KR20020025682A - Ozone generator - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 오존 발생 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 가볍고 부피가 작으며, 소모전력당 오존 생성 효율이 높은 고효율의 소형 오존 발생 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an ozone generating device, and more particularly, to a high-efficiency small ozone generating device which is light and small in volume, and has high ozone generating efficiency per power consumption.
오존(O3)은 산소 원자 3개가 결합한 분자로서, 상온 상압하에서는 불안정하여 산소 분자(O2)로 분해되려는 성질이 강하기 때문에 매우 산화력이 강한 물질이다. 이와 같은 오존의 강한 산화력을 이용하여, 공기나 물의 정화, 탈취, 표백 등의 분야에 오존 발생 장치가 널리 사용되고 있다.Ozone (O 3 ) is a molecule in which three oxygen atoms are bonded and is very oxidative because it is unstable under normal temperature and pressure and decomposes into oxygen molecules (O 2 ). By using such strong oxidizing power of ozone, ozone generators are widely used in fields such as air, water purification, deodorization, and bleaching.
오존 발생 장치는 공기나 산소에 강한 에너지를 가하여 오존을 생성시키는 장치로서, 에너지를 가하는 방법에 따라 크게 두 가지로 나뉜다. 하나는, 자외선(UV)을 이용하는 방법이고, 다른 하나는 고전계 방전인 코로나(corona)방전을 이용하는 방법이다. 자외선에 의한 여기방식에 있어서는 자외선을 발생시키는 자외선 램프의 소형화가 힘들고 쉽게 부서져서 내구성이 약하며 수명이 짧은 문제가 있다. 이에 반하여, 코로나 방전을 이용하는 방법은 에너지 효율면에서 우수하고, 성능의 안정성과 조작 및 제어의 편리성을 얻을 수 있기 때문에 오늘날 대부분의 오존 발생 장치는 코로나 방전을 이용하고 있다. 일반적으로, 코로나 방전을 이용한 오존 발생 장치는 방전에 필요한 고전압을 발생시키는 고전압 펄스파 발생회로와 공기가 유입되어 방전에 의해 오존이 발생되는 방전실을 포함한다.An ozone generator is a device that generates ozone by applying strong energy to air or oxygen, and is classified into two types according to a method of applying energy. One is to use ultraviolet (UV) light, and the other is to use corona discharge, which is a high field discharge. In the excitation method by ultraviolet rays, there is a problem in that miniaturization of ultraviolet lamps that generate ultraviolet rays is difficult and easily broken, so that durability is weak and short lifespan. On the other hand, since the method using corona discharge is excellent in energy efficiency, and the stability of performance and the convenience of operation and control can be obtained, most ozone generators use corona discharge today. In general, an ozone generating apparatus using corona discharge includes a high voltage pulse wave generating circuit for generating a high voltage required for discharge and a discharge chamber in which air is introduced to generate ozone by discharge.
도 1은 종래 널리 사용되었던 오존 발생 장치를 예시하고 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 오존 발생 장치(100)는 접지전극(110), 절연체(120), 고전압전극(130), 고전압 펄스파 발생부(140) 및 교류전원(150)으로 구성되어 있다. 먼저 접지전극(110)과 유전체(120) 사이로 공기를 유입시킨 후에, 접지전극(110)과 고전압전극(130) 사이에 높은 전압을 인가하면, 공기를 매개로 한 방전에 의하여 공기 중의 산소가 산화되어 오존이 생성된다. 고전압 펄스파 발생부(140)는 110볼트 또는 220볼트의 교류 전원(150)으로부터 정현(sinusoidal)파 또는 사각(square)파 형태의 펄스파를 발생시켜, 이를 증폭시켜 예를 들어 3-20(kV)의 고전압을 접지전극(110)과 고전압전극(130) 사이에 인가한다. 이 때, 고전압이 걸리는 두 전극 사이에는 유전체(주로 유리 또는 세라믹 재질)(120)를 삽입하여 국부적인 아크 발생을 방지하고 전극 전반에 걸쳐 균일한 방전을 얻는다.1 illustrates an ozone generating apparatus that has been widely used in the related art. As shown in FIG. 1, the ozone generator 100 includes a ground electrode 110, an insulator 120, a high voltage electrode 130, a high voltage pulse wave generator 140, and an AC power supply 150. . First, when air is introduced between the ground electrode 110 and the dielectric 120, and then a high voltage is applied between the ground electrode 110 and the high voltage electrode 130, oxygen in the air is oxidized by the air discharge. And ozone is produced. The high voltage pulse wave generator 140 generates a sinusoidal wave or a square wave pulse wave from an AC power supply 150 of 110 volts or 220 volts, and amplifies it, for example, 3-20 ( kV) is applied between the ground electrode 110 and the high voltage electrode 130. At this time, a dielectric (mainly glass or ceramic material) 120 is inserted between two electrodes subjected to a high voltage to prevent local arcing and obtain a uniform discharge throughout the electrode.
방전을 발생시키기 위해서는 높은 전압이 요구되므로, 고전압 펄스파 발생부(140)는 권선비가 큰 변압기를 포함한다. 변압기의 권선비가 커짐에 따라, 방열 문제 해결을 위하여 변압기의 대형화가 불가피하고, 변압기의 전력 손실 또한 비례하여 증가하는 문제가 있었다.Since a high voltage is required to generate a discharge, the high voltage pulse wave generator 140 includes a transformer having a large turns ratio. As the turns ratio of the transformer increases, it is inevitable to enlarge the transformer to solve the heat dissipation problem, and the power loss of the transformer also increases in proportion.
도 1의 방전실을 변형한 것으로서, 유리나 석영 같은 소재로 된 관상의 절연체 내부와 외부 사이에 고전압을 인가하여 방전을 발생시키는 방전실을 포함하는오존 발생 장치가 있다. 이러한 방전실도 종래의 대용량 오존 발생 장치에 많이 응용되고 있었으나, 오존의 발생 원리는 도 1에서 사용되는 것과 동일하다. 이 때, 관상의 절연체를 가진 방전관을 사용할 경우 오존 발생 장치의 소형화에 한계가 있다는 문제가 있었다.As a modification of the discharge chamber of FIG. 1, there is an ozone generator including a discharge chamber for generating a discharge by applying a high voltage between the inside and the outside of a tubular insulator made of a material such as glass or quartz. Although such a discharge chamber has been widely applied to a conventional large-capacity ozone generator, the ozone generation principle is the same as that used in FIG. At this time, there was a problem that the use of a discharge tube having a tubular insulator had a limitation in miniaturization of the ozone generator.
