KR102399306B1 - 방전관 및 이의 제조 방법 - Google Patents

방전관 및 이의 제조 방법 Download PDF

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KR102399306B1 KR1020200034587A KR20200034587A KR102399306B1 KR 102399306 B1 KR102399306 B1 KR 102399306B1 KR 1020200034587 A KR1020200034587 A KR 1020200034587A KR 20200034587 A KR20200034587 A KR 20200034587A KR 102399306 B1 KR102399306 B1 KR 102399306B1
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박창호
이정화
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Abstract

본 발명은 방전관 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 오존을 발생시키기 위한 방전관 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 방전관은 일 방향으로 연장되는 관 형상을 가지며, 일측 단부가 개방된 몸체부, 양측 단부가 어긋나게 배치되도록 금속 판이 감겨져 마련되며, 상기 몸체부의 내주면에 밀착되는 전극부 및 상기 전극부에 접촉되도록 상기 몸체부의 일측 단부에 결합되는 전압 인가부를 포함한다.

Description

방전관 및 이의 제조 방법{DISCHARGE TUBE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 방전관 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 오존을 발생시키기 위한 방전관 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
오존(ozone)은 산소 원자 3개가 결합한 분자로 상온 상압에서 불안정한 상태를 가진다. 이에, 일정 시간이 지난 후에는 하나의 산소 원자와 산소 분자로 해리되어 안정한 상태로 되고자 하는 성질이 있으며, 활성 산소 원자를 방출하므로 강한 산화력을 가진다.
오존은 산화 후에 화학적인 성질을 남기지 않기 때문에 2차 오염을 유발하지 않아 상수도, 오수, 폐수, 분뇨의 처리뿐만 아니라 펄프·제지의 표백, 의약품 제조, 화학 공업 등의 산업에 이용되며, 공기 정화기, 에어컨 등의 흡입 공기 살균 용도 등 다양하게 이용될 수 있다.
이와 같이 오존의 이용 분야가 증대함에 따라 오존 생성에 관한 다양한 연구 개발이 이루어지고 있으며, 이러한 오존을 생성하는 방법으로 세라믹 방전법, 무성방전법, 전해법, 광화학 반응법, 방사선 조사법, 고주파 전계법 등이 있다. 이 중에서 무성 방전법은 에너지 효율면, 성능의 안전성, 조작 및 제어의 간편성 등에서 가장 우수하기 때문에 상용화된 오존 발생 장치에서 많이 활용되고 있다.
무성 방전법에서는 2개의 전극 사이에 세라믹이나 유리와 같은 유전체(dielectric)를 삽입한 후 교류 전압을 인가한다. 이때, 전극과 유전체 간극 사이에는 방전이 일어나며, 이 간극 사이에 산소를 공급하면 산소 분자가 해리되고, 해리된 산소 원자가 다른 산소 분자와 결합하여 오존이 생성된다.
여기서, 오존 발생 장치용 방전관은 세라믹이나 유리와 같은 유전체로 이루어진 관의 내주면에 금속 물질을 코팅(coating)하여 코팅된 금속 물질을 2개의 전극 중 하나로 사용하는 구조를 가진다. 즉, 오존 발생 장치용 방전관은 관을 유전체로 사용하고, 관의 내부면에 코팅된 금속 물질을 방전을 위한 하나의 전극, 예를 들어 내부 전극으로 사용한다. 이때, 방전관의 외측에는 방전을 위한 다른 하나의 전극, 예를 들어 외부 전극이 배치되며, 방전관과 외부 전극 사이의 틈에 공기를 유입하여 오존을 생성하게 된다.
종래의 오존 발생 장치용 방전관은 세라믹이나 유리와 같은 유전체로 이루어진 관의 내주면에 금속 물질을 코팅(coating)하여 코팅된 금속 물질을 내부 전극으로 사용하였다. 그러나, 유전체 관의 내부를 금속 물질로 코팅하는 것은, 금속 물질을 용융시키고 용융된 금속 물질을 유전체 관의 내부에 도포하여야 하는 등 제조 공정이 복잡해지는 문제점이 있으며, 이에 따라 방전관의 제조 비용이 상승하게 되는 문제점이 있었다.
KR 10-2005-0017985 A
본 발명은 전압을 인가하기 위한 전극을 용이하게 형성할 수 있는 방전관 및 이의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 방전관은, 일 방향으로 연장되는 관 형상을 가지며, 일측 단부가 개방된 몸체부; 양측 단부가 어긋나게 배치되도록 금속 판이 감겨져 마련되며, 상기 몸체부의 내주면에 밀착되는 전극부; 및 상기 전극부에 접촉되도록 상기 몸체부의 일측 단부에 결합되는 전압 인가부;를 포함한다.
상기 전극부는 상기 금속 판의 적어도 일부가 중첩될 수 있다.
상기 금속 판은 스테인리스 스틸 재질을 포함할 수 있다.
