레스 또는 텅스텐 재질의 파이프 형태의 방전핀(20)과, 방전개시 시점이 서로 다른 한 개 이상의 핀으로 구성되는 복 수개 핀 형태의 방전핀(20)를 제안하고자 하는 것으로, 복 수개 방전핀(20)은 파이프 형태의 주핀(21) 내부에 보조핀(22)을 삽입하되, 보조핀(22) 상단이 노출되도록 하여 방전핀(20)이 안테나형태가 되도록 하는 구성(도 2의 (가) 참조)과, 주핀(21)과 보조핀(22)(22')을 하나로 묶거나 꼬아 다발형태(도 2의 (나),(다) 참조)로 하는 구성이 있다.

본 발명에서 각 핀의 방전개시 시점(임계전압)을 다르게 하는 방식으로는 주핀(21)과 보조핀(22)의 굵기와 끝의 날카로움을 달리하는 형상설계가 있다. 형상설계를 통하여 각 핀(21)(22)의 방전개시 시점을 다르게 하기 위한 구체적 내용은, 주핀(21)을 가늘게 하면서 끝을 날카롭게 하고, 보조핀(22)은 주핀 보다 굵게 하면서 끝의 날카로움을 무디게 하여 예컨대 주핀(21)에는 2KV의 임계전압이, 1번 보조핀(22)에는 4KV의 임계전압을 인가하면 임계전압이 낮은 주핀(21)이 오존을 많이 발생시킨다. 이때 고압 트랜스의 공급전압은 동일하다.

상기에서 보조핀은 한 개 이상 구성할 수 있으며, 이 경우 추가되는 보조핀(이하부터는 편의상 '2번 보조핀'으로 표현한다)은 원래의 보조핀(이하부터는 편의상 '번 보조핀'으로 표현한다)에 비해 굵게 하면서 끝의 날카로움을 무디게 하여 1번 보조핀 보다 높은 임계전압이 걸리도록 하여야 한다.

위와 같이 주핀(21)과 1,2번 보조핀(22)(22')의 형상(굵기, 모양 등)을 다르게 하는 형상설계로 각 핀의 임계전압을 설정하면 특별한 조치 없이도 습도를 감지하여 그 습도에 맞는 오존 량을 발생시킬 수 있는 방전핀(20)을 얻을 수 있게 된다. 즉, 위 실시 예처럼 주핀(21)의 임계전압을 2KV, 1번 보조핀(22)의 임계전압을 4KV, 2번 보조핀(22')의 임계전압을 7KV로 설정하면 오존발생기가 설치되는 일정한 장소(궁극적으로 비닐하우스 내부)의 환경(습도 등에 의해)으로 인하여 방전핀(20) 전체의 임계전압이 주핀(21)의 임계전압에 도달할 경우 주핀(21)과 보조핀(22)(22') 모두가 방전을 개시하여 모두 오존을 발생시킬 수 있고, 또 장소의 환경으로 인하여 방전핀(20)의 임계전압이 1,2번 보조핀(22)(22') 또는 2번 보조핀(22')의 임계전압에 도달할 경우 1,2번 보조핀(22)(22') 또는 2번 보조핀(22') 만이 오존을 발생시키기 때문에 환경에 따라 오전발생량을 가변시킬 수 있는 방전핀(20)을 얻을 수 있게 된다. 참고로 오존발생량은 각 핀의 입력전압에 비례하여 증가하기는 하나, 무한정 증가하는 것은 아니므로 위와 같은 각 핀의 형상설계는 코로나발생의 한계전압을 벗어나지 않는 범위 내에서 하여야 함은 당연하다.

한편 각 핀(21)(22)(22')의 형상과 무관하게 주핀(21)과 보조핀(22)(22')에 각각 저항을 연결하여 오존발생량을 조절할 수 있도록 하는 회로설계가 있다.

상기 회로설계를 통하면 오존발생기(10)로 인가되는 원천 전압이 전선의 굵기 등과 같은 전기적 문제 및 비닐하우스의 환경적 문제 등으로 인하여 수시로 변하더라도 저항에 의해 각 핀에 인가되는 전압을 일정하게 유지할 수 있게 되고, 또 각 저항의 저항값을 달리하면 즉, 저항값을 크게 하여 핀에 인가되는 전압이 낮아지도록 하고 반대로 저항값을 작게 하여 핀에 인가되는 전압을 높이면 각 핀의 인가 전압을 서로 다르게 설정할 수 있어 각 핀의 오존발생량을 다르게 할 수 있다. 이는 오존발생량은 전압에 비례여 발생한다는 일반적인 개념으로 보면 이해할 수 있을 것이다. 여기서 저항값의 선정은 각 핀의 임계전압과 원 전압의 변동률을 감안하여야 하고, 또 핀 간에 쇼트현상이 방지되도록 핀 외면에 절연물질을 피복 하는 등의 절연처리를 하여야 한다.

상기한 바와 같이 각 핀(21)(22)(22')에 저항을 연결하면 각 핀의 오존발생량이 원천 전압에 대비하여서는 떨어지지만 각 핀에 인가되는 전압이 달라짐으로써 결과적으로 각 핀에 서로 다른 임계전압이 만들어지는 것과 같은 작용을 도출할 수 있다. 따라서 위 회로설계는 각 핀의 형상에 구애받지 않으면서도 위 형상설계와 같이 환경에 따라 오존발생량을 가변시킬 수 있는 방전핀(20)을 얻을 수 있게 한다.