오존 발생 장치에서는 방전시 필연적으로 전기에너지의 상당 부분이 열에너지로 변환된다. 열이 발생되면, 방전실의 온도가 높아지고 온도상승은 오존 생성 효율을 저하시킨다. 왜냐하면, 오존은 온도가 높아질수록 더욱 불안정해져, 산소분자로 환원되는 속도가 증가하기 때문이다. 따라서, 방전실의 냉각은 오존 생성 효율을 증가시키기 위해서 반드시 필요하며, 이를 위하여 강제공냉식이나 수냉식 등의 냉각장치가 별도로 필요하게 되어 오존 발생 장치의 부피를 증가시키는 요인이 되었다.In an ozone generator, a large part of electrical energy is inevitably converted into thermal energy during discharge. When heat is generated, the temperature of the discharge chamber becomes high and the temperature rise lowers the ozone generation efficiency. This is because ozone becomes more unstable at higher temperatures, and the rate of reduction to oxygen molecules increases. Therefore, the cooling of the discharge chamber is necessary to increase the ozone generating efficiency, and for this purpose, a cooling device such as forced air cooling or water cooling is separately required, which increases the volume of the ozone generating device.
또한, 종래의 오존 발생 장치에서는 제습된 공기를 방전실에 공급하기 위하여 제습기가 함께 사용되는 경우가 많다. 만약, 제습되지 않은 공기가 방전실 내부로 인입되면, 방전실에서 생성되는 오존과 공기 내의 습기의 반응으로 질산(HNO3)이 형성되어 방전실 벽을 부식시켜 오존 발생 장치의 수명을 단축시키기 때문이다. 제습기와 더불어 벽면의 부식을 방지하기 위하여 내식성이 강한 스테인레스강(예를 들어, SUS316)이 방전실 벽의 재료로서 사용되어 왔으나, 그 수명이 영구적이지 못하여 몇 년마다 방전실을 청소하거나 교체하여야 하는 번거로움이 있었고, 아울러 오존 발생 장치의 생산 비용을 증가시키는 요인이 되었다.In addition, in a conventional ozone generator, a dehumidifier is often used together to supply dehumidified air to a discharge chamber. If undehumidified air is introduced into the discharge chamber, nitric acid (HNO 3 ) is formed by reaction of ozone generated in the discharge chamber with moisture in the air, which corrodes the discharge chamber wall and shortens the life of the ozone generating device. to be. In addition to the dehumidifier, corrosion resistant stainless steel (eg, SUS316) has been used as the material of the discharge chamber wall to prevent corrosion of the walls, but the discharge chamber has to be cleaned or replaced every few years because its life is not permanent. This has been a hassle and has also been a factor in increasing the production cost of ozone generators.
본 발명의 목적은 한 쌍 또는 하나의 고전압 전극을 이용하고, 방전 안정성이 높아서 오존발생효율이 높고, 소형화에 용이하며, 자연공냉에 의해 냉각이 용이한 방전실 구조를 제공함으로써 종래기술의 문제점들을 해결하고자 하는 것이다.An object of the present invention is to provide a discharge chamber structure using a pair or one high voltage electrode, high discharge stability, high ozone generation efficiency, small size, and easy cooling by natural air cooling. It is to be solved.
본 발명의 다른 목적은 LC회로를 사용하여 펄스파형의 전력을 응축시켜 임펄스파를 만들어 방전에 사용함으로써, 변압기의 권선비를 줄여 소형화를 도모하고, 방전실에 전달되는 전력의 효율성을 향상시킬 수 있는 오존 발생 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention by condensing the power of the pulse waveform using an LC circuit to create an impulse wave to use for discharge, reducing the winding ratio of the transformer to achieve a miniaturization, and can improve the efficiency of the power delivered to the discharge chamber It is to provide an ozone generating device.
본 발명의 다른 목적은 종래의 고전압전극에 사용되었던 접지전극과 한 개의 고전압전극을 동일한 형상의 두 개의 고전압전극으로 대체하여, 접지 역할을 하는 방전실 벽과 각각의 고전압전극 사이에 임펄스파를 인가하여 수직한 방향으로 다수의 전계가 형성되는 방전이 가능하게 함으로써, 오존 발생 효율을 향상시킨 오존 발생 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to replace the ground electrode and one high voltage electrode used in the conventional high voltage electrode with two high voltage electrodes of the same shape, applying an impulse wave between the discharge chamber wall serving as a ground and each high voltage electrode By providing a discharge in which a plurality of electric fields are formed in a vertical direction, it is possible to provide an ozone generating device with improved ozone generating efficiency.
본 발명의 다른 목적은 하나의 고전압 전극만을 사용하여, 방전실 벽과 고전압 전극 사이에 임펄스파를 인가하여 방전이 가능하게 함으로써, 부피가 작으면서도 방전 전압을 낮추어 전력 소모를 감소시킨 고효율의 오존 발생 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to use a single high voltage electrode, by applying an impulse wave between the discharge chamber wall and the high voltage electrode to enable the discharge, high-efficiency ozone generation while reducing the power consumption by lowering the discharge voltage while reducing the volume To provide a device.
본 발명의 다른 목적은 고전압전극의 형상을 판상으로 하여 방전이 발생되는 표면적을 넓게 함으로써, 오존 발생 효율을 향상시킨 오존 발생 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an ozone generating apparatus which improves ozone generating efficiency by widening the surface area where discharge is generated by making the shape of the high voltage electrode into a plate shape.
본 발명의 다른 목적은 방전실의 형태가 평판형으로 구성되어 있어서 종래의 관형상의 방전실에 비교하여 소형화가 용이하며, 자연공냉에 의한 열방산이 용이하여 별도의 냉각장치가 불필요한 오존 발생 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is that the discharge chamber is formed in the form of a flat plate is easy to miniaturize compared to the conventional tubular discharge chamber, it is easy to dissipate heat by natural air cooling to eliminate the need for a separate cooling device ozone generator To provide.
본 발명의 다른 목적은 방전실 벽에 얇은 산화물 유전체 평판을 부착하여 방전실 벽이 부식되는 문제를 해결함으로써, 제습기를 추가적으로 설치하거나 또는 방전실 벽 재질로서 고가의 부식 방지용 금속이 사용될 필요가 없는 오존 발생 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to solve the problem of corrosion of the discharge chamber wall by attaching a thin oxide dielectric plate to the discharge chamber wall, thereby eliminating the need to install an additional dehumidifier or to use an expensive corrosion preventing metal as the discharge chamber wall material. It is to provide a generator.