상기 전압 인가부는, 일 방향으로 연장되는 전압 인가 핀; 및 상기 전압 인가 핀에 결합되고, 상기 전극부의 내주면에 접촉되도록 상기 전압 인가 핀의 연장 방향과 교차하는 방향으로 연장되는 접속 부재;를 포함할 수 있다.
상기 접속 부재는, 상기 전압 인가 핀이 삽입되기 위한 관통 홀을 가지는 본체; 및 상기 본체의 가장자리로부터 절곡 또는 굴곡되도록 연장되는 날개체;를 포함할 수 있다.
상기 날개체는 상기 본체의 가장자리를 따라 복수 개로 구비될 수 있다.
상기 접속 부재는, 상기 전압 인가 핀에 결합되고, 상기 몸체부의 일측 단부를 차폐하도록 상기 전압 인가 핀의 연장 방향과 교차하는 방향으로 연장되는 플러그;를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 방전관의 제조 방법은, 금속 판을 감는 과정; 감겨진 금속 판을 몸체부의 내부에 삽입하는 과정; 삽입된 금속 판을 상기 몸체부의 내주면에 밀착시키는 과정; 및 상기 몸체부에 전압 인가부를 결합하는 과정;을 포함한다.
상기 금속 판을 감는 과정은, 감겨진 금속 판의 외경이 상기 몸체부의 내경보다 작아지도록 금속 판을 감을 수 있다.
상기 몸체부의 내부에 삽입하는 과정은, 감겨진 금속 판의 외경을 유지시켜 상기 몸체부에 삽입할 수 있다.
상기 몸체부의 내주면에 밀착시키는 과정은, 감겨진 금속 판의 외경을 증가시켜 상기 몸체부의 내주면에 밀착시킬 수 있다.
상기 몸체부의 내주면에 밀착시키는 과정은, 감겨진 방향과 반대 방향으로 작용하는 복원력에 의하여 금속 판을 상기 몸체부의 내주면에 밀착시킬 수 있다.
상기 전압 인가부를 결합하는 과정은, 전압 인가부를 마련하는 과정; 마련된 전압 인가부를 감겨진 금속 판의 내부에 삽입하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 전압 인가부를 마련하는 과정은, 감겨진 금속 판의 내경보다 큰 외경을 가지는 전압 인가부를 마련하고, 상기 금속 판의 내부에 삽입하는 과정은, 감겨진 금속 판의 내부에 삽입하는 중에 외경이 감소하도록 상기 전압 인가부를 변형시킬 수 있다.
상기 금속 판의 내부에 삽입하는 과정은, 상기 전압 인가부의 가장자리에 위치하는 날개체가 절곡 또는 굴곡되는 방향과 반대 방향으로 작용하는 복원력에 의하여 상기 전압 인가부를 상기 금속 판의 내주면에 접촉시킬 수 있다.
상기 전압 인가부를 결합하는 과정은, 상기 전압 인가부를 감겨진 금속 판의 내부에 삽입하는 중에, 상기 전압 인가부에 마련된 플러그로 상기 몸체부의 개방된 단부를 차폐할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 방전관 및 이의 제조 방법에 의하면, 금속 판을 감고 펴는 방식에 의하여 방전관의 내측에 배치되는 전극을 간편하고 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 감겨진 금속 판에 작용하는 복원력에 의하여 금속 판을 몸체부의 내주면에 밀착시킴으로써 방전 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 고전압을 인가하기 위한 전압 인가부를 몸체부의 개방된 일측 단부에 단순히 삽입하는 경우에도 전극부와의 전기적인 접속을 유지시킬 수 있게 되어, 제조 공정을 단순화하고, 제조 비용을 최소화할 수 있다.
뿐만 아니라, 오존 발생 장치에 사용하는 경우 높은 수율로 오존을 발생시킬 수 있으며, 상수도, 오수, 폐수, 분뇨의 처리뿐만 아니라 펄프·제지의 표백, 의약품 제조, 화학 공업 등의 다양한 산업에 용이하게 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 방전관의 전체적인 모습을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전극부의 모습을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전극부가 몸체부에 삽입되는 모습을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전압 인가부의 모습을 나타내는 도면.
도 5 내지 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 방전관의 제조 방법을 나타내는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 발명을 상세하게 설명하기 위해 도면은 과장되어 도시될 수 있으며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시 예에 따른 방전관은 방전 램프, 착화 플러그, 스위칭 스파크 및 가스 어레스터 등 전압에 의하여 기체를 전리시키는 다양한 분야에 사용될 수 있다. 또한, 방전관은 오존을 생성하는 장치에 사용될 수 있다. 오존은 산화 후에 화학적인 성질을 남기지 않기 때문에 2차 오염을 유발하지 않아 상수도, 오수, 폐수, 분뇨의 처리뿐만 아니라 펄프·제지의 표백, 의약품 제조, 화학 공업 등의 산업에 이용된다.
이와 같이, 오존 발생 장치용 방전관은 세라믹이나 유리와 같은 유전체로 이루어진 관의 내주면에 방전을 위한 하나의 전극, 예를 들어 내부 전극이 배치되는 구조를 가진다. 이때, 방전관의 외측에는 방전을 위한 다른 하나의 전극, 예를 들어 외부 전극이 배치되며, 방전관과 외부 전극 사이의 틈에 공기를 유입하여 오존을 생성하게 된다.
