KR101349488B1 - 오존발생장치 - Google Patents

Abstract

냉각수의 사용을 불요하게 하고, 소형이며 메인터넌스가 용이한 오존발생장치를 제공하는 대략 통 모양의 금속관으로 형성된 접지전극(1)과, 이 접지전극의 내측에 대략 동심적으로 배치된 대략 통 모양의 유전체를 가지고, 그 내주면에 형성된 도전층(6)에 고전압이 인가되는 고전압전극(5)을 구비하며, 상기 접지전극과 상기 고전압전극과의 사이에 형성된 방전틈새 내에 산소함유가스를 공급하여, 오존을 생성하는 오존발생장치에 있어서, 상기 접지전극은 외주 측에 길이방향으로 연장하는 복수의 공랭용 냉각핀(2)을 일체적으로 형성하고 있다.

Description

오존발생장치 {OZONE GENERATOR}

본 발명은 방전에 의해 오존화 가스를 발생하는 오존발생장치에 관한 것이다.

오존발생장치는 금속관으로 형성된 접지전극과 원통 모양의 유리관(유전체(誘電體))의 내면에 도전층을 형성한 전극, 상기 유리관의 내경부에 배치된 고압전극을 구비하고, 이 금속관의 내측과 유리관의 외측의 공극(空隙)에 산소함유가스를 공급하며, 접지전극과 고압전극에 고전압을 인가해 방전에 의해 오존화 가스를 생성한다(특허문헌 1 참조).

특허문헌 1 : 일본국 특개평8-245203호 공보

이와 같은 오존발생장치는 방전에 의해 오존발생시에 접지전극, 고압전극 및 그 근방은 발열에 의해 온도상승을 수반한다. 이 온도상승은 오존발생의 효율을 저하시키기 때문에, 접지전극의 외주부에 냉각수를 통해 방전부를 냉각하는 구조가 채용되고 있다.

그러나, 냉각수를 필요로 하는 구조는 오존발생장치의 소형화를 곤란하게 하는 요인임과 아울러, 오존발생시에는 냉각수를 확보할 필요가 있는데다가, 장시간의 운전에서는 냉각계통의 부식에 의한 누수 등의 문제가 있었다.

본 발명은 상기의 문제를 해소하여, 냉각수의 사용을 불필요하게 하고, 소형이며 메인터넌스가 용이한 오존발생장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명은, 대략 통 모양의 금속관으로 형성된 접지전극과, 이 접지전극의 내측에 대략 동심적으로 배치된 대략 통 모양의 유전체를 가지고, 그 내주면에 형성된 도전층에 고전압이 인가되는 고전압전극을 구비하며, 상기 접지전극과 상기 고전압전극과의 사이에 형성된 방전틈새 내에 산소함유가스를 공급하여, 오존을 생성하는 오존발생장치에 있어서, 상기 접지전극은 외주 측에 길이방향으로 연장하는 복수의 공랭용 냉각핀을 일체적으로 형성하고 있다.

본 발명에 의하면, 접지전극과 공랭용 냉각핀을 일체적으로 형성하고 있기 때문에, 냉각수의 사용을 불요하게 하고, 소형이며, 가공이 용이하고, 저비용의 공랭식 오존발생장치를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에서의 오존발생장치를 나타내는 단면 구성도이다.
도 2는 도 1의 A-A선에서의 접지전극의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 2에서의 오존발생장치를 나타내는 삼면도(三面圖)이다.
도 4는 본 발명의 실시예 3에서의 오존발생장치를 나타내는 삼면도이다.
도 5는 실시예 3에서의 오존발생장치의 성능의 일례를 나타내는 특성도이다.
도 6은 실시예 3에서의 오존발생장치의 성능의 일례를 나타내는 특성도이다.
도 7은 실시예 3에서의 오존발생장치의 성능의 일례를 나타내는 특성도이다.

본 발명의 실시형태를 도면에 근거하여 상세하게 설명한다.

