KR101856450B1 - 고순도 오존발생장치 및 이를 이용한 고순도 오존발생방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고순도 오존발생장치에 있어서, 외부로부터 압축공기를 공급받아 고농도 산소를 발생시키도록 구성되는 산소발생수단; 상기 산소발생수단과 연결되어 내부로 고농도 산소가 유입되도록 형성되는 케이스부; 상기 케이스부의 내부에 다수개가 구비됨과 아울러 각각은 케이스부로부터 탈부착 가능한 모듈 형태로 형성되며, 각각에는 서로 이격됨과 아울러 원형의 관 형태를 갖는 다수의 제1전극부가 구비되고, 제1전극부의 전후방에는 평판형으로 형성됨과 아울러 내측에 다수의 관통된 통공이 형성되어 제1전극부의 전후방이 각각 결합되는 플레이트가 구비되며, 제1전극부 각각의 내측에는 제1전극부와 이격됨과 아울러 단면이 다각형으로 형성되어 제1전극부 전후방으로 연장되는 제2전극부가 삽입 구비되고, 플레이트와 이격된 제2전극부의 전후방에는 각각 내측으로 고농도 산소가 지나갈 수 있는 통로가 형성됨과 아울러 제2전극부의 전후방이 각각 고정되는 사각형상의 프레임이 구비되며, 프레임 한 쌍의 모서리에는 각각 프레임에 고정됨과 아울러 프레임이 마주하는 방향으로 연장되어 플레이트를 관통 고정하는 연결구가 구비되는 오존발생수단; 상기 케이스부의 일측에 설치되어 오존발생수단의 제1,2전극부로 고전압을 공급하여 코로나 방전이 발생하도록 하는 고전압 전원공급수단;을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 고순도 오존발생장치를 이용한 고순도 오존발생방법에 있어서, 상기 산소발생수단 내부로 압축공기를 공급시켜 고농도 산소를 발생시키는 고농도 산소생성단계; 상기 산소발생수단에 의해 발생된 고농도 산소를 케이스부 내부로 공급하는 고농도 산소공급단계; 상기 케이스부 내부로 고농도 산소가 공급되면 고전압 전원공급수단을 통해 오존발생수단의 제1,2전극부로 고전압을 공급하는 고전압 공급단계; 상기 고전압 전원공급수단을 통해 공급되는 고전압으로 오존발생수단의 제1,2전극부가 코로나 방전시 고전압 무성방전에 의한 오존이 발생되는 고순도 오존생성단계; 상기 오존생성단계에 의해 발생된 고순도 오존을 산업시설로 배출시키는 배출단계; 로 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

고순도 오존발생장치 및 이를 이용한 고순도 오존발생방법{High purity ozone generator and high purity ozone generation method using the same}

본 발명은 고순도 오존발생장치 및 이를 이용한 고순도 오존발생방법에 관한 것으로, 특히 오존발생수단의 전극구조를 탈부착이 가능한 모듈화를 하여 수리 및 교체가 용이함은 물론, 고순도의 오존을 발생시키고, 전력사용량이 적으며, 제작에 따른 비용을 및 설치비용이 절감되는 고순도 오존발생장치 및 이를 이용한 고순도 오존발생방법에 관한 것이다.

일반적으로 오존(O3)이란 상압, 실온의 환경에서 특유한 냄새가 있는 미청색(微靑色)의 기체로 존재하는 산소(O2)의 동소체 물질로써, 산소에 비하여 1.5배의밀도와 12.5배의 용해도를 가지는 물질인데, 이러한 오존은 난 분해성 물질을 산화시켜 생분해성 물질로 전환시켜 주는 강력한 살균, 소독, 탈색, 탈취 효과를 가지고 있으며, 특히 오존의 순간적인 살균력은 불소(F) 다음으로 높아 염소의 7~8배나 되기 때문에 근래에 들어 날로 심각해지는 환경오염으로 인한 오수 및 폐수처리 분야나 상수처리 및 수자원의 살균 등의 분야에 이용되고 있으며, 반도체 세정공정등에도 이용되고 있다.

이러한 오존은 일반적인 대기 상태에 항상 소량(통상 0.01~0.03 PPM)이 존재하고 있지만, 쉽게 전기분해되는 등 불안정한 상태이기 때문에 이를 산업적으로 이용하기 위해서는 인공적으로 발생시키는 장치를 필요하게 되었고 이에 따라 개발된 것이 오존발생장치(ozonizer)이다.