이하에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 방전관이 오존 발생 장치에 사용되는 구조를 일 예로써 설명하나, 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니며 전압에 의하여 기체를 전리시키는 다양한 분야에 적용될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 방전관의 전체적인 모습을 나타내는 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전극부의 모습을 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전극부가 몸체부에 삽입되는 모습을 나타내는 도면이다. 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전압 인가부의 모습을 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 방전관(100)은 일 방향으로 연장되는 관 형상을 가지며, 일측 단부가 개방된 몸체부(110), 양측 단부(120a, 120b)가 어긋나게 배치되도록 금속 판(120)이 감겨져 마련되며, 상기 몸체부(110)의 내주면에 밀착되는 전극부 및 상기 전극부에 접촉되도록 상기 몸체부(110)의 일측 단부에 결합되는 전압 인가부(130)를 포함한다.
몸체부(110)는 일 방향으로 연장되는 관 형상을 가진다. 즉, 몸체부(110)는 일 방향으로 연장되는 중공의 관 형상을 가지며, 상기 일 방향을 따른 일측 단부가 개방되도록 형성된다. 이때, 몸체부(110)의 타측 단부는 개방되거나 폐쇄되도록 형성될 수 있다. 여기서 몸체부(110)의 일측 단부는 도 1에 도시된 몸체부(110)의 우측 단부를 의미하며, 몸체부(110)의 타측 단부는 도 1에 도시된 몸체부(110)의 좌측 단부를 의미한다. 또한, 몸체부(110)는 세라믹이나 유리와 같은 유전체로 이루어질 수 있다. 이와 같이 세라믹이나 유리와 같은 유전체 관으로 형성되는 몸체부(110)는 오존을 발생시키기 위하여 일반적으로 사용되는 유전체 관과 동일한 바, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
오존 발생 장치에서 활용되는 무성 방전법은 2개의 전극 사이에 세라믹이나 유리와 같은 유전체(dielectric)를 삽입한 후 교류 전압을 인가한다. 이때, 전극과 유전체 간극 사이에는 방전이 일어나며, 이 간극 사이에 산소를 공급하면 산소 분자가 해리되고, 해리된 산소 원자가 다른 산소 분자와 결합하여 오존이 생성된다. 본 발명의 실시 예에 따른 전극부는 무성 방전법을 위한 2개의 전극 중 하나의 전극으로 사용된다.
전극부는 금속 판(120)이 감겨져 마련된다. 여기서, 금속 판(120)은 소정 두께를 가지는 사각형의 평판 형상으로 마련될 수 있으며, 평판 형태의 금속 판(120)은 일 방향으로 감겨진다. 이때, 금속 판(120)은 양측 단부(120a, 120b)가 서로 어긋나게 배치되도록 감겨질 수 있다. 예를 들어, 금속 판(120)의 일측 단부(120a)는 내측에 위치하고, 타측 단부(120b)는 외측에 위치하도록 감겨질 수 있다. 만약, 금속 판(120)의 양측 단부(120a, 120b)가 서로 접촉되도록 금속 판(120)을 감는 경우, 금속 판(120)은 원통의 형상을 가질 수 있게 된다. 그러나, 이 경우 금속 판(120)의 외경(D2)은 축소될 수 없다. 반면, 도면에 도시된 바와 같이 일측 단부(120a)가 내측에 위치하고, 타측 단부(120b)가 외측에 위치하도록 감게 되면 금속 판의 양측 단부(120a, 120b)는 감겨지는 정도에 따라 자유롭게 이동할 수 있게 된다. 이때, 금속 판(120)은 상대적으로 많이 감겨질수록 금속 판(120)의 외경(D2)이 축소될 수 있게 되고, 금속 판(120)의 외경(D2)을 몸체부(110)의 내경(D1)보다 축소시키는 경우 감겨진 금속 판(120)은 몸체부(110) 내에 용이하게 삽입될 수 있게 된다.
감겨지 금속 판(120)이 몸체부(110)에 삽입되면 금속 판(120)을 감거나, 감겨진 금속 판(120)을 감겨진 상태로 고정하는 등의 외력을 해제한다. 이때, 탄성을 가지는 금속 판(120)은 감겨진 방향과 반대 방향, 즉 금속 판(120)이 펴지려고 하는 방향으로 작용하는 복원력을 가지게 된다. 이와 같은 복원력에 의하여 도 3(b)에 도시된 바와 같이 금속 판(120)의 양측 단부는 각각 감겨진 방향과 반대 방향으로 작용하는 복원력에 의하여 감겨진 방향과 반대 방향을 따라 이동하게 된다. 이에 의하여, 금속 판(120)의 외경(D2)은 증가하게 되고, 외주면이 몸체부(110)의 내주면에 밀착되어 지지 및 고정될 수 있다.