실시예 1

도 1은 본 발명의 실시예 1에서의 오존발생장치를 나타내는 단면 구성도, 도 2는 도 1의 A-A선에서의 접지전극의 단면도이다.

도 1 및 도 2에서, 1은 대략 통 모양의 금속관으로 형성된 접지전극이고, 그 외주측의 길이방향으로 방사상으로 연장하는 복수의 공랭용 냉각핀(2)을 가지고 있다(도 2 참조). 이 공랭용 냉각핀(2)은 알루미늄의 압출성형에 의해 접지전극(1)과 일체적으로 형성하고 있다. 그리고 이 접지전극(1)의 일단부에는 원료가스 입구구멍(3)이 마련되며, 타단부에는 오존화 가스출구구멍(4)이 마련되어 있다. 또한, 이 접지전극(1)은 그 내면을 산화피막처리에 의해 하지(下地)금속을 보호하는 구조로 하고 있다.

5는 접지전극(1)의 내측에 대략 동심적으로 배치된 고전압전극이며, 대략 통 모양의 유전체(유리관)로 구성되고, 그 내주면에 고전압이 인가되는 금속도금의 도전층(6)이 형성되어 있다.

7은 고전압전극(5)의 일단에 고정된 테플론(Teflon)(등록상표)제의 절연부재이고, 그 중심부를 관통하여 도전층(6)에 고전압을 인가하는 고압전극부재(8)가 지지되어 있다. 이 절연부재(7)는 접지전극(1)의 원료가스 입구구멍(3) 측 단부에 마련된 가동성 씰부(9)를 통하여 접지전극(1)에 유지되어 있다. 이 가동성 씰부(9)는 절연부재(7)의 삽입시, 탈착시에 수축하고, 절연부재(7)의 삽입 후, 탈착 후에는 탄성반발작용에 의해 절연부재(7)와 접지전극(1)의 틈새부를 봉지(封止)한다. 10은 접지전극(1)의 오존화 가스출구구멍(4) 측 단부를 봉지하는 테플론(등록상표)제의 절연씰부재이다. 11은 접지전극(1)과 고전압전극(5)과의 사이에 형성된 가스유로이며, 접지전극(1)에 마련된 원료가스 입구구멍(3)으로부터 건조공기 또는 이슬점 40℃ 이하의 산소농축가스가 공급된다.

12는 전원부, 13은 인버터, 14는 고전압을 발생시키는 고압트랜스이고, 고압전극부재(8)에 고전압을 공급하는 전원장치를 구성하는 것이며, 전원부(12)의 전압을 인버터(13)에 의해 소정의 교류주파수로 변환한 후, 고압트랜스(14)에서 고전압으로 승압하여, 고압전극부재(8)에 인가한다.

15는 고압트랜스(14)와 고압전극부재(8)와의 사이에 접속된 가시화 퓨즈이며, 투명 테플론(등록상표) 튜브에 피복된 217℃ 융점의 저융점 퓨즈이다. 이 퓨즈(15)의 재질은 Sn, Ag, Cu를 성분으로 하는 합금으로, 그 퓨즈 지름은 100㎛인 것을 사용했다.

이와 같이 구성된 오존발생장치는 접지전극(1)의 공랭용 냉각핀(2)을 따라서 냉각용 공기가 흘러간 상태에서, 원료가스 입구구멍(3)으로부터 도입된 이슬점 40℃ 이하의 산소농축가스가 공급되고, 접지전극(1)과 고전압전극(5) 사이의 방전에 의해 오존화 가스를 생성하여, 오존화 가스출구구멍(4)으로부터 사용 장소로 배출한다.

또한, 오존발생을 위한 방전을 계속함으로써 접지전극(1)의 내면은 산화되어, 그 하지금속을 보호하는 피막이 형성되지만, 접지전극 내면을 미리 산화피막처리를 행함으로써 보호피막을 형성해도 된다.