또한 방전핀(20)의 주핀(21)을 파이프형태(원통형)로 할 때 주핀(21)의 지름은 1.2mm 내외로, 두께는 0.4mm 이내로 함이 바람직하다. 상기 주핀(21)은 보조핀 없이 단독으로 사용하여도 무방하다.

상기 방전핀(20)의 주핀(21)을 파이프 형태로 구성함으로써 주핀(21)의 끝이 마모되더라도 주핀(21)의 지름은 그대로 유지되도록 하여 원형의 주핀 두께가 방전 침 기능을 수행할 수 있어서 방전 량을 항상 동일하게 유지할 수 있도록 하기 위함이다.

또, 상기 주핀(21)은 지름이 상기 수치보다 클 경우에는 코로나방전의 효율이 떨어지며, 작을 경우에는 오존발생기(10)의 망(11) 중심에서 기립상태가 유지되어야 하는 형태를 유지할 수 없기 때문에 상기 주핀(21)의 지름을 1.2mm 내외로 한정함이 바람직하다.

그리고 상기 방전핀(20)의 주핀(22) 두께를 0.4mm 이내로 한정하는 것은, 주핀 끝을 뾰족하고 가늘게 하면 임계전압이 최대한 낮아져 방전이 지속적으로 일어나는 코로나 방전의 원리를 원용하기 위해서이다. 이를 다시 설명하면, 주핀(21)의 두께를 위 수치보다 작게 하면 원하는 방전 값보다 많은 값이 생성됨은 물론 마모율도 높고, 또 주핀의 두께를 위 수치보다 크게 하면 마모율은 낮출 수 있으나, 방전 값이 현저하게 낮아지기 때문에 위 수치를 한정하였고, 위 수치는 본원출원인이 여러 번에 걸쳐 시험한 데이터에 근거하여 도출된 것이므로 수치의 임계적 의미가 존재함이 명백하다.

또한 상기 파이프 형태의 주핀(20) 내부에 봉 형태의 보조핀(22)을 끼우는 구성은 실제 방전 기능을 수행하는 보조핀을 가늘게 하여 방전의 효율은 높이면서도 보조핀의 기립 형태를 유지할 수 있도록 하기 위해서이고, 나아가 주핀(21) 상부로 노출된 보조핀(22)이 마모되더라도 차기로 주핀(21)이 방전 기능을 수행할 수 있도록 한 것이다.

다음으로 방전핀(20)의 주핀(21)을 도 2의 (나),(다)와 같이 다발형태로 하는 것은 방전으로 인한 마모에 적극 대처할 수 있도록 함과 동시에 방전의 지속성과 효율성 도모할 수 있도록 한다.

그리고 도시하지는 않았지만, 방전핀을 0.1~0.3mm 두께를 갖는 사각 판 형태로 구성할 수도 있는데, 이는 별도의 지지대가 없더라도 기립상태가 유지되도록 하면서 방전 효율은 파이프 형태의 방전핀과 균등성을 갖도록 하기 위해서이다.

이상에서 설명한 본 발명은 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 방전핀의 형태는 여러 가지 형태로 치환 변형 및 변경(방전핀의 상단 양끝을 뾰족하게 하는 등의 변경)이 가능하므로 위 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다.

10 : 오존발생기 11 : 망
12 : 본체 20 : 방전핀
21 : 주핀 22,22' : 보조핀

Claims (7)

1. 본체(12)와; 상기 본체(12)에 고정되는 망(11)과; 상기 본체(12)의 중심을 관통하여 선단이 망(11) 내부 중심에 위치되는 방전핀(20)으로 구성되는 통상적인 오존발생기(10)의 방전핀(20)을 주핀(21)과 한 개 이상의 보조핀(22)(22')으로 구성하되, 상기 주핀(21)과 보조핀(22)(22') 외면을 절연처리하여 핀 간에 쇼트현상이 방지되도록 한 것을 특징으로 하는 오존발생기용 방전핀.
   
2. 제 1항에 있어서,
   주핀(21)과 보조핀(22)(22')을 하나로 묶어 다발형태가 되도록 한 것을 특징으로 하는 오존발생기용 방전핀.
   
3. 제 1항에 있어서, 주핀(21)과 보조핀(22)(22')의 굵기와 끝의 날카로움을 달리한 것을 특징으로 하는 오존발생기용 방전핀.
   
4. 제 1항에 있어서,
   주핀(21)과 보조핀(22)(22')에 서로 다른 저항값을 가진 저항을 연결하여 각 핀에 인가되는 전압이 달라지도록 한 것을 특징으로 하는 오존발생기용 방전핀.
   
5. 제 1항에 있어서, 방전핀(20)의 주핀(21)을 파이프 형태로 한 것을 특징으로 하는 오존발생기용 방전핀.
   
6. 삭제
7. 본체(12)와; 상기 본체(12)에 고정되는 망(11)과; 상기 본체(12)의 중심을 관통하여 선단이 망(11) 내부 중심에 위치되는 방전핀(20)으로 구성되는 통상적인 오존발생기(10)의 방전핀(20)을 파이프 형태의 주핀(21) 내에 봉 형태의 보조핀(22)을 결합하되, 상기 보조핀(22)의 선단이 노출되도록 한 것을 특징으로 하는 오존발생기용 방전핀.

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