이와 같이, 전극부는 몸체부(110)의 내주면에 금속 물질이 코팅되어 형성되는 것이 아니라, 몸체부(110)와 별개로 마련되는 금속 판(120)을 감아서 감겨진 금속 판(120)을 몸체부(110)에 간단히 삽입함으로써 형성된다. 이때, 몸체부(110)에 삽입된 금속 판(120)은 몸체부(110) 내에서 감겨진 방향과 반대 방향으로 작용하는 복원력에 의하여 몸체부(110)의 내주면에 밀착되어 지지될 수 있다.
이때, 금속 판(120)은 적어도 일부가 중첩되도록 감겨질 수 있다. 즉, 금속 판(120)은 나선형 또는 C자 형 등으로 감겨져, 감겨진 방향과 반대 방향으로 작용하는 복원력에 의하여 몸체부(110)의 내주면에 밀착될 수도 있으나, 이 경우 금속 판(120)은 몸체부(110)의 내주면 상에 전면적으로 배치되기 어렵다. 따라서, 금속 판(120)은 소정의 폭을 가지는 금속 판(120)을, 도 2에 도시된 바와 같이 적어도 일부가 중첩되도록 감겨져 몸체부(110)의 내주면을 따라 전체적으로 덮을 수 있게 된다.
이때, 금속 판(120)은 스테인리스 스틸(STS; Stainless Steel) 재질을 포함할 수 있다. 방전관(100)에 사용되는 전극은 일반적으로 이온 발생량을 최대화하기 위하여 전기 저항이 낮고 내구성이 양호한 알루미늄을 포함하는 물질로 형성된다. 따라서, 금속 판(120)은 알루미늄을 포함하는 물질로 형성될 수도 있음은 물론이다. 그러나, 알루미늄을 포함하는 물질은 연성 및 전성을 가지게 되어, 금속 판(120)을 감아 전극부를 형성하는 경우 몸체부(110)의 내주면에 밀착되기 위한 충분한 복원력을 확보하기 어려울 수 있다. 따라서, 금속 판(120)은 전기 저항이 낮고 내구성이 양호할 뿐만 아니라, 몸체부(110)의 내주면에 밀착되기 위하여 충분한 복원력을 가지는 스테인리스 스틸 재질을 포함할 수 있으며, 이와 같이 스테인리스 스틸 재질을 포함하는 물질로는 STS 316을 사용할 수 있다.
전압 인가부(130)는 전극부에 접촉되도록 몸체부(110)의 개방된 일측 단부에 결합된다. 즉, 전압 인가부(130)는 몸체부(110)의 개방된 일측 단부에 삽입되어 상기 전극부와 전기적으로 연결되도록 접촉 배치된다. 이때, 전압 인가부(130)는 일 방향으로 연장되는 전압 인가 핀(132) 및 상기 전압 인가 핀(132)에 결합되고, 상기 전압 인가 핀의 연장 방향과 교차하는 방향으로 연장되어 상기 전극부에 접촉되는 접속 부재(134)를 포함할 수 있다.
전압 인가 핀(132)은 외부의 고전압 케이블이 연결되기 위한 구성이다. 전압 인가 핀(132)은 일 방향을 연장되는 핀 형상을 가지며, 전압 인가부(130)가 몸체부(110)에 결합된 상태에서 몸체부(110)의 외측으로 일부가 노출될 수 있다. 즉, 전압 인가 핀(132)의 일측 단부는 후술할 접속 부재(134)가 결합되어 몸체부(110)의 내측으로 삽입되고, 전압 인가 핀(132)의 타측 단부는 고전압 케이블 등의 연결을 위하여 몸체부(110)의 외측으로 노출될 수 있다. 이때, 전압 인가 핀(132)의 일측 단부에는 접속 부재(134)를 용이하게 결합시킬 수 있도록 나사산 등이 형성될 수 있다.
접속 부재(134)는 전압 인가 핀(132)에 결합되고, 전압 인가 핀(132)의 연장 방향에 교차하는 방향으로 연장되어 전압 인가부(130)가 몸체부(110)에 결합된 상태에서 전극부의 내주면에 접촉된다. 이때, 접속 부재(134)는 전압 인가 핀(132)과 전극부를 전기적으로 접속하기 위한 다양한 구조가 적용될 수 있으나, 조립을 용이하게 하고 전극부와의 안적적인 접촉을 위하여 전압 인가 핀(132)이 삽입되기 위한 관통 홀을 가지는 본체(134a) 및 상기 본체(134a)의 가장자리로부터 절곡 또는 굴곡되도록 연장되는 날개체(134b)를 포함할 수 있다.
본체(134a)는 중심에 전압 인가 핀(132)이 삽입되기 위한 관통 홀을 가지며, 가장자리가 중심으로부터 외측으로 연장되어 형성될 수 있다. 도 4에서는 본체(134a)가 관통 홀을 중심으로 외측을 향하여 절곡 연장되는 컵 형상을 가지는 것으로 도시되었으나, 본체(134a)는 관통 홀을 중심으로 외측으로 연장되는 원판의 형태 등 상기 전압 인가 핀(132)에 결합되고, 후술할 날개체(134b)가 마련될 수 있는 가장자리를 가지는 다양한 형태를 가질 수 있음은 물론이다.