도 1은 종래의 오존 발생 장치를 도시한 도면.1 is a view showing a conventional ozone generating device.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오존 발생 장치의 구성을 도시한 도면.2 is a view showing the configuration of an ozone generating device according to a preferred embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 전자회로부 내에 있는 여러 노드에서의 전압 파형을 도시한 도면.3 shows voltage waveforms at various nodes within an electronic circuit portion of the invention.
도 4는 본 발명의 고전압 임펄스파 발생부를 보다 상세히 도시한 도면.Figure 4 is a view showing in more detail the high voltage impulse wave generator of the present invention.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 방전실의 구조를 도시한 도면.5 is a view showing the structure of a discharge chamber according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 바람직한 또 하나의 실시예에 따른 방전실의 구조를 도시한 도면.6 is a view showing the structure of a discharge chamber according to another preferred embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 바람직한 또다른 실시예에 따른 방전실의 구조를 도시한 도면.7 is a view showing the structure of a discharge chamber according to another preferred embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 설명><Description of main parts of drawing>
100 : 종래의 오존 발생 장치100: conventional ozone generator
210 : 사각펄스파 발생회로부210: square pulse wave generating circuit portion
220 : 임펄스파 발생회로부220: impulse wave generating circuit portion
310 : 고전압 전극판310: high voltage electrode plate
320 : 유전체 평판320: dielectric plate
330 : 방전실 벽330: discharge chamber wall
본 발명의 일면에 따르면, 오존 발생 장치에 있어서 외부 전원으로부터 인가된 전압을 사용하여 임펄스파를 발생시키는 임펄스파 발생수단과, 상기 임펄스파에 응답하여 방전을 발생시키는 방전실을 포함하는 오존 발생 장치가 제공된다.According to an aspect of the present invention, an ozone generator comprising an impulse wave generating means for generating an impulse wave using a voltage applied from an external power source, and a discharge chamber for generating a discharge in response to the impulse wave. Is provided.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오존 발생 장치에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an ozone generating apparatus according to a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings will be described in detail.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 오존 발생 장치의 구성을 도시한 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 오존 발생 장치는 전자회로부(200)와 방전실(300)로 구성되어 있다. 전자회로부(200)는 외부 전원(260)으로부터 인가된 전압을 사용하여 고전압 임펄스파를 발생시켜 방전실(300)에 인가하고, 방전실(300)에서는 그 내부로 공기나 산소를 주입하여 방전을 발생시켜 오존을 생성한다.2 illustrates a configuration of an ozone generating device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the ozone generating device includes an electronic circuit unit 200 and a discharge chamber 300. The electronic circuit unit 200 generates a high voltage impulse wave using a voltage applied from the external power source 260 and applies it to the discharge chamber 300. In the discharge chamber 300, air or oxygen is injected into the discharge chamber to discharge the discharge. To generate ozone.
전자회로부(200)는 사각펄스파를 발생시키는 사각펄스파 발생부(210)와 상기의 사각펄스파를 응축(compress)하여 고전압 임펄스파를 발생시키는 고전압 임펄스파 발생부(220)로 구성된다. 사각펄스파 발생부(210)는 외부전원(260)으로부터 공급된 교류를 직류로 정류하는 정류부(230), 펄스파의 파형을 조절하는 출력파형 조절부(240) 및 전력용 스위칭 트랜지스터(Tsw)를 이용하여 펄스파를 발생시키는 게이트 구동부(250)를 포함한다.The electronic circuit unit 200 includes a square pulse wave generator 210 for generating a square pulse wave and a high voltage impulse wave generator 220 for generating a high voltage impulse wave by compressing the square pulse wave. The square pulse wave generator 210 includes a rectifier 230 for rectifying AC supplied from an external power source 260 into a direct current, an output waveform controller 240 for adjusting a waveform of a pulse wave, and a power switching transistor Tsw. It includes a gate driver 250 for generating a pulse wave using.
도 3은 전자회로부(200) 내에 있는 여러 노드에서의 전압 파형을 개괄적으로 도시한 것이다. 도 3의 VA, VB, VC는 각각 도 2의 노드 A, B, C에서의 전압을 표시한다. 도 3을 참조하여 전자회로부(200)의 동작을 설명하기로 한다.3 schematically illustrates voltage waveforms at various nodes in the electronic circuit unit 200. V A , V B and V C in FIG. 3 indicate voltages at nodes A, B and C in FIG. 2, respectively. An operation of the electronic circuit unit 200 will be described with reference to FIG. 3.
전원으로부터 인가된 교류는 정류부(230)의 전파 정류회로를 통과하면 도 3a의 VA와 같은 직류로 변환된다. 이어서, 출력파형 조절부(240)는 전력용 스위칭 트랜지스터(Tsw)를 구동하는 게이트 입력전압으로서 도 3b의 VB와 같은 사각펄스파 (square wave)를 생성시킨다. 생성된 사각펄스파는 도 2의 전력용 스위칭 트랜지스터(Tsw)의 게이트 구동부(250)에 입력되고, 그 결과 전력용 스위칭 트랜지스터(Tsw) 드레인단으로 도 3c의 VC와 같은 펄스파가 출력된다. VC파의 주기와 펄스의 지속시간은 출력파형 조절부(240)에 의해 결정된다. 출력파형 조절부로서 MOS IC가 사용될 수 있다.When the alternating current applied from the power source passes through the full-wave rectification circuit of the rectifying unit 230, it is converted into a direct current such as V A of FIG. 3A. Then, the output waveform control section 240 generates a rectangular-pulse-wave (square wave), such as a gate input voltage for driving the power switching transistor (Tsw) for the V B of Figure 3b. The generated square pulse wave is input to the gate driver 250 of the power switching transistor Tsw of FIG. 2, and as a result, a pulse wave such as V C of FIG. 3C is output to the drain terminal of the power switching transistor Tsw. The period of the V C wave and the duration of the pulse are determined by the output waveform controller 240. An MOS IC may be used as the output waveform controller.
