KR200385290Y1 - 오존발생기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 오존발생량과 오존발생효율을 증가시킬 수 있는 오존발생기에 관한 것으로, 유입구로부터 유입된 공기에 고압방전시켜 발생된 오존을 유출구로 방출시키는 오존발생기에 있어서, 고압방전을 위한 원통형의 플러스 전극과 마이너스 전극을 방전관 내부와 외부에 배치하여, 상기 방전관과 상기 원통형 전극 사이에 두 개의 유로를 형성하고, 상기 유로를 통해 공기를 유동시키면서 고압방전시켜 오존을 발생하며, 상기 유로에 금속제 스프링코일을 각 원통형 전극과 방전관에 접촉시킨 상태로 나선형으로 둘러감음에 의해, 전극과 방전관의 간격을 일정하게 유지시킨 오존발생기에 관한 것으로, 본 고안에 의한 오존발생기에 의하면, 오존발생효율을 증가시키고, 부대비용을 절감할 수 있다.

Description

오존발생기{OZONE GENERATOR}

본 고안은 목욕탕이나 공장 등의 폐수를 정수하기 위한 폐수처리장치에 사용되는 오존발생기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐수에 이온화되어 있는 오염물질을 오존에 의해 산화시켜 폐수를 정수할 수 있도록, 폐수처리장치에 오존을 공급하는 오존발생기에 관한 것이다.

근래, 에너지절약과 효율화를 위해 폐수를 정화하여 재활용함으로써 폐수의 열에너지를 회수하고, 부족한 수자원을 확보하기 위한 폐수처리장치가 크게 요구되고 상황이며, 이와 같은 상황에서, 폐수를 정화하기 위한 방법으로 오존을 사용하여 폐수 속에 이온화되어 있는 계면활성제, 대장균, 색도 등의 오염물질을 산화시켜 폐수를 정화하는 방법이 널리 사용되고 있다.

하지만, 종래 오존발생기로 널리 사용되고 있는 램프형 오존발생기의 경우에는, 전극을 삽입한 램프에 의해 공기를 방전시켜 오존을 발생하는 장치로써, 이러한 램프형 오존발생기의 경우에는 장치의 수명이 램프의 수명에 한정되어 반영구적으로 사용할 수 없다는 단점을 가지고 있다.

또한, 종래의 오존발생기의 경우에는 오존발생의 원료물질인 산소를 공급하기 위해서 공기를 압축기(Compressor)로 압축하여 오존발생기에 공급하고 있기 때문에, 상기 압축기를 장시간 운전시, 압축기 자체의 마찰열에 의해 기화된 기름이 오존발생기 내부에 압축공기와 함께 들어가게 되며, 또한 압축기에 의한 공기압축시 공기중의 수분이 응축되어 액화한 상태로 오존발생기에 공급되는 문제가 발생한다.

상기와 같이, 종래 오존발생기에 산소를 공급하기 위해 압축기를 사용한 경우에는, 오존발생기에 공급되는 압축공기에 유분과 수분이 포함되고, 오존발생기 내부의 절연이 충분히 이루어지지 않아 고압방전시 압축공기에 포함된 유분과 수분에 의한 누전으로 잦은 고장이 야기되어 왔다.

따라서, 종래에는 오존의 원료물질인 산소를 공기압축기를 통하여 압축공기 형태로 오존발생기에 공급하기 전에, 우선 유분제거필터나 제습장치인 냉동 드라이어를 사용하거나, 습기제거용 실리카겔이나 알루미나겔을 이용한 흡착식 드라이어를 사용하여, 압축공기에서 유분과 수분을 미리 제거한 후, 오존발생기에 공급하고 있었다. 하지만, 종래 오존발생기에 공급되는 공기에는, 상기와 같은 유분제거필터 등을 구비한다고 하여도 유분과 수분이 완전히 제거되지 않아 상기와 같은 누전으로 의한 고장을 완전히 방지하지 못하고 있는 실정이다.

본 고안은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 종래 램프형 오존발생기와는 전혀 다른 방식으로 오존을 발생할 수 있어, 오존발생기의 수명이 램프 수명에 한정되는 문제점을 해결하고자 함을 그 목적으로 하고 있다.