날개체(134b)는 본체(134a)의 가장자리로부터 중심 축(C)의 외측을 향하여 절곡 또는 굴곡되도록 연장된다. 이와 같은 날개체(134b)는 단일로 구비되어 본체(134a)의 가장자리 중 일부로부터 절곡 또는 굴곡되도록 연장될 수도 있으나, 전극부의 내주면에 보다 안정적으로 접촉하기 위하여 본체(134a)의 가장자리를 따라 복수 개로 구비되어, 가장자리로부터 방사형으로 연장되어 형성될 수 있다. 이때, 날개체(134b)는 금속 물질로 이루어져 본체(134a)의 가장자리로부터 절곡 또는 굴곡되도록 본체(134a)와 일체로 형성될 수 있으며, 절곡 또는 굴곡되는 방향과 반대 방향으로 작용하는 복원력에 의하여 상기 전극부에 접촉될 수 있다.
도 4는 몸체부(110)에 결합되기 전에 전압 인가부(130)의 각 구성이 분리된 모습을 나타내는 도면이다. 도 4를 참조하면, 날개체(134b)는 본체(134a)의 가장자리로부터 절곡 또는 굴곡되도록 형성되며, 접속 부재(132)는 본체(134a)로부터 최외측에 위치하는 날개체(134b)의 단부에 의하여 외경(D4)이 결정된다. 이때, 접속 부재(132)의 외경(D4)은 전극부, 즉 감겨진 금속 판(120)의 내경(D2)보다 크게 형성된다.
전압 인가부(130)를 몸체부(110)에 삽입하는 경우 날개체(134b)는 감겨진 금속 판(120)의 내부로 삽입된다. 이때, 날개체(134b)는 상대적으로 작은 내경(D2)을 가지는 금속 판(120)에 의하여 절곡 또는 굴곡되는 방향으로 가압된다. 이때, 날개체(134b)에는 탄성에 의하여 절곡 또는 굴곡되는 방향과 반대 방향으로 작용하는 복원력이 작용하게 된다. 이와 같은 복원력에 의하여 전압 인가부(130)가 몸체부(110), 보다 상세하게는 감겨진 금속 판(120)의 내부에 삽입되는 중에 날개체(134b)는 감겨진 금속 판(120)의 내주면과 접촉을 유지할 수 있다. 한편, 전압 인가부(130)의 결합이 완료된 경우에도 전술한 복원력은 지속적으로 작용하게 되어 전압 인가부(130)는 전극부 내에서 지지되어 고정될 수 있다.
접속 부재(134)는 전압 인가 핀(132)에 결합되고, 몸체부(110)의 개방된 일측 단부를 차폐하도록 전압 인가 핀(132)의 연장 방향과 교차하는 방향으로 연장되는 플러그(136)를 더 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 방전관(100)의 외부에는 외부 전극(20)이 배치되며, 전원(30)의 일측 단자는 방전관(100)의 전극부에 접속되고, 전원(30)의 타측 단자는 외부 전극(20)에 접속된다. 여기서, 외부 전극(20)과 방전관(100) 사이의 틈에는 몸체부(110)의 개방된 일측 단부가 배치된 위치로부터 원료 가스인 공기가 유입되며, 전원(30)에 의하여 고전압이 인가되면 무성 방전이 일어나 몸체부(110)의 타측 단부가 배치된 위치로 생성된 오존이 방출된다. 이때, 몸체부(110)의 개방된 일측 단부가 차폐되지 않는 경우, 공기는 외부 전극(20)과 방전관(100) 사이의 틈으로 유입되지 않고, 몸체부(110)의 개방된 일측 단부로부터 몸체부(110)의 내측으로 유입될 수 있다. 따라서, 플러그(136)는 몸체부(110)의 개방된 일측 단부를 차폐하여 대부분의 공기가 외부 전극(20)과 방전관(100) 사이의 틈으로 유입될 수 있도록 하는 역할을 한다.
이와 같은 플러그(136)는 실리콘을 포함하는 물질로 형성될 수 있다. 즉, 플러그(136)는 실리콘을 포함하는 물질을 관통 홀을 가지는 원판 형태로 형성하여 마련될 수 있다. 도면에서는 플러그(136)가 접속 부재(134)보다 전압 인가 핀(132)의 단부에 인접 배치되고, 플러그(136)의 외주면이 전극부의 내주면에 접촉되어 몸체부(110)의 개방된 일측 단부를 차폐하는 구조를 도시하였으나, 접속 부재(134)를 플러그(136)보다 전압 인가 핀(132)의 단부에 인접 배치하고 플러그(136)가 몸체부(110)의 내주면에 접촉되어 몸체부(110)의 개방된 일측 단부를 차폐하는 등 다양한 변형이 가능함은 물론이다.