도 4는 도 2의 고전압 임펄스파 발생부(220)를 보다 상세히 도시한 것으로,고전압 임펄스파 발생부(220)는 도 3c의 VC와 같은 사각펄스파의 입력을 받아서 고전압의 임펄스파를 발생시킨다. LC 회로는 고주파 공진회로에 주로 이용되는데,본 발명에 따른 고전압 임펄스파 발생부(220)는 LC회로를 이용하여 전력응축회로(power compression circuit)의 역할을 수행한다. 고주파 공진회로에 주로 사용되는 LC회로는 전계에 대해 인덕턴스(inductance)와 커패시턴스(capacitance)가 변화하지 않는 대신에 주파수에 대해 임피던스(impedance)가 가변되는 성질을 이용하나, 본 발명에서 사용되는 전력응축회로에서는 인덕턴스와 커패시턴스가 전계에 의해 가변되는 성질을 이용한다. 즉, 도 4에 도시된 것과 같이 인덕터와 커패시터가 연결되어 있는 회로에서 앞단의 커패시터에 전하가 충전되면서 전압이 증가하고, 따라서 뒷단의 인덕터의 임피던스가 감소하는 원리를 이용한다. 그 원리를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.4 illustrates the high voltage impulse wave generator 220 of FIG. 2 in more detail. The high voltage impulse wave generator 220 receives an input of a square pulse wave such as V C of FIG. 3C to generate a high voltage impulse wave. Let's do it. The LC circuit is mainly used for a high frequency resonant circuit. The high voltage impulse wave generator 220 according to the present invention serves as a power compression circuit using the LC circuit. The LC circuit mainly used in the high frequency resonant circuit uses a property that the impedance is changed with respect to frequency instead of the inductance and capacitance with respect to the electric field, but the power condensation used in the present invention is used. The circuit uses the property that the inductance and the capacitance are varied by the electric field. That is, as shown in FIG. 4, in the circuit in which the inductor and the capacitor are connected, the voltage is increased while the charge is charged in the capacitor in the front stage, and thus the impedance of the inductor in the rear stage is reduced. The principle is explained in more detail as follows.
인덕터의 임피던스 ΖL은 ΖL= jωL 로 표시할 수 있고, 인덕턴스 L 값은 자성체 코아(ferrite core)의 투자율(permeambility) μ와 권선수에 비례한다. 코아의 투자율 μ는 자속밀도(B) 및 자계의 세기(H)의 B-H 루프 기울기에 비례하기 때문에 자계 의존성을 가진다. 일반적으로, 자성체의 자계의 세기가 낮을 때에는 μ는 수 천 이상의 높은 값을 가지지만, 자계의 세기가 커서 B-H 루프의 포화영역에 들어가면, μ는 급격히 감소하여 1에 근접한다. 따라서, 포화영역에 이른 인덕터의 인덕턴스는 급격히 줄어들고, 인덕터의 임피던스 역시 급격히 감소하여 전류가 순간적으로 회로의 다음 단인 인덕터로 쉽게 흐를 수 있게 된다.The impedance of the inductor Ζ L can be expressed as Ζ L = jωL, and the inductance L value is proportional to the permeambility μ of the ferrite core and the number of turns. Core permeability μ has magnetic field dependence because it is proportional to BH loop slope of magnetic flux density (B) and magnetic field strength (H). In general, when the magnetic field strength of the magnetic material is low, μ has a high value of several thousand or more, but when the magnetic field is large and enters the saturation region of the BH loop, μ rapidly decreases and approaches 1. Therefore, the inductance of the inductor reaching the saturation region is drastically reduced, and the impedance of the inductor is also drastically reduced so that the current can readily flow to the inductor, which is the next stage of the circuit.
도 3c에 도시된 바와 같은 Vc의 사각펄스파가 고전압 임펄스파 발생부(220)의 입력단에 입력되면, 먼저 커패시터 C0에 충전되고, 전류제한용 인덕터 L0를 거쳐다시 전력축전용 커패시터 C1에 충전된다. 이 때, C1에서 충전된 전하량이 커짐에 따라 C1전단의 전위는 상승하고 C1의 전위가 최대에 이를 때 인덕터 Ls1의 자심이 포화영역에 이르도록 Ls1의 인덕턴스를 설정하면, C1의 전위가 최대에 근접하는 순간 Ls1의 임피던스는 1/10∼1/1000배정도 급격히 감소한다. 따라서, 전류가 회로의 다음 단으로 급격히 흐르게 되어, 병렬로 연결된 커패시터 C2로 급속한 충전이 이루어지면서 커패시터 양단의 최대전압은 수 배 이상 상승하게 되며 펄스의 폭은 급격히 감소하여 임펄스파가 형성된다. 그 다음 단에 직렬로 연결된 Ls2또한 포화영역에 이르도록 인덕턴스를 적절히 설정하면, 다시 한번 피크전압(peak voltage)이 더욱 더 급격히 상승하고 펄스파의 폭도 급격히 감소한다. 변압기 전단에 병렬로 결선된 C3와 Ls3는 전자회로부(200)와 방전실(300)과의 임피던스 정합(impedance matching)을 위해 설치되어 있으며, 소자값을 적절하게 설정함으로써 정합이 이루어진다. 이와 같이 얻어진 임펄스파가 고전압 변압기(THV)를 거치면서, 도 3d의 VD와 같은 고전압의 임펄스파가 생성된다.When the square pulse wave of V c as shown in FIG. 3c is input to the input terminal of the high voltage impulse wave generator 220, first, it is charged in the capacitor C 0 , and then through the current limiting inductor L 0 , the capacitor C for power storage 1 is charged. At this time, as the amount of charge charged in C 1 increases, the potential of the front end of C 1 increases and when the potential of C 1 reaches the maximum, the inductance of Ls 1 is set such that the magnetic core of the inductor Ls 1 reaches the saturation region. As soon as the potential of 1 approaches the maximum, the impedance of Ls 1 decreases rapidly by 1/10 to 1/1000 times. Therefore, the current flows rapidly to the next stage of the circuit, and the rapid charging of the capacitor C 2 connected in parallel causes the maximum voltage across the capacitor to rise several times, and the width of the pulse decreases rapidly to form an impulse wave. If the inductance is properly set so that Ls 2 connected in series in the next stage also reaches the saturation region, once again, the peak voltage rises even more sharply and the width of the pulse wave decreases drastically. C 3 and Ls 3 connected in parallel in front of the transformer are installed for impedance matching between the electronic circuit unit 200 and the discharge chamber 300, and the matching is performed by appropriately setting the device values. As the impulse wave thus obtained passes through the high voltage transformer T HV , an impulse wave of high voltage such as V D of FIG. 3D is generated.
앞서와 같은 과정을 통하여 사각펄스파를 응축하여 진폭은 크게 증가시키고, 펄스폭은 급격히 감소시킴으로써, 고전압 변압기(THV)의 권선비를 크게 하지 않더라도 LC회로를 이용하여 매우 높은 전압을 가진 임펄스파를 발생시킬 수 있어 방전실에 전달되는 전압을 쉽게 증가시킬 수 있다. 또한, 고전압 변압기(THV)의 권선비를줄여서 전체 회로의 소형화를 도모하고, 발열의 문제를 해결할 수 있다.By condensing the square pulse wave through the same process as above, the amplitude is greatly increased and the pulse width is drastically reduced, so the impulse wave having the very high voltage can be obtained by using the LC circuit without increasing the turns ratio of the high voltage transformer (T HV ). Can be generated to easily increase the voltage delivered to the discharge chamber. In addition, by reducing the winding ratio of the high voltage transformer T HV , the overall circuit can be miniaturized and the problem of heat generation can be solved.