이상과 같이, 이 실시예 1에 의하면, 대략 통 모양의 금속관으로 형성된 접지전극과, 이 접지전극(1)의 내측에 대략 동심적으로 배치된 대략 통 모양의 유전체를 가지고, 그 내주면에 형성된 도전층에 고전압이 인가되는 고전압전극(5)을 구비하며, 접지전극(1)과 고전압전극(5)과의 사이에 형성된 방전틈새 내에 산소함유가스를 공급하여, 오존을 생성하는 오존발생장치에 있어서, 접지전극(1)은 외주 측에 길이방향으로 연장하는 복수의 공랭용 냉각핀(2)을 일체적으로 형성하고 있으므로, 냉각수의 사용을 불요하게 하고, 소형이며, 가공이 용이하고, 저비용의 오존발생장치를 얻을 수 있다.

또, 공랭용 냉각핀(2)은 알루미늄제로, 압출성형법으로 성형되어 있으므로, 효율적으로 제작할 수 있다.

또한, 접지전극(1)은 하지금속의 내면을 산화피막처리에 의해 보호되고 있으므로, 그 내구성을 높일 수 있다.

또, 고전압전극(5)은 유전체와, 이 유전체에 절연부재(7)를 통하여 지지되어 도전층(6)에 고전압을 인가하는 고압전극부재(8)를 일체화하여 구성되며, 접지전극(1)에 착탈 가능하게 유지되어 있으므로, 고전압전극(5)을 장치 본체로부터의 착탈이나 교환을 원터치로 행할 수 있다.

또, 고전압전극(5)은 가시화 퓨즈(15)를 통하여 고전압이 공급되므로, 장치를 안전하게 보호할 수 있음과 아울러, 고장의 발생을 용이하게 발견할 수 있다.

실시예 2

도 3은 본 발명의 실시예 2에서의 오존발생장치를 나타내는 삼면도이다.

이 실시예 2에서는, 실시예 1의 오존발생장치에서의 접지전극(1)과, 이것에 절연부재(7)를 통하여 일체적으로 유지된 고전압전극(5)으로 구성된 방전관 유니트(20)를 복수 개(도면에서는 5개) 일체적으로 조립하여 방전관 집합체(30)를 구성하여, 전체적으로 공랭식의 오존발생장치를 구성한 것이다.

방전관 집합체(30)에서, 각 방전관 유니트(20)는 통풍로를 형성하는 케이스(31)에 개별적으로 수용 고정되고, 원료가스입구(33)가 형성된 공통의 기대(基臺)(32)와, 오존화 가스출구(35)가 형성된 공통의 기대(34)상에 병렬로 마련되어 있다.

또, 도시하고 있지 않지만, 각 방전관 유니트(20)는 공통으로 마련된 인버터 및 고압트랜스를 포함하는 전원장치, 또는 각 방전관 유니트(20)마다 대응하여 마련된 인버터 및 고압트랜스를 포함하는 전원장치에 의해 고전압이 공급된다.

이 실시예 2에 의하면, 오존발생용량에 따라 필요하게 되는 수의 방전관 유니트(20)를 일체적으로 조립한 방전관 집합체(30)를 구성함으로써, 오존발생용량에 따른 공랭식의 오존발생장치를 용이하게 구성할 수 있다.

실시예 3

도 4는 본 발명의 실시예 3에서의 오존발생장치를 나타내는 삼면도이다. 또한, 도 4에서 정면도 및 측면도는 케이스의 일부가 삭제되어 나타내어져 있다.

이 실시예 3에서는, 실시예 2의 오존발생장치에서의 방전관 집합체(30)를 복수 세트(도면에서는 2세트) 이용하여 전체적으로 공랭식의 오존발생장치를 구성하도록 한 것이다.