이하에서, 본 발명의 실시 예에 따른 방전관의 제조 방법을 상세하게 설명하기로 한다. 여기서, 본 발명의 실시 예에 따른 방전관의 구조와 관련하여 전술한 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 5 내지 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 방전관의 제조 방법을 나타내는 도면이다. 보다 상세하게는, 도 5는 금속 판이 마련된 모습을 나타내며, 도 6은 금속 판이 감겨지는 모습을 나타낸다. 또한, 도 7은 감겨진 금속 판이 몸체부에 삽입되는 모습을 나타내고, 도 8은 감겨진 금속 판이 몸체부 내에 삽입된 상태를 나타낸다. 도 9는 삽입된 금속 판이 몸체부의 내주면에 밀착되는 모습을 나타내며, 도 10은 몸체부의 일측 단부에 전압 인가부가 결합되는 모습을 나타낸다.
도 5 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 방전관(100)의 제조 방법은 금속 판(120)을 감는 과정, 감겨진 금속 판(120)을 일측 단부가 개방된 몸체부(110)의 내부에 삽입하는 과정, 삽입된 금속 판(120)을 상기 몸체부(110)의 내주면에 밀착시키는 과정 및 상기 몸체부(110)의 개방된 일측 단부에 전압 인가부(130)를 결합하는 과정을 포함한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 금속 판(120)은 소정 두께를 가지는 평판의 형상으로 마련된다. 여기서, 금속 판(120)은 알루미늄을 포함하는 물질로 형성될 수 있으나, 전기 저항이 낮고 내구성이 양호할 뿐만 아니라, 몸체부(110)의 내주면에 밀착되기 위하여 충분한 복원력을 가지는 스테인리스 스틸을 포함하는 물질로 형성될 수 있음은 전술한 바와 같다.
금속 판(120)을 감는 과정은, 도 6에 도시된 바와 같이 양측 단부가 어긋나게 배치되도록 평판의 형상을 가지는 금속 판(120)을 감는다. 이때, 금속 판(120)을 감는 과정(S120)은 예를 들어, 원통형의 보빈을 마련하고, 보빈에 평판의 형상을 가지는 금속 판(120)을 감는 과정 및 상기 보빈을 제거하는 과정을 포함하여 소정의 내부 공간을 형성하도록 금속 판을 감을 수 있다.
이때, 금속 판(120)을 감는 과정은 감겨진 금속 판(120)의 외경이 상기 몸체부의 내경보다 작아지도록 금속 판을 감을 수 있다. 즉, 금속 판(120)의 일측 단부(120a)가 내측에 위치하고, 타측 단부(120b)가 외측에 위치하도록 감게 되면 금속 판의 양측 단부(120a, 120b)는 감겨지는 정도에 따라 자유롭게 이동할 수 있게 된다. 이때, 금속 판(120)은 상대적으로 많이 감겨질수록 금속 판(120)의 외경(D2)이 축소될 수 있게 되고, 금속 판(120)의 외경(D2)을 몸체부(110)의 내경(D1)보다 축소시키는 경우 감겨진 금속 판(120)은 몸체부(110) 내에 용이하게 삽입될 수 있게 된다.
금속 판(120)을 삽입하는 과정은, 도 7에 도시된 바와 같이 감겨진 금속 판(120)을 일측 단부가 개방된 몸체부(110)의 내부에 삽입한다. 전술한 바와 같이 양측 단부가 서로 어긋나게 배치되도록 금속 판(120)을 감는 경우, 금속 판의 양측 단부(120a, 120b)는 감겨지는 정도에 따라 자유롭게 이동할 수 있게 된다. 이때, 금속 판(120)은 상대적으로 많이 감겨질수록 금속 판(120)의 외경(D2)이 축소될 수 있게 되고, 금속 판(120)의 외경(D2)을 몸체부(110)의 내경(D1)보다 축소시키는 경우 감겨진 금속 판(120)은 도 8에 도시된 바와 같이 몸체부(110) 내에 용이하게 삽입될 수 있게 된다.
도 9에 도시된 바와 같이, 삽입된 금속 판(120)을 몸체부(110)의 내주면에 밀착시키는 과정은 감겨진 방향과 반대 방향으로 작용하는 복원력에 의하여 삽입된 금속 판(120)을 몸체부(110)의 내주면에 밀착시킨다. 즉, 감겨진 금속 판(120)이 몸체부(110)에 삽입되면 금속 판(120)을 감거나, 감겨진 금속 판(120)을 감겨진 상태로 고정하는 등의 외력을 해제한다. 이때, 탄성을 가지는 금속 판(120)은 감겨진 방향과 반대 방향, 즉 금속 판(120)이 펴지려고 하는 방향으로 작용하는 복원력을 가지게 된다. 이와 같은 복원력에 의하여 금속 판(120)의 양측 단부는 각각 감겨진 방향과 반대 방향으로 작용하는 복원력에 의하여 감겨진 방향과 반대 방향을 따라 이동하게 된다. 이에 의하여, 금속 판(120)의 외경(D2)은 증가하게 되고, 금속 판(120)의 외경(D2)이 몸체부(110)의 내경(D1)과 대략 동일하게 되면 외주면이 몸체부(110)의 내주면에 밀착되어 지지 및 고정될 수 있다.