방전실에 전달되는 임펄스파의 피크전압과 펄스폭은 고전압 임펄스파 발생부(220) 내에서 사용되는 인덕터의 인덕턴스(inductance), 커패시터의 커패시턴스(capaciatnce) 및 변압기의 회로정수 값에 의해 조절되고, 펄스반복율은 출력파형 조절부(240)에 의해 결정된다. 본 발명의 실시예에서는 사각펄스파를 LC회로에 입력하여 임펄스파를 발생시켰지만, 이에 한정되지 않고 다른 회로를 사용하여 임펄스파를 발생시킬 수 있을 것이다.The peak voltage and pulse width of the impulse wave delivered to the discharge chamber are controlled by the inductance of the inductor used in the high voltage impulse wave generator 220, the capacitance of the capacitor, and the circuit constant of the transformer. The pulse repetition rate is determined by the output waveform controller 240. In the exemplary embodiment of the present invention, the impulse wave is generated by inputting the square pulse wave to the LC circuit. However, the present invention is not limited thereto, and the impulse wave may be generated using another circuit.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 도 2의 방전실(300) 구조를 보다 상세히 도시한 단면도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 오존을 발생시키는 방전실(300)은 판상의 고전압 전극판(310), 판상의 절연용 유전체(320), 공기 인입구(340) 및 오존 토출구(350)를 포함하며, 접지전극 역할을 하는 방전실 벽(330)으로 둘러 싸여 있다. 또한, 방전실 벽면에는 산화물 유전체 평판(oxide dielectric sheet)(370)이 부착되어 있다.5 is a cross-sectional view illustrating in more detail the structure of the discharge chamber 300 of FIG. 2 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the discharge chamber 300 generating ozone includes a plate-shaped high voltage electrode plate 310, a plate-shaped dielectric dielectric 320, an air inlet 340, and an ozone discharge port 350. It is surrounded by a discharge chamber wall 330 serving as a ground electrode. In addition, an oxide dielectric sheet 370 is attached to the wall of the discharge chamber.
공기 인입구(340)를 통하여 방전실 내부로 인입된 공기는 유전체(320) 평판과 방전실 벽(330) 사이의 공간으로 유입되고, 유전체(320) 평판과 방전실 벽(330)사이에서 발생되는 공기방전에 의해 오존이 발생되어 오존토출구(350)로 배출된다. 도면상에 표시된 화살표는 공기의 흐름 방향을 표시하고 있다.Air introduced into the discharge chamber through the air inlet 340 flows into the space between the dielectric plate 320 and the discharge chamber wall 330, and is generated between the dielectric plate 320 and the discharge chamber wall 330. Ozone is generated by air discharge and is discharged to the ozone outlet 350. Arrows on the drawing indicate the direction of air flow.
방전을 위하여 종래에 사용하던 고전압의 사각파나 정현파보다도 본 발명에서 사용하고 있는 고전압의 임펄스파가 전력 효율면에서 훨씬 우수하다는 점은 아래에 상세히 설명된다.It is described in detail below that the high-voltage impulse wave used in the present invention is far superior in power efficiency than the high-voltage square wave or sinusoidal wave conventionally used for discharge.
유전체와 이를 둘러싼 두 개의 전극으로 구성된 방전실은 전기회로의 관점에서 보면, 공기를 매개로 하는 커패시터와 유전체를 매개로 하는 커패시터가 직렬로 연결되어 형성되는 하나의 커패시터로 볼 수 있으며, 이 때 방전실 전체의 커패시턴스는 수학식 1로 표시될 수 있다.A discharge chamber composed of a dielectric and two electrodes surrounding it may be viewed from an electrical circuit point of view as a capacitor formed by connecting an air-mediated capacitor and a dielectric-mediated capacitor in series. The total capacitance may be represented by Equation 1.
고전압의 전계를 두 전극 사이에 가하여 방전이 개시되면, 공기층(air gap)에 플라즈마가 발생되고 공기층은 자유전자의 증가로 인하여 거의 도체와 같이 동작한다. 따라서, 방전 개시 후의 방전실 전체의 커패시턴스는 수학식 2와 같이 표시될 수 있다.When discharge starts by applying a high voltage electric field between two electrodes, plasma is generated in the air gap and the air layer behaves almost like a conductor due to the increase of free electrons. Therefore, the capacitance of the entire discharge chamber after the start of discharge can be expressed by Equation (2).
수학식 2에 따르면, 방전 개시 후 방전이 유지되는데 필요한 전계의 세기는 방전 개시 전의 전계(ignition electric field)의 세기보다 작으므로, 방전 개시에 필요한 고전계를 방전 개시 후에도 상당 시간동안 계속 인가하는 것은 방전 유지에 필요한 이상의 전기 에너지를 공급하는 상황이 되어, 오히려 전력 손실 및 발열을 증가시키는 결과를 초래하게 된다. 따라서, 고전압의 전계를 방전 유지에 필요한 지속시간 이상으로 인가하는 사각파나 정현파보다는 최소한의 지속시간만 유지하는 임펄스파를 인가하는 것이 소모 전력당 오존 생성 효율면에서 훨씬 더 유리함을 알수 있다.According to Equation 2, since the intensity of the electric field required to maintain the discharge after the start of the discharge is smaller than that of the ignition electric field before the start of the discharge, the continuous application of the high electric field required for the start of the discharge for a considerable time even after the start of the discharge is performed. It becomes a situation of supplying more electrical energy necessary for maintaining the discharge, rather it results in increased power loss and heat generation. Therefore, it can be seen that applying an impulse wave that maintains only a minimum duration is much more advantageous in terms of ozone generation efficiency per power consumption than a square wave or sinusoidal wave that applies a high voltage electric field longer than the duration required for discharging.
본 발명에서는 전력 소모를 줄이기 위해서 임펄스파를 이용한 방전을 예시하고 있지만, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 임펄스파를 이용한 방전에 한정되지 않고, 방전 개시에 필요할 정도로 최소한의 지속시간을 가진 고전압 파형을 이용한 방전에도 적용될 수 있음을 쉽게 알 수 있다.In the present invention, although the discharge using the impulse wave is illustrated to reduce power consumption, those skilled in the art to which the present invention pertains are not limited to the discharge using the impulse wave, and the present invention is not limited to the discharge. It can be easily seen that it can be applied to the discharge using the high voltage waveform.