각 방전관 집합체(30)는 공통의 케이스(40)의 대향하는 내측벽을 따라서 수직으로 배치 고정되고, 인버터, 고압트랜스를 포함하는 전원장치(50)가 케이스(40)의 중앙부에 배치되며, 케이스(40)의 하부에 설치된 팬(60)에 의해 각 방전관 집합체(30)에 냉각용 공기(70)를 보내, 방전관 유니트(20)를 공랭한다.

냉각용 공기(70)는 케이스(40)의 아래쪽으로부터 각 방전관 집합체(30)의 방전관 유니트(20)로 분류하여 케이스(40)의 위쪽으로부터 외부로 배출된다.

이와 같이 구성된 오존발생장치는, 각 방전관 집합체(30)의 방전관 유니트(20)에는 원료가스입구(33)로부터 도입된 이슬점 40℃ 이하의 산소농축가스가 공급되고, 접지전극(1)과 고전압전극(5) 사이의 방전에 의해 오존화 가스를 생성하여, 오존화 가스출구(35)로부터 사용 장소로 배출한다.

이 오존발생장치에서는, 100g/h의 오존을 발생시키는 방전전력은 약 0.9㎾이며, 팬(60)으로부터 약 5㎥/min의 공기를 보내 방전관 유니트(20)는 주위환경과의 온도차 10℃ 정도로 냉각되었다.

이와 같이 하여 얻어진 오존 생성량과 전기특성, 분위기온도 의존성의 관계를 도 5 내지 도 7에 나타낸다.

도 5는 가스유량 20L/min, 14L/min, 9L/min에 대해서 전류와 오존농도의 관계를 나타낸 도면으로, 전류가 클수록, 또, 가스유량이 작을수록 오존농도는 높아져, 그 최대농도는 190g/N㎥이었다.

도 6은 가스유량 20L/min, 14L/min, 9L/min에 대해서 방전전력과 오존발생량의 관계를 나타낸 도면이다. 방전전력이 클수록, 또, 가스유량이 클수록 오존발생량은 많아져, 그 최대값은 140g/h이었다.

도 7은 오존발생능력의 분위기온도 의존성을 나타낸 도면이다. 분위기온도가 높아지면 오존발생능력은 저하하는 경향을 나타내지만, 40℃의 고온하에서도 설계값을 클리어(clear)하여 통상의 사용에 견디는 것을 나타내고 있다.

상기의 각 특성은 방전관 집합체(30)를 구성하는 5개의 방전관 유니트(20)에 공통의 전원장치에 의해 고전압을 인가한 경우의 것이지만, 각 방전관 유니트(20)에 대응하여 개별적으로 전원장치를 마련한 경우도 방전관 유니트 1개당의 오존발생농도, 오존발생량은 대략 동일하였다.

이 실시예 3에 의하면, 복수 개의 방전관 유니트(20)를 일체적으로 조립한 방전관 집합체(30)를 복수 세트 이용하여, 인버터, 고압트랜스를 포함하는 전원장치(50)와 함께, 공통의 케이스(40)에 수용하고, 외부로부터 냉각용 공기를 공급함으로써, 오존발생용량에 따른 공랭식의 오존발생장치를 컴팩트하게 구성할 수 있다.

<산업상의 이용 가능성>

본 발명에 의한 오존발생장치는 수처리설비 등에서 오존화 가스를 생성하는 수단으로서 유효하게 이용할 수 있다.

1 : 접지전극 2 : 공랭용 냉각핀
3 : 원료가스 입구구멍 4 : 오존화 가스출구구멍
5 : 고전압전극 6 : 도전층
7 : 절연부재 8 : 고압전극부재
9 : 가동성 씰 부재 10 : 절연씰부재
11 : 가스유로 12 : 전원부
13 : 인버터 14 : 고압트랜스
15 : 가시화 퓨즈 20 : 방전관 유니트
30 : 방전관 집합체 31 : 케이스
32 : 기대 33 : 원료가스입구
34 : 기대 35 : 오존화 가스출구
40 : 케이스 50 : 전원장치
60 : 팬 70 : 냉각용 공기