오존발생장치는 오존을 발생하기 위하여 여러가지 방법이 사용되는데, 이러한 오존발생방법은 두 전극 사이에 코로나 방전(Corona Discharge)을 일으켜 이 코로나 방전에 의한 플라즈마 화학반응으로 산소에서 오존을 발생 시키는 방법과, 물을 전기분해하여 오존을 발생시키는 방법과, 산소에 자외선을 조사하여 오존을 발생시키는 방법 등이 있다.

그러나 상기 오존발생장치는 부피가 크고 전력소모량도 많으며, 고정시 전체를 교체해야 됨으로 교체비용이 증가되는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-2000-0074302호 (2000.12.15)

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 오존발생수단의 전극구조를 탈부착이 가능한 모듈화를 하여 수리 및 교체가 용이함은 물론, 고순도의 오존을 발생시키고, 전력사용량이 적으며, 제작에 따른 비용을 및 설치비용이 절감되는 고순도 오존발생장치 및 이를 이용한 고순도 오존발생방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 고순도 오존발생장치에 있어서, 외부로부터 압축공기를 공급받아 고농도 산소를 발생시키도록 구성되는 산소발생수단; 상기 산소발생수단과 연결되어 내부로 고농도 산소가 유입되도록 형성되는 케이스부; 상기 케이스부의 내부에 다수개가 구비됨과 아울러 각각은 케이스부로부터 탈부착 가능한 모듈 형태로 형성되며, 각각에는 서로 이격됨과 아울러 원형의 관 형태를 갖는 다수의 제1전극부가 구비되고, 제1전극부의 전후방에는 평판형으로 형성됨과 아울러 내측에 다수의 관통된 통공이 형성되어 제1전극부의 전후방이 각각 결합되는 플레이트가 구비되며, 제1전극부 각각의 내측에는 제1전극부와 이격됨과 아울러 단면이 다각형으로 형성되어 제1전극부 전후방으로 연장되는 제2전극부가 삽입 구비되고, 플레이트와 이격된 제2전극부의 전후방에는 각각 내측으로 고농도 산소가 지나갈 수 있는 통로가 형성됨과 아울러 제2전극부의 전후방이 각각 고정되는 사각형상의 프레임이 구비되며, 프레임 한 쌍의 모서리에는 각각 프레임에 고정됨과 아울러 프레임이 마주하는 방향으로 연장되어 플레이트를 관통 고정하는 연결구가 구비되는 오존발생수단; 상기 케이스부의 일측에 설치되어 오존발생수단의 제1,2전극부로 고전압을 공급하여 코로나 방전이 발생하도록 하는 고전압 전원공급수단;을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 고순도 오존발생장치를 제공한다.

본 발명은 고순도 오존발생장치를 이용한 고순도 오존발생방법에 있어서, 상기 산소발생수단 내부로 압축공기를 공급시켜 고농도 산소를 발생시키는 고농도 산소생성단계; 상기 산소발생수단에 의해 발생된 고농도 산소를 케이스부 내부로 공급하는 고농도 산소공급단계; 상기 케이스부 내부로 고농도 산소가 공급되면 고전압 전원공급수단을 통해 오존발생수단의 제1,2전극부로 고전압을 공급하는 고전압 공급단계; 상기 고전압 전원공급수단을 통해 공급되는 고전압으로 오존발생수단의 제1,2전극부가 코로나 방전시 고전압 무성방전에 의한 오존이 발생되는 고순도 오존생성단계; 상기 오존생성단계에 의해 발생된 고순도 오존을 산업시설로 배출시키는 배출단계; 로 이루어짐을 특징으로 하는 고순도 오존발생장치를 이용한 고순도 오존발생방법을 제공한다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 고농도 오존발생장치는 오존발생수단의 제1,2전극부로 고전압을 인가하면 낮은 전류상태에서도 쉽게 플라즈마가 형성되므로 기존의 코로나 방전에 의한 방법에 비해 낮은 에너지의 사용에 의해서도 쉽게 상온플라즈마를 형성할 수 있고, 낮은 전류의 사용으로 오존발생기의 온도가 상승되지 않아 별도의 냉각수단이 불필요하며, 주입되는 고농도 산소는 원통 형태인 제1전극부을 통과함으로써 산소와 플라즈마 형성 영역과의 접촉시간이 길어지므로 오존발생효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

