KR19990013332A - 자정능을 갖는 산화성 기체 방전관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자정능(自淨能)을 갖는 오존(O₃)등 산화성 기체 방전관과 저전압 고주파 방식의 방전에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 저전압 고주파 방식의 오존 발생으로 발생되는 열과 전력 소비를 크게 줄이고, 전극을 피뢰침 같이 하여 피뢰침과 피뢰침 사이에는 방전이 일어나고 피뢰침이 없는 공간에서는 방전이 일어나지 않는 원리를 이용한 것으로, 방열판 혹은 방열핀(4)이 외부로 설치 또는 돌설되어 있는 원통형의 외부 전극(1) 내측으로 원통형의 유전체(2)가 형성되고 내부 전극(3)으로 내산화성 스프링이 내설될 통상의 자정능을 갖는 오존등 산화성 기체 방전관에 있어서; 상기 내부 전극(3)은 스테인레스 스틸이나 지르코늄 혹은 세라믹 코팅한내산화성 스프링을 특징으로 하는 자정능을 갖는 오존등 산화성 기체 방전관을 제공하여, 내산화성 스프링 선단과 접해 있는 유전체 내부면에서 강한 아크가 발생하게 되고 내산화성 스프링의 타부분에도 아크가 발생하여 방전관 내부로 유입된 먼지나 습기가 강한 아크에 대해 출구로 밀려 나오게 되므로 자정능을 갖고, 유입되는 공기에 의해 내부 전극(3) 자체 냉각 효과도 크게 되어 사후 관리가 필요없고 부대설비가 불필요하게 되어 경제적일 뿐만 아니라 방전관 설비가 소형화 되면서도 방전 효율을 높일 수 있는 자정능을 갖는 오존등 산화성 기체 방전관에 관한 것이다.

Description

자정능을 갖는 산화성 기체 방전관

본 발명은 자정능(自淨能)을 갖는 오존(O₃)등 산화성 기체 방전관에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 방열판 혹은 방열핀이 설치 또는 돌설되어 있는 원통형의 외부 전극 내측으로 원통형의 유전체를 형성하고 내부 전극으로 내산화성 스프링을 내설한 것을 특징으로 하는 자정능을 갖는 오존등 산화성 기체 방전관에 관한 것이다.

종래의 산화성 기체 방전관 특히, 오존발생기 방전관은 도3에 도시된 바와같이 유전체(20)인 유리를 사이에 두고 두 개의 전극(10)을 평행으로 마주보게 하여놓고 그 전극(10)에 교류의 고전압(6∼20KV)을 인가시키면 유전체(20)와 전극(10)간의 공간에서 코로나 방전(corona discharge)이 일어나게 되고 그 코로나 방전이 산소 분자의 고리를 끊고 강제로 끊어진 산소의 원자를 산소 분자에 붙여 산화성 기체 특히, 오존이 발생되도록 하는 원리에 의해 구성되었다.

상기와 같은 구조의 오존발생기는 고전압 저주파 방식으로 전력소비도 크고, 발생되는 열도 큰 단점이 있다. 또한 방전관은 먼지나 습기에 매우 취약한 단점을 가지고 있다. 즉, 유전체(20)를 사이에 두고 평행으로 놓인 전극(10)의 공간에 산소나 공기를 이동시켜 오존이나 산화성 기체를 만들면 전기적인 에너지장이 평행으로 유지되어 있으므로 공기나 산소가 이동하는 공간에는 매우 균일한 에너지 밀도를 갖게 되고 이로 인하여 그 공간속에는 먼지나 습기가 쌓이게 된다.

이러한 먼지나 기타 오염물질이 산소나 공기가 지나가는 방전 공간내에 쌓이게 되면 프라즈마 상태인 방전이 급격하게 붉은색의 코로나 방전으로 변화하게되므로 목적하는 오존이나 산화성 기체를 양호하게 얻을 수 없는 결과를 초래하게된다.

이러한 단점을 해결하기 위하여 오존이나 산화성기체의 원료인 공기나 산소를 매우 청정하게 하여 방전관내로 투입하게 된다.

예를들어, 먼기나 기타 오염물질의 투입을 방지하기 위하여 다단계 필터나 전기집진설비를 부가적으로 설치하고, 습기로 인한 방전관의 파열을 방지하기 위하여 제습을 위한 냉동설비도 추가로 설비하게 된다.

따라서, 부대설비가 원래 목적의 방전관 설비보다 커지게 되어 원가가 상승하게 되며, 주기적으로 필터의 교체와 물빼기 등 주기적인 점검이 필요하게 되므로 많은 인력소모와 경비소요가 일어나게 된다.