도 5에 따른 방전실(300)의 내부에는, 한 쌍의 평판형 고전압 전극판(310)이 방전실 벽과 평행을 이루며 수평방향으로 나란히 배치되고, 전극판 상하 양면에는 절연용 유전체(320) 평판 한 쌍이 전극판과 평행하게 밀착하여 배치된다. 또한, 고전압 전극판(310)은 도 4의 고전압 변압기(THV)의 고전압 전극(360) 양단에 결선되고, 방전실 벽(330)은 접지된다. 이와 같이 제조된 방전실의 외양은 판상의 형태를 가진다.Inside the discharge chamber 300 of FIG. 5, a pair of flat high voltage electrode plates 310 are arranged in parallel with the discharge chamber walls in a horizontal direction, and insulating dielectrics 320 are disposed on upper and lower surfaces of the electrode plates. A pair of flat plates are arranged in close contact with the electrode plate. In addition, the high voltage electrode plate 310 is connected to both ends of the high voltage electrode 360 of the high voltage transformer T HV of FIG. 4, and the discharge chamber wall 330 is grounded. The appearance of the discharge chamber thus produced has a plate-like form.
도 5의 방전실 구조에 따르면, 한 쌍의 고전압 전극판(310) 양단에 임펄스파를 인가하여 접지 역할을 하는 방전실 벽(330)과 각각의 고전압 전극판(310) 사이에 수직한 방향으로 다수의 전계가 형성되어 방전이 발생된다. 이 때, 전류는 (+)의 고전압전극으로부터 접지인 방전실 벽을 거쳐 다시 (-)의 고전압전극으로 흐르게 되므로, 한 쌍의 고전압 전극판을 가진 방전실은 다수의 커패시터를 직렬로 연결한 등가회로로 표현할 수 있다.According to the discharge chamber structure of FIG. 5, an impulse wave is applied to both ends of the pair of high voltage electrode plates 310 in a direction perpendicular to the discharge chamber wall 330 serving as a ground and each of the high voltage electrode plates 310. A large number of electric fields are formed to generate a discharge. At this time, the current flows from the high voltage electrode of the positive side to the high voltage electrode of the negative electrode through the discharge chamber wall that is grounded, so that a discharge chamber having a pair of high voltage electrode plates has an equivalent circuit in which a plurality of capacitors are connected in series. Can be expressed as
또한, 고전압 전극판(310)에 부착된 절연용 유전체 평판(320)은 방전장벽(discharge barrier) 역할을 하여 방전실 전 구간에 걸쳐 균일한 방전이일어나도록 하는 역할을 한다. 유전체 평판(320)과 고전압 전극판(310)의 사이에 공기 간극이 있을 경우, 측면으로 방전이 일어나서 두 개의 전극판 사이로 누전되어 전극과 유전체가 파괴되는 문제가 발생될 수 있고, 국부적으로 갭(gap)이 존재하더라도 오존 생성에 기여하지 않는 국부적인 방전으로 인하여 국부적 열발생과 더불어 장치가 파손될 우려가 있다. 따라서, 유전체 평판 한쌍과 전극판은 상하로 완전히 밀착되도록 위치하여야 한다.In addition, the insulating dielectric plate 320 attached to the high voltage electrode plate 310 serves as a discharge barrier to uniformly discharge the entire discharge chamber. When there is an air gap between the dielectric plate 320 and the high voltage electrode plate 310, a discharge may occur on the side surface and may be shorted between the two electrode plates, thereby causing a problem in that the electrode and the dielectric are destroyed. Even in the presence of a gap, there is a risk that the device may be damaged with local heat generation due to local discharge that does not contribute to ozone production. Therefore, the pair of dielectric plates and the electrode plate should be positioned so as to be in close contact with each other up and down.
도 5에 의한 방전실의 내부 벽면에는 산화물 유전체 평판(370)이 부착되어 있다. 산화물 유전체 평판은 원재료가 산화물이므로 오존에 산화되지 않을 뿐더러, 오존과 공기 내의 습기의 반응으로 형성되는 질산(HNO3)과 같은 강산에 대한 내식성이 높기 때문에 방전실 벽면이 부식되는 것을 방지할 수 있다. 산화물 쉬트로는 예를 들어 운모(mica)가 함유된 재질이 사용될 수 있다.An oxide dielectric plate 370 is attached to the inner wall surface of the discharge chamber shown in FIG. 5. Oxide dielectric plates are not only oxidized to ozone because the raw material is an oxide, and high corrosion resistance to strong acids such as nitric acid (HNO 3 ) formed by the reaction of ozone and moisture in the air can prevent corrosion of the wall of the discharge chamber. As the oxide sheet, for example, a material containing mica may be used.
도 6은 본 발명의 바람직한 또 하나의 실시예에 따른 방전실(400)의 구조를 도시한 단면도이다. 도 5에서는 고전압 전극판(310)이 수평으로 나란히 위치하는 반면에 도 6에서는 한 쌍의 고전압 전극판(410)이 각각 방전실 벽(430)과 평행을 이루도록 상하로 나란히 배치된다. 또한, 각각의 고전압 전극판(410)의 상하에는 절연용 유전체 평판(420)이 전극판과 평행하게 한 쌍씩 밀착하여 배치된다. 고전압 전극판 사이에는 방전실 벽(430)과 단락된 접지판(440)이 한 쌍의 전극판(410)과 평행하게 배치되며, 방전실 벽면에는 산화물 유전체 평판(450)이 부착되어 있다. 도 6에 도시한 방전실(400)의 커패시턴스는 도 5에 도시한 방전실(300)의 커패시턴스와 동일하다. 도 6의 방전실 구조에 따르면, 접지 역할을 하는 방전실 벽(430) 및 접지판(440)과 각각의 고전압 전극판(410) 사이에 수직한 방향으로 다수의 전계가 형성되어 방전이 발생된다.6 is a cross-sectional view showing the structure of a discharge chamber 400 according to another preferred embodiment of the present invention. In FIG. 5, the high voltage electrode plates 310 are horizontally arranged side by side, while in FIG. 6, a pair of high voltage electrode plates 410 are arranged side by side in parallel with the discharge chamber walls 430. In addition, above and below each of the high voltage electrode plates 410, an insulating dielectric plate 420 is disposed in close contact with each other in parallel with the electrode plate. The discharge chamber wall 430 and the shorted ground plate 440 are disposed in parallel with the pair of electrode plates 410 between the high voltage electrode plates, and an oxide dielectric plate 450 is attached to the discharge chamber wall surfaces. The capacitance of the discharge chamber 400 shown in FIG. 6 is the same as the capacitance of the discharge chamber 300 shown in FIG. According to the discharge chamber structure of FIG. 6, a plurality of electric fields are formed in a direction perpendicular to the discharge chamber wall 430 and the ground plate 440 serving as the ground, and each of the high voltage electrode plates 410 to generate a discharge. .