또한 오존발생수단을 모듈화하여 그 수를 용이하게 변경할 수 있어 오존 생성량을 용이하게 변경할 수 있을 뿐만 아니라 전극을 용이하게 교체할 수 있어 고농도의 오존을 얻을 수 있음은 물론, 수리 및 교체비용이 절감되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 고농도 오존발생장치의 측면도,
도 2는 본 발명에 의한 고농도 오존발생장치의 오존발생수단의 사시도,
도 3은 본 발명에 의한 고농도 오존발생장치의 오존발생수단의 사용상태도,
도 4는 본 발명에 의한 고농도 오존발생장치의 오존발생수단의 설치 상태를 알 수 있는 사시도,
도 5는 본 발명에 의한 고농도 오존발생방법을 알 수 있는 순서도이다..

이하 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 3을 참고하여 보면 본 발명에 고순도 오존발생장치는 산소발생수단(10), 케이스부(20), 오존발생수단(30), 고전압 전원공급수단(40)으로 이루어진다.

도 1에 도시된 바와 같이 고농도의 산소를 생성하기 위해 외부로부터 압축공기를 공급받아 고농도 산소를 생성시키는 산소발생수단(10)이 설치된다.

그리고 상기 산소발생수단(10)로부터 생성되는 고농도 산소가 내부유입되는 케이스부(20)가 산소발생수단(10)과 연결 설치된다.

또한, 상기 케이스부(20)의 내부에는 탈부착이 용이하도록 모듈 형태를 갖는 오존발생수단(30)이 다수개 구비된다.
한편, 상기 오존발생수단(30) 각각에는 서로 이격됨과 아울러 원형의 관 형태를 갖는 다수의 제1전극부(31)가 구비되고, 제1전극부(31)의 전후방에는 평판형으로 형성됨과 아울러 내측에 다수의 관통된 통공이 형성되어 제1전극부(31)의 전후방이 각각 결합되는 플레이트(35)가 구비된다.

이때, 상기 제1전극부(31)는 각각 플레이트(35)에 용접 또는 억지 끼움 등으로 고정된다.

따라서 장기간 사용시 다수의 제1전극부(31) 중 일부가 외부 압력에 의하여 파손된 경우 파손된 부분을 국부적으로 수리할 수 있으며, 수리가 불가능한 경우에는 파손된 제1전극부(31)만을 교체하여 재사용이 가능하다.

또한, 상기 제1전극부(31)는 일정한 두께를 갖는 원형 관 형태로 형성됨으로써 열변형이 방지되는 것이다.

한편, 상기 제1전극부(31) 각각의 내측에는 제1전극부(31)와 이격됨과 아울러 단면이 다각형으로 형성되어 제1전극부(31) 전후방으로 연장되는 제2전극부(33)가 삽입 구비되고, 플레이트(35)와 이격된 제2전극부(33)의 전후방에는 도 2에서와 같이 각각 내측으로 고농도 산소가 지나갈 수 있는 통로가 형성됨과 아울러 제2전극부(33)의 전후방이 각각 고정되는 사각형상의 프레임(34)이 구비된다.

또한, 상기 프레임(34) 한 쌍의 모서리에는 각각 프레임(34)에 고정됨과 아울러 프레임(24)이 마주하는 방향으로 연장되어 플레이트(35)를 관통 고정하는 연결구(36)가 구비된다.
이때, 상기 연결구(36)는 절연체로 형성되는 것이며, 연결구(36)에 의해 제1전극부(31)와 제2전극부(33)는 단락되어 전류가 흐르지 않게 된다.

도 3에 도시된 바와 같이 상기 오존발생수단(30)의 제1전극부(31)와 제2전극부(33)에 고전압을 걸어주게 되면 제1전극부(31)는 (+)극으로 대전되는 반면, 상기 제2전극부(33)는 (-)극으로 대전되어 상기 제1전극부(31)와 제2전극부(33)는 코로나 방전을 하게 되고 코로나 방전시 고전압 무성방전에 의한 오존이 발생된다.

또한, 상기 제2전극부(33)는 원형봉 형태로 형성됨이 바람직하나, 삼각형, 사각형, 오각형 등의 다각봉 형태로 형성할 수 있다.