상술한 사후 관리를 철저히 하지 않으면 오존 및 산화성 가스량이 급격하게 줄어드는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것이다. 종래의 오존발생기는 방전시 6∼10KV의 높은 전압과 0.05∼lKHz의 저주파에서 오존을 발생시켜 발생되는 열도 많고 전력 소비도 큰 단점이 있다. 본 발명에서는 1.2KV의 낮은 전압과 20KHz의 고주파에서 방전이 일어나 오존발생시 열발생도 적고, 전력소비도 작다. 또한 제습을 위한 냉동설비와 방전관에서 발생되는 열을 제거하기 위한 냉각설비가 불필요하게 되어 경제적일 뿐만 아니라 방전관 설비를 소형화하여 부피와 가격을 기존제품의 1/3정도로 줄일 수 있으며. 방전 효율을 향상시킬 수 있고 오존등 일정량의 산화성 기체를 계속해서 얻을 수 있는 자정능을 갖는 오존등 산화성 기체방전관을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적 뿐만 아니라 용이하게 표출될 수 있는 또 다른 목적을 달성하기위하여 본 발명에서는 방열판 혹은 방열핀이 설치 또는 돌설되어 있는 원통형의 외부전극 내측으로 원통형의 유전체를 형성하고 내부전극으로 내산화성 스프링을 내설한 방전관을 사용한다. 내부전극은 스테인레스 스틸과 지르코뉼 혹은 세라믹코팅을 하여 전극의 수명을 늘일 수 있고, 내산화성 스프링 선단과 접해 있는 유전체 내부면에서 강한 아크가 발생하게 되고 방전관 내부로 유입된 먼지나 습기가 강한 아크에 대해 출구로 밀려 나오게 되므로 자정능을 갖게 되어 사후관리가 필요없다. 또한 유입된 공기에 의해 방전관 자체가 공기 냉각효과를 얻게 되고, 저전압에서 방전시키기 때문에 발생되는 열도 혁신적으로 줄일 수 있다. 이러한 원리에서 열을 식히기 위한 부대설비가 불필요하게 되어 경제적일 뿐만 아니라 방전관 설비가 소형화될 수 있으며 자정능을 갖는 오존등 일정량의 산화성 기체를 계속해서 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명 방전관의 일부단면 개략도이고,

도 2는 본 발명 방전관의 원리를 설명하기 위한 개념도이며,

도 3은 종래의 방전관의 원리를 설명하기 위한 개념도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※

1 : 전극 2 : 유전체(유리)

3 : 내산화성 스프링(내부 전극) 4 : 방열판 혹은 방열핀

본 발명을 첨부도면에 의거하여 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 자정능을 갖는 산화성 기체방전관은 방열판 혹은 방열핀(4)이 외부로 설치 또는 돌설되어 있는 원통형의 외부전극(1) 내측으로 원통형의 유전체(2)를 형성하고 내부전극으로 내산화성 스프링(3)을 내설한 것으로 특징 지워진다.

본 발명의 오존등 산화성 기체 방전관의 자정원리는 도2에 도시된 바와 같다. 즉, 종래에는 유전체인 유리를 사이에 두고 마주 보는 전극이 평행을 이루고 있으며 유리와 전극사이 즉, 방전이 일어나는 공간이 평행하여 일정한 방전이 고르게 일어나고 공간내 에너지 분포도 고르게 분포된다.

이러한 평행도는 방전량과 비례하므로 수평도를 조금이라도 정확하게 유지하기 위하여 도금을 한다든지 유리를 연마하여 사용하였지만, 본 발명은 도2에 도시된 바와 같이 전극을 피뢰침 같이하여 피뢰침과 피뢰침사이에서만 방전이 일어나고 피뢰침이 없는 공간에는 방전이 일어나지 않도록 하였다.

고압의 교류 전원에서 전자는 뾰족한 피뢰침 부분에서 집중적으로 흐르고 뾰족하지 않은 부분에는 전자(에너지)가 모이지 않아서 방전이 일어나지 않게 된다.

따라서, 종래의 방전관에서는 방전관 전체에서 일정하고 안정되게 방전하지만 도2에 도시된 바와 같은 경우에는 피뢰침 부분에는 매우 강한 방전을 하나 피뢰침이 없는 공간에는 에너지가 부족하여 매우 강한 방전을 하지 않으므로 전체적으로 불균일하게 방전이 일어난다.

고압의 전기를 뾰족한 침 부분으로 모이게 하여 강한 방전을 일으키면 공기중에 비산되어진 먼지나 이물질이 강한 아크의 영향을 받아 방전부분에 모이지 못하고 흩어지게 되며, 먼지나 이물질이 방전관 사이로 들어오는 산소나 공기가 형성한 고기압의 영향으로 다음 골로 넘어가면 그곳에서 다시 피뢰침의 영향으로 방전캡 사이로 들어가지 못하고 다시 다음 피뢰침으로 넘어가는 원리에 의하여 마지막으로 만들어진 오존이나 산화성 기체와 함께 밖으로 배출되게 되는 것이다.