Claims (11)

1. 통 모양의 금속관으로 형성된 접지전극과, 이 접지전극의 내측에 동심적으로 배치된 통 모양의 유전체를 가지고, 그 내주면에 형성된 도전층에 고전압이 인가되는 고전압전극을 구비하며, 상기 접지전극과 상기 고전압전극과의 사이에 형성된 방전틈새 내에 산소함유가스를 공급하여, 오존을 생성하는 오존발생장치에 있어서,
   상기 접지전극은 외주 측에 길이방향으로 연장하는 복수의 공랭용 냉각핀을 일체적으로 형성하고 있음과 아울러,
   상기 고전압전극은 상기 유전체와, 이 유전체에 절연씰부재를 통하여 지지되어 상기 도전층에 고전압을 인가하는 고압전극부재를 일체화하여 구성되고, 상기 접지전극에 착탈 가능하게 유지되어 있는 것을 특징으로 하는 오존발생장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 공랭용 냉각핀은 알루미늄제로, 압출성형법으로 성형되어 있는 것을 특징으로 하는 오존발생장치.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 접지전극은 하지(下地)금속의 내면을 산화피막처리에 의해 보호되어 있는 것을 특징으로 하는 오존발생장치.
4. 삭제
5. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 고전압전극은 가시화 퓨즈를 통하여 고전압이 공급되는 것을 특징으로 하는 오존발생장치.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 가시화 퓨즈는 융점이 250℃ 이하의 저융점 금속이며 반투명의 테플론(Teflon)(등록상표) 튜브로 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 오존발생장치.
7. 통 모양의 금속관으로 형성된 접지전극과, 이 접지전극의 내측에 동심적으로 배치된 통 모양의 유전체를 가지고, 그 내주면에 형성된 도전층에 고전압이 인가되는 고전압전극을 구비하며, 상기 접지전극과 상기 고전압전극과의 사이에 형성된 방전틈새 내에 산소함유가스를 공급하여, 오존을 생성하는 오존발생장치에 있어서,
   상기 접지전극은 외주 측에 길이방향으로 연장하는 복수의 공랭용 냉각핀을 일체적으로 형성하고 있음과 아울러,
   상기 고전압전극은 상기 유전체와, 상기 도전층에 접속되어 고전압을 인가하는 고압전극부재를 일체화하여 상기 접지전극에 삽입 유지되며, 상기 접지전극과 함께 방전관 유니트를 구성하는 것을 특징으로 하는 오존발생장치.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 방전관 유니트를 복수 개 구비하고, 이들 방전관 유니트를, 통풍로를 형성하는 공통의 케이스에 일체적으로 조립하여 방전관 집합체를 구성하며, 상기 케이스의 외부로부터 상기 방전관 집합체의 각 방전관 유니트에 냉각용 공기를 공급하도록 한 것을 특징으로 하는 오존발생장치.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 방전관 집합체를 복수 세트 구비하고, 이들 방전관 집합체와, 이들 방전관 집합체를 구성하는 방전관 유니트에 고전압을 공급하는 인버터 및 고압트랜스를 포함하는 전원장치를 공통의 케이스에 수용하며, 상기 케이스의 외부로부터 상기 방전관 집합체의 각 방전관 유니트에 냉각용 공기를 공급하도록 한 것을 특징으로 하는 오존발생장치.
10. 청구항 8 또는 9에 있어서,
    상기 방전관 유니트는 복수 개의 방전관 유니트에 공통으로 마련된 인버터 및 고압트랜스를 포함하는 전원장치에 의해 고전압이 공급되는 것을 특징으로 하는 오존발생장치.
11. 청구항 8 또는 9에 있어서,
    상기 방전관 유니트는 각 방전관 유니트마다 대응하여 마련된 인버터 및 고압트랜스를 포함하는 전원장치에 의해 고전압이 공급되는 것을 특징으로 하는 오존발생장치.

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