전압 인가부(130)를 결합하는 과정(S300)은, 도 10에 도시된 바와 같이 전극부에 접촉되도록 상기 몸체부(110)의 개방된 일측 단부에 전압 인가부(130)를 결합한다. 이때, 전압 인가부(130)를 결합하는 과정은, 전압 인가부(130)를 마련하는 과정 및 마련된 전압 인가부(130)를 감겨진 금속 판(120)의 내부에 삽입하는 과정을 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 전압 인가부(130)는 일 방향을 따라 연장되는 전압 인가 핀(132) 및 상기 전압 인가 핀(132)에 결합되고, 상기 전압 인가 핀(132)의 연장 방향에 교차하는 방향으로 연장되어 상기 전극부에 접촉되는 접속 부재(134)를 포함할 수 있다. 또한, 접속 부재(134)는 전압 인가 핀(132)이 삽입되는 관통 홀을 가지는 본체(134a) 및 상기 본체(134a)의 가장자리로부터 절곡 또는 굴곡되도록 연장되는 날개체(134b)를 포함할 수 있다.
여기서, 전압 인가부(130)를 마련하는 과정은 감겨진 금속 판(120)의 내경(D3)보다 큰 외경(D4)를 가지는 전압 인가부(130)를 마련한다. 즉, 날개체(134b)는 본체(134a)의 가장자리로부터 절곡 또는 굴곡되도록 형성되며, 접속 부재(132)는 본체(134a)로부터 최외측에 위치하는 날개체(134b)의 단부에 의하여 외경(D4)이 결정된다. 이때, 접속 부재(132)의 외경(D4)은 전극부, 즉 감겨진 금속 판(120)의 내경(D2)보다 크게 형성되도록 마련된다.
금속 판(120)의 내부에 삽입하는 과정은 마련된 전압 인가부(130)를 감겨진 금속 판(120)의 내부에 삽입한다. 이때, 금속 판(120)의 내부에 삽입하는 과정은 전압 인가부(130)가 감겨진 금속 판(120)의 내부에 삽입하는 중에 외경이 감소하도록 상기 전압 인가부를 변형시킬 수 있다. 이에 의하여 감겨진 금속 판(120)의 내주면에 전압 인가부(130)는 지지 및 고정될 수 있으며, 이는 전압 인가부(130)의 가장자리에 위치하는 날개체(134b)가, 절곡 또는 굴곡되는 방향과 반대 방향으로 작용하는 복원력에 의하여 상기 전압 인가부(130)를 상기 금속 판(120)의 내주면에 지지시킨다.
전압 인가부(130)를 몸체부(110)에 삽입하는 경우 날개체(134b)는 감겨진 금속 판(120)의 내부로 삽입된다. 이때, 날개체(134b)는 상대적으로 작은 내경(D2)을 가지는 금속 판(120)에 의하여 절곡 또는 굴곡되는 방향으로 가압되어 변형된다. 이때, 날개체(134b)에는 탄성에 의하여 절곡 또는 굴곡되는 방향과 반대 방향으로 작용하는 복원력이 작용하게 된다. 이와 같은 복원력에 의하여 전압 인가부(130)가 몸체부(110), 보다 상세하게는 감겨진 금속 판(120)의 내부에 삽입되는 중에 날개체(134b)는 감겨진 금속 판(120)의 내주면과 접촉을 유지할 수 있다. 한편, 전압 인가부(130)의 결합이 완료된 경우에도 전술한 복원력은 지속적으로 작용하게 되어 전압 인가부(130)는 전극부 내에서 지지되어 고정될 수 있다.
한편, 전압 인가부(130)를 결합하는 과정은 몸체부(120)의 개방된 일측 단부를 플러그(136)으로 차폐하는 과정을 포함할 수 있다. 이와 같은 플러그(136)는 실리콘을 포함하는 물질로 형성될 수 있으며, 실리콘을 포함하는 물질을 관통 홀을 가지는 원판 형태로 형성하여 마련될 수 있음은 전술한 바와 같다. 이와 같이 플러그(136)가 몸체부(110)의 개방된 일측 단부를 차폐함으로써 몸체부(110)의 개방된 일측 단부가 배치된 위치로부터 유입되는 공기는 외부 전극(20)과 방전관(100) 사이의 틈으로 용이하게 유입될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 방전관 및 이의 제조 방법에 의하면, 금속 판을 감고 펴는 방식에 의하여 방전관의 내측에 배치되는 전극을 간편하고 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 감겨진 금속 판에 작용하는 복원력에 의하여 금속 판을 몸체부의 내주면에 밀착시킴으로써 방전 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 고전압을 인가하기 위한 전압 인가부를 몸체부의 개방된 일측 단부에 단순히 삽입하는 경우에도 전극부와의 전기적인 접속을 유지시킬 수 있게 되어, 제조 공정을 단순화하고, 제조 비용을 최소화할 수 있다.