수분도 먼지와 같은 원리에 의하여 방전캡 사이에는 붙지 못하고 밖으로 배출되게 된다.

즉, 매우 청결을 유지하여야 하는 방전캡 사이에는 너무 강한 에너지가 고도로 밀집되어 있는 이유로 먼지나 수분을 미처 그곳에 안착할 사이 없이 밖으로 밀려나게 된다. 한편. 도2에 도시된 경우에는 피뢰침 부분만 방전이 집중적으로 일어나고 나머지 부분은 매우 약한 방전 혹은 방전이 없으므로 전체적인 방전량이 부족하여 산화성 가스 또는 오존의 생산량이 부족할 수 있으리라고 판단하기 쉬우나 피뢰침으로 모인 에너지가 종래에 비해서 상상할 수 없이 강하므로 매우 강한 방전을 일으키게 되고 방전을 하지 않는 부분을 합치더라도 산화성 가스나 오존을 생산하는 양은 입력전압이 같다면 같다고 볼 수 있다.

따라서, 평행되어진 전극을 갖는 종래의 방전관이나 같은 길이에 에너지를 밀집시켜 더욱 강한 방전을 부분적으로 일으킨 본 발명이나 전체적으로 생산되는 가스의 량은 같다.

그러나, 도2에 도시된 것과 같은 장치로 산화성 기체를 대량생산 한다면 무리가 따르므로, 본 발명에서는 피뢰침 대신에 스테인레스 스틸이나 지르코늄 등 내산화성 스프링 혹은 세라믹 코팅한 연속 스프링(3)으로 대치하여 오존 등 산화성 기체를 대량생산할 수 있도록 하였다.

즉, 도2의 피뢰침을 대신한 내산화성 스프링의 내부 전극(3)과 원통형의 외부전극(1)에 교류 전압(1∼2KV)과 고주파(20KHz)를 인가하면 방전이 개시된다.

고주파 방전이 일어나면 원통형인 유리내부는 아크방전으로 가득차게 되며 특히, 내부 전극(3)의 선단과 접해 있는 유전체(2) 내부면에서는 매우 강한 아크가 발생하게 된다.

유전체(2) 내부에 아크가 충만되면 공기나 산소가 그 유전체(2) 내부로 들어가 오존이나 산화성 기체 형태로 되어 출구로 나오게 되며 내부의 먼지나 습기도 강한 아크에 밀려 출구로 나온다.

따라서, 아크 발생의 원전인 내부 전극(3)인 내산화성 스프링 스스로 먼지나 습기를 청소하며 아크를 일으키게 되고, 산화성 기체 발생처리 공정중 발생되는 열은 방열판 혹은 방열핀(4)과 유전체 내부를 통과하는 공기에 의하여 대기중으로 발산된다.

상술한 바와 같이 본 발명에서는 방열판 혹은 방열핀의 설치 또는 돌설되어 있는 원통형의 외부전극 내측으로 원통형의 유전체를 형성하고 내부전극으로 내산화성 스프링을 내설한 방전관을 사용하므로서 내산화성 스프링 선단과 접해 있는 유전체 내부면에서 강한 아크가 발생하게 되고 방전관 내부로 유입된 먼지나 습기가 강한 아크에 대해 출구로 밀려 나오게 되므로 자정능을 갖게 되어 사후관리가 필요없고 부대설비가 불필요하게 되어 경제적일 뿐만 아니라 방전관 설비가 소형화될 수 있으며 자정능을 갖는 오존등 일정량의 산화성 기체를 계속해서 얻을 수 있다.

다음 표는 같은 용량의 오존을 발생시키는 본 발명의 제품과 기존 제품과의 비교 표이다.

Claims (4)

1. 방열판 혹은 방열핀(4)이 외부로 설치 또는 돌설되어 있는 원통형의 외부 전극(1) 내측으로 원통형의 유전체(2)가 형성되고 내부 전극(3)으로 내산화성 스프링이 내설된 통상의 자정능을 갖는 오존등 산화성 기체 방전관.
2. 청구항 1에 있어서, 내부 전극(3)은 스테인레스 스틸과 지르코늄을 단독 사용 혹은 세라믹 내부식성 스프링 전극을 사용하는 것을 특징으로 하는 산화성 기체 방전관.
3. 청구항 1에 있어서, 내부 전극(3)과 원통형의 외부 전극(1)에 교류 전압(1∼2KV)과 고주파(20KHz)를 인가하여 방전이 개시되는 것을 특징으로 하는 산화성 기체 방전관.
4. 청구항 1에 있어서, 유입되는 공기가 원통형 유전체(2)를 통과하면서 스프링 내부 전극(3)이 방전 과정에서 발생되는 열을 자체 냉각시키는 방법으로 되는 것을 특징으로 하는 산화성 기체 방전관.