도 7은 본 발명의 바람직한 또다른 실시예에 따른 방전실(500)의 구조를 도시한 단면도로서, 한 쌍의 고전압 전극 대신에 하나의 고전압 전극만을 사용한 실시예를 도시한 것이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 하나의 고전압 전극판(510)이 방전실 하벽(520)에 밀착되어 수평 방향으로 배치되고, 방전실 상벽(530)은 접지된다. 고전압 전극판이 배치되는 방전실 하벽(520)은 방전실 다른 벽들과 서로 절연될 수 있는 재질(예를 들어, 비전도 테프론 무부하층)로 구성된다. 방전실 벽면에는 산화물 유전체 평판(540)이 부착되어 있다. 도 7의 방전실 구조에 따르면, 방전실 상벽(530)과 고전압 전극판(510) 사이에 고전압 임펄스파를 인가하여 방전이 발생된다. 도 7에 따른 방전실(500)은 앞서 도 5 및 도 6의 방전실들(300, 400)에 비하여 부피가 더 작고, 또한 방전에 필요한 전압도 더 낮출 수 있어 전력 소비를 더욱더 감소시킬 수 있게 된다.7 is a cross-sectional view showing the structure of a discharge chamber 500 according to another preferred embodiment of the present invention, showing an embodiment using only one high voltage electrode instead of a pair of high voltage electrodes. As shown in FIG. 7, one high voltage electrode plate 510 is in close contact with the discharge chamber lower wall 520 and is disposed in the horizontal direction, and the discharge chamber upper wall 530 is grounded. The discharge chamber lower wall 520 on which the high voltage electrode plate is disposed is made of a material (eg, a non-conductive Teflon no-load layer) that can be insulated from each other of the discharge chamber. An oxide dielectric plate 540 is attached to the wall of the discharge chamber. According to the discharge chamber structure of FIG. 7, a discharge is generated by applying a high voltage impulse wave between the discharge chamber upper wall 530 and the high voltage electrode plate 510. The discharge chamber 500 according to FIG. 7 is smaller in volume than the discharge chambers 300 and 400 of FIGS. 5 and 6, and may also lower the voltage required for discharging, thereby further reducing power consumption. do.
도 7에 도시한 실시예에 있어서, 고전압 전극판(510)은 방전실 하부 벽면에 완전히 밀착되는 대신에, 절연 파괴가 일어나지 않을 정도의 좁은 간격을 두고 방전실 하부 벽면에 근접하여 배치될 수도 있다.In the embodiment shown in FIG. 7, the high voltage electrode plate 510 may be disposed close to the lower wall of the discharge chamber at a narrow interval such that insulation breakdown does not occur, instead of being closely adhered to the lower wall of the discharge chamber. .
본 발명의 구체적 실시예로 실험한 결과들을 이하에 제시한다. 구체적 실시예들이 본 발명을 예시하고 있지만, 본 발명의 권리범위가 구체적 실시예에 한정되지 아니한다.The results of experiments with specific examples of the present invention are presented below. Although specific embodiments illustrate the invention, the scope of the invention is not limited to the specific embodiments.
<실시예 1><Example 1>
실시예 1에서는 도 5에 도시한 방전실 구조를 포함하는 오존 발생 장치를 대상으로 오존 발생량 및 소모전력을 측정하였다. 먼저, 외부 전원으로부터 220V의 교류를 사각펄스파 발생부(210)의 입력단에 인가하여, 정류부(230)의 브리지형 정류기로써 도 3의 VA와 같은 개형을 가진 300V의 직류로 변환하였다. 이어서, 출력파형을 조절하는 출력파형 조절부(240)와 15V의 제너 다이오우드(Zener diode)를 이용하여 전력용 스위칭 트랜지스터(Tsw)의 게이트 구동회로부(250)의 입력단에 도 3의 VB와 같은 사각펄스파 (square pulse wave)를 인가하였다. 이 때 펄스파의 폭은 2 마이크로sec 였고, 주기는 0.2msec 였다. 전력용 스위칭 트랜지스터(Tsw)의 게이트에 펄스파를 인가함으로써 드레인단의 전압은 도 3의 VC와 같은 펄스파형으로 변환되며, 이 때 펄스파 Vc의 피크전압은 500∼600V 였다.In Example 1, the ozone generation amount and power consumption were measured for the ozone generator including the discharge chamber structure shown in FIG. First, an alternating current of 220 V was applied to an input terminal of the square pulse wave generator 210 from an external power source, and was converted to a direct current of 300 V having an open shape such as V A of FIG. 3 as a bridge rectifier of the rectifier 230. Then, the output waveform is controlled for adjusting the output waveform 240, and the 15V zener diode (Zener diode) for the same and V B of the Figure 3 to the input gate driving circuit 250 of the power switching transistor (Tsw) for the use of Square pulse wave was applied. At this time, the width of the pulse wave was 2 microsec, and the period was 0.2 msec. By applying a pulse wave to the gate of the power switching transistor (Tsw), and for the drain voltage it is only converted to a pulse waveform, such as a C 3 V, the peak voltage of the pulse wave when Vc was 500~600V.