뿐만 아니라, 오존 발생 장치에 사용하는 경우 높은 수율로 오존을 발생시킬 수 있으며, 상수도, 오수, 폐수, 분뇨의 처리뿐만 아니라 펄프·제지의 표백, 의약품 제조, 화학 공업 등의 다양한 산업에 용이하게 적용될 수 있다.
상기에서, 본 발명의 바람직한 실시 예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시 예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시 예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
100: 방전관 110: 몸체부
120: 금속 판 130: 전압 인가부
132: 전압 인가 핀 134: 접속 부재
134a: 본체 134b: 날개체
136: 플러그

Claims (16)

  1. 일 방향으로 연장되는 관 형상을 가지며, 일측 단부가 개방된 몸체부;
    양측 단부가 어긋나게 배치되도록 금속 판이 감겨져 마련되며, 상기 몸체부의 내주면에 밀착되는 전극부; 및
    상기 전극부에 접촉되도록 상기 몸체부의 일측 단부에 결합되는 전압 인가부;를 포함하고,
    상기 전압 인가부는,
    일 방향으로 연장되는 전압 인가 핀; 및
    상기 전압 인가 핀에 결합되고, 상기 전극부의 내주면에 접촉되도록 상기 전압 인가 핀의 연장 방향과 교차하는 방향으로 연장되는 접속 부재;를 포함하며,
    상기 접속 부재는,
    상기 전압 인가 핀이 삽입되기 위한 관통 홀을 가지는 본체; 및
    상기 본체의 가장자리로부터 절곡 또는 굴곡되도록 연장되는 날개체;를 포함하는 방전관.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극부는 상기 금속 판의 적어도 일부가 중첩되는 방전관.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속 판은 스테인리스 스틸 재질을 포함하는 방전관.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 날개체는 상기 본체의 가장자리를 따라 복수 개로 구비되는 방전관.
  7. 일 방향으로 연장되는 관 형상을 가지며, 일측 단부가 개방된 몸체부;
    양측 단부가 어긋나게 배치되도록 금속 판이 감겨져 마련되며, 상기 몸체부의 내주면에 밀착되는 전극부; 및
    상기 전극부에 접촉되도록 상기 몸체부의 일측 단부에 결합되는 전압 인가부;를 포함하고,
    상기 전압 인가부는,
    일 방향으로 연장되는 전압 인가 핀; 및
    상기 전압 인가 핀에 결합되고, 상기 전극부의 내주면에 접촉되도록 상기 전압 인가 핀의 연장 방향과 교차하는 방향으로 연장되는 접속 부재;를 포함하며,
    상기 접속 부재는,
    상기 전압 인가 핀에 결합되고, 상기 몸체부의 일측 단부를 차폐하도록 상기 전압 인가 핀의 연장 방향과 교차하는 방향으로 연장되는 플러그;를 더 포함하는 방전관.
  8. 금속 판을 감는 과정;
    감겨진 금속 판을 몸체부의 내부에 삽입하는 과정;
    삽입된 금속 판을 상기 몸체부의 내주면에 밀착시키는 과정; 및
    상기 몸체부에 전압 인가부를 결합하는 과정;을 포함하고,
    상기 전압 인가부를 결합하는 과정은,
    전압 인가부를 마련하는 과정;
    마련된 전압 인가부를 감겨진 금속 판의 내부에 삽입하는 과정;을 포함하는 방전관의 제조 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 금속 판을 감는 과정은,
    감겨진 금속 판의 외경이 상기 몸체부의 내경보다 작아지도록 금속 판을 감는 방전관의 제조 방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 몸체부의 내부에 삽입하는 과정은,
    감겨진 금속 판의 외경을 유지시켜 상기 몸체부에 삽입하는 방전관의 제조 방법.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 몸체부의 내주면에 밀착시키는 과정은,
    감겨진 금속 판의 외경을 증가시켜 상기 몸체부의 내주면에 밀착시키는 방전관의 제조 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 몸체부의 내주면에 밀착시키는 과정은,
    감겨진 방향과 반대 방향으로 작용하는 복원력에 의하여 금속 판을 상기 몸체부의 내주면에 밀착시키는 방전관의 제조 방법.
  13. 삭제
  14. 청구항 8에 있어서,
    상기 전압 인가부를 마련하는 과정은,
    감겨진 금속 판의 내경보다 큰 외경을 가지는 전압 인가부를 마련하고,
    상기 금속 판의 내부에 삽입하는 과정은,
    감겨진 금속 판의 내부에 삽입하는 중에 외경이 감소하도록 상기 전압 인가부를 변형시키는 방전관의 제조 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 금속 판의 내부에 삽입하는 과정은,
    상기 전압 인가부의 가장자리에 위치하는 날개체가 절곡 또는 굴곡되는 방향과 반대 방향으로 작용하는 복원력에 의하여 상기 전압 인가부를 상기 금속 판의 내주면에 접촉시키는 방전관의 제조 방법.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 전압 인가부를 결합하는 과정은,
    상기 전압 인가부를 감겨진 금속 판의 내부에 삽입하는 중에, 상기 전압 인가부에 마련된 플러그로 상기 몸체부의 개방된 단부를 차폐하는 방전관의 제조 방법.
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