한편, 상기 제2전극부(33)를 다각봉 형태로 형성하면 제2전극부(33)로부터 방출되는 (-)전하가 각각의 모서리로부터 집중적으로 방출됨으로 방전효과가 증가하게 된다.

상기 오존발생수단(30)의 제1,2전극부(31,33)로 고전압을 공급하여 코로나 방전이 발생하도록 하는 고전압 전원공급수단(40)이 케이스부(20)의 일측에 설치된다.

도 4에 도시된 바와 같이 상기 오존발생수단(30)은 다수의 모듈 형태로 구성되고 각각에 개별적으로 전원이 공급 및 차단되게 하여 일부 오존발생수단(30)의 모듈이 고장으로 인해 수리 또는 교체시 전체 오존발생수단(30)을 정지시키지 않고 고장난 오존발생수단(30)의 모듈만 정지시켜 수리 및 교체가 가능하다.

상기한 구성과 같은 본 발명에 의한 고순도 오존발생장치를 이용한 고순도 오존발생방법을 도 5를 참조하여 하기와 같이 설명한다.

산소생성단계(S1)-상기 산소발생수단(10) 내부로 압축공기를 공급시켜 고농도 산소를 발생시키는 단계이다.

고농도 산소공급단계(S2)-상기 산소발생수단(10)에 의해 발생된 고농도 산소를 케이스부(20) 내부로 공급하는 단계이다.

고전압 공급단계(S3)-상기 케이스부(20) 내부로 고농도 산소가 공급되면 고전압 전원공급수단(40)을 통해 오존발생수단(30)의 제1,2전극부(31,33)로 고전압을 공급하는 단계이다.

고순도 오존생성단계(S4)-상기 고전압 전원공급수단(40)을 통해 공급되는 고전압으로 오존발생수단(30)의 제1,2전극부(31,33)가 코로나 방전시 고전압 무성방전에 의한 오존이 발생되는 단계이다.

배출단계(S5)-상기 오존생성단계(S4)에 의해 발생된 고순도 오존을 산업시설로 배출시키는 단계이다.

S1 : 고농도 산소생성단계 S2 : 고농도 산소공급단계
S3 : 고전압 공급단계 S4 : 고순도 오존생성단계
S5 : 배출단계 10 : 산소발생수단
20 : 케이스부 30 : 오존발생수단
40 : 고전압 전원공급수단

Claims (4)

1. 고순도 오존발생장치에 있어서,
   외부로부터 압축공기를 공급받아 고농도 산소를 발생시키도록 구성되는 산소발생수단(10);
   상기 산소발생수단(10)과 연결되어 내부로 고농도 산소가 유입되도록 형성되는 케이스부(20);
   상기 케이스부(20)의 내부에 다수개가 구비됨과 아울러 각각은 케이스부(20)로부터 탈부착 가능한 모듈 형태로 형성되며, 각각에는 서로 이격됨과 아울러 원형의 관 형태를 갖는 다수의 제1전극부(31)가 구비되고, 제1전극부(31)의 전후방에는 평판형으로 형성됨과 아울러 내측에 다수의 관통된 통공이 형성되어 제1전극부(31)의 전후방이 각각 결합되는 플레이트(35)가 구비되며, 제1전극부(31) 각각의 내측에는 제1전극부(31)와 이격됨과 아울러 단면이 다각형으로 형성되어 제1전극부(31) 전후방으로 연장되는 제2전극부(33)가 삽입 구비되고, 플레이트(35)와 이격된 제2전극부(33)의 전후방에는 각각 내측으로 고농도 산소가 지나갈 수 있는 통로가 형성됨과 아울러 제2전극부(33)의 전후방이 각각 고정되는 사각형상의 프레임(34)이 구비되며, 프레임(34) 한 쌍의 모서리에는 각각 프레임(34)에 고정됨과 아울러 프레임(24)이 마주하는 방향으로 연장되어 플레이트(35)를 관통 고정하는 연결구(36)가 구비되는 오존발생수단(30);
   상기 케이스부(20)의 일측에 설치되어 오존발생수단(30)의 제1,2전극부(31,33)로 고전압을 공급하여 코로나 방전이 발생하도록 하는 고전압 전원공급수단(40);
   을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 고순도 오존발생장치.
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