도 4와 같은 다음 단의 고전압 임펄스 발생부(220)의 수동소자 값들은 다음과 같았다. C0=0.1∼0.2μF, L0=0.5mH, C1=17nF, Ls1=2∼4mH, C2=13nF, Ls2=0.1∼0.2mH, C3와 Ls3는 방전실과의 임피던스 정합을 위해 적절하게 설정하였다. 고전압변압기 THV의 권선비는 7∼13이었다. 이 경우 방전실에 전달되는 임펄스파의 피크전압은 약 10kV였고, 펄스파의 최대값반치폭(FWHM: Full Width of Half Maximum)은 0.25-0.5 마이크로sec 정도였다. 방전실의 고전압 전극판에 부착된 유전체의 유전율은 8.0, 두께는 0.1-0.2 mm였고, 고전압전극판 한 장의 면적은 80mmx 40mm였다. 방전실 벽과 유전체판의 간극은 0.5-1.0 mm였다. 이와 같이 제조된 방전실의 크기는 150mm x 150mm x 15mm 로 판상구조였고, 오존발생장치의 전체 외장의 크기는 22cm x 25 cm x 12.5cm였고, 소모전력은 80W 정도였다. 10개의 오존 발생 장치를 제조하여 오존발생량을 UV 검지방법으로 측정하였다. 온도가 25℃인 건조공기를 분당 20 리터로 유입시키면서 측정한 오존발생량은 시간당 3.5∼4.5g으로 나타났고, 순수한 산소를 유입시키면서 측정된 오존발생량은 시간당 8∼12g으로 나타났다. 이와 같은 측정결과는, 동일한 오존 발생량을 나타내는 기존의 상용품과 비교할 때 오존 발생 장치의 부피는 1/2∼1/10 정도이고, 소모전력은 1.5∼10배 이하로 감소한 값이다.Passive element values of the high voltage impulse generator 220 of the next stage as shown in FIG. 4 were as follows. C 0 = 0.1 to 0.2 μF, L 0 = 0.5 mH, C 1 = 17 nF, Ls 1 = 2 to 4 mH, C 2 = 13 nF, Ls 2 = 0.1 to 0.2 mH, C 3 and Ls 3 match the impedance with the discharge chamber It was set appropriately for The turns ratio of the high voltage transformer T HV was 7 to 13. In this case, the peak voltage of the impulse wave delivered to the discharge chamber was about 10 kV, and the full width of half maximum (FWHM) of the pulse wave was about 0.25-0.5 microsec. The dielectric constant attached to the high voltage electrode plate of the discharge chamber was 8.0 and the thickness was 0.1-0.2 mm, and the area of one high voltage electrode plate was 80 mm x 40 mm. The gap between the discharge chamber wall and the dielectric plate was 0.5-1.0 mm. The discharge chamber manufactured as described above was 150 mm x 150 mm x 15 mm in plate shape, and the overall size of the ozone generator was 22 cm x 25 cm x 12.5 cm, and the power consumption was about 80 W. Ten ozone generating devices were manufactured and ozone generation was measured by UV detection method. The ozone generation amount was measured at 3.5 ~ 4.5g per hour while the dry air at 25 ℃ was introduced at 20 liters per minute, and the ozone generation rate was 8-12g per hour with the introduction of pure oxygen. Such measurement results indicate that the volume of the ozone generating device is about 1/2 to 1/10, and the power consumption is reduced to 1.5 to 10 times or less as compared with existing commercial products showing the same amount of ozone generation.
<실시예 2><Example 2>
실시예 2에서는 도 6에서 도시한 방전실 구조를 가진 오존 발생 장치를 대상으로 오존 발생량을 측정하였다. 방전실 구조를 제외한 전자회로부(200) 및 모든 실험 조건은 실시예 1과 동일하며, 이와 같이 제작된 직육면체 형상의 방전실의 크기는 150mm x 100 mm x 25 mm 였다. 실험 결과 실시예 1과 거의 같은 오존 발생량 및 전력소모량을 얻었다.In Example 2, the ozone generation amount was measured for the ozone generator having the discharge chamber structure shown in FIG. The electronic circuit unit 200 and all the test conditions except for the discharge chamber structure were the same as in Example 1, and the size of the rectangular parallelepiped discharge chamber was 150 mm x 100 mm x 25 mm. As a result of the experiment, ozone generation amount and power consumption almost same as those of Example 1 were obtained.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 오존 발생 장치에 따르면, 임펄스파를 방전실에 인가하여 소비전력을 최소화하면서 오존 생성율을 높이고, 오존 발생 장치의 부피를 감소시킬 수 있다.As described above, according to the ozone generating apparatus according to the present invention, by applying an impulse wave to the discharge chamber, it is possible to increase the ozone generation rate while minimizing the power consumption, and to reduce the volume of the ozone generating apparatus.
또한, 한 쌍의 고전압 전극판과 접지된 방전실 벽 사이에 다수의 전계가 형성되어 방전이 일어나게 함으로써 오존 생성율을 향상시킬 수 있다.In addition, a large number of electric fields are formed between the pair of high voltage electrode plates and the grounded discharge chamber walls to cause discharge to improve the ozone generation rate.
또한, 하나의 고전압 전극판을 사용함으로써, 부피가 작으면서도 방전에 필요한 전압을 낮추어 전력 소비를 줄일 수 있다.In addition, by using one high voltage electrode plate, power consumption can be reduced by lowering a voltage required for discharge while having a small volume.
또한, 본 발명의 방전실 구조에 따르면, 방전실의 형태가 평판형으로 이루어지므로 소형화가 용이하며, 또한 고전압 전극의 외부 표면적이 넓어서 오존 발생율을 높이고, 자연공냉에 의한 열방산이 용이하여 부피가 큰 별도의 냉각장치를 필요로 하지 않으므로 오존 발생 장치의 소형화를 가능하게 한다.In addition, according to the discharge chamber structure of the present invention, since the discharge chamber has a flat plate shape, it is easy to miniaturize, and the external surface area of the high voltage electrode is large to increase the ozone generation rate, and the heat dissipation by natural air cooling is easy, and the volume is large. Since a separate cooling device is not required, the ozone generator can be miniaturized.
또한, 본 발명의 방전실은 벽면에 산화물 유전체 평판을 부착하고 있어, 벽면이 부식되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 제습되지 않은 일반 공기를 주입하여도 방전실의 내구성에 문제가 없고, 고가의 부식 방지용 금속 대신에 가공비가 저렴한 알루미늄 재질의 방전실을 사용할 수 있어 오존 발생 장치의 생산비용을 감소시킬 수 있다.In addition, the discharge chamber of the present invention adheres an oxide dielectric plate to the wall surface, and can prevent corrosion of the wall surface. Therefore, even if the non-dehumidified general air is injected, there is no problem in the durability of the discharge chamber, and instead of the expensive corrosion-resistant metal, a discharge chamber made of an aluminum material having a low processing cost can be used, thereby reducing the production cost of the ozone generator. .
지금까지 본 발명의 특정 실시예가 예시되고 기술되었지만, 그러한 실시예가 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어남이 없이 변형 및 수정이 가능하다는 점은 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 다음의 청구범위는 본 발명의 본질 및 범위내에서 본 발명의 변형 및 수정을 포함한다.While specific embodiments of the present invention have been illustrated and described so far, it will be apparent to those skilled in the art that such embodiments may be modified and modified without departing from the spirit of the invention. Accordingly, the following claims are intended to cover variations and modifications of the invention within the spirit and scope of the invention.
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