또한, 본 고안은 오존발생기에 압축공기를 공급하기 위한 공기압축기를 사용하지 않음으로써, 공기압축기 사용시 오존발생기에 공급되는 압축공기에 포함된 유분과 수분에 의해 야기되는 누전에 의한 고장을 별도의 유분제거필터나 제습장치를 사용하지 않고 해결할 수 있을 뿐만 아니라, 그러한 문제를 근본적으로 해결하고자 함을 그 목적으로 하고 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 고안은 유입구로부터 유입된 공기를 고압방전시켜 얻어낸 오존을 유출구로 배출하는 오존발생기에 있어서, 고압방전을 위한 원통형의 플러스 전극과 마이너스 전극을 방전관 내부와 외부에 배치하여, 상기 방전관과 상기 원통형 전극 사이에 유로를 형성하고, 상기 유로를 통해 공기를 유동시키면서 고압방전시켜 오존을 발생하며, 상기 유로에 금속제 스프링코일을 각 원통형 전극과 방전관에 접촉시킨 상태로 나선형으로 둘러감음에 의해, 전극과 방전관의 간격을 일정하게 유지시킨 오존발생기에 관한 것이다.

또한, 본 고안에 의한 오존발생기는, 바람직하게는 유출구측을 감압수단으로 진공상태로 만들어 상기 유입구측과 유출구측에 압력차를 발생시키고, 상기 압력차에 의해 외부 공기를 상기 유입구를 통하여 방전관에 유입시키는 오존발생기에 관한 것이다.

또한, 더욱 바람직하게는, 본 고안에 의한 오존발생기의 감압수단은 임펠러를 포함하여 구성된 오존발생기에 관한 것이다.

또한, 본 고안에 의한 오존발생기는, 더욱 바람직하게는 방전관 내부에 배치된 원통형 전극의 상부를 절연관으로 둘러싸는 오존발생기에 관한 것이다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예에 대하여 첨부되는 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 오존발생기의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 본원 고안의 오존발생기는, 상기 도 1에 도시한 바와 같이, 개략적으로 상부뚜껑(80), 상부케이스(70), 본체(10) 및 배출뚜껑(120)으로 구성되며, 공기유입구(S)를 통하여 유입된 공기가 오존발생기 본체를 거치면서 오존이 발생되고, 상기 발생된 오존은 감압수단(180)에 연결된 오존 유출구(O)를 통하여 유출되도록 구성된다.

보다 구체적으로 살피면, 상부뚜껑(80)은 도 2에 도시된 바와 같이, 공기유입구(S), 플러스단자홈(82) 및 나사홈(81)을 구비하며, 상기 공기유입구(S)를 통하여 대기중의 공기가 오존발생기 내부로 유입하고, 상기 플러스단자홈(82)을 통하여 플러스단자가 삽입되어 플러스 전극(90)에 접속되며, 또한 상기 나사홈(81)과 상부케이스(70)의 나사홈(71)을 통하여, 상부뚜껑(80)이 상부케이스(70)에 나사결합한다.

상부케이스(70)는 도 3에 도시된 바와 같이, 나사홈(71), 수용부(72), 분배부지지턱(73) 및 프레임지지턱(74)으로 구성된다. 상기 나사홈(71)은 상부뚜껑(80)과 체결하기 위한 것이며, 수용부(72)에는 이하에서 설명될 공기분배부(60), 격리프레임(50) 및 방전관(40) 등을 수용하는 부분이며, 분배부지지턱(73)와 프레임지지턱(74)은 각각 공기분배부(60)와 격리프레임(50)을 지지하는 지지턱이다.

도 4는 공기분배부(60)의 평면도 및 단면도이다. 도시된 바와 같이, 공기분배부(60)는 관통홈(61)과 분배관(62)으로 구성되며, 상기 상부케이스(70)의 분배부지지턱(73)에 지지되고, 상기 공기 유입구(S)를 통해 유입된 공기가 상기 분배관(62)를 거쳐 방전관(40)에 유입된다. 또한, 상기 분배관의 직경은 요구되는 오존량과 필요에 따라 확장·축소될 수 있다.

도 5는 오존발생기의 플러스 전극(90)이 삽입되는 관통홈(51)을 포함하고, 상기 플러스 전극(90)의 상부를 둘러싸도록 형성된 절연재질의 격리프레임(50)의 평면도 및 단면도이다. 상기 격리프레임(50)은 도 1에 도시된 바와 같이 플러스 전극(90)을 상기 관통홈(51)에 삽입하여 플러스 전극 수용부(53)에 얹어 놓는 형태의 구성을 가지며, 상기 관통홈(51)에는 절연관(52)의 한끝단이 접속되고, 이에 따라 본 실시예에서 대략 15cm가량의 길이를 가진 절연관(52)은 상기 플러스 전극(90)의 길이보다 짧아, 상기 플러스 전극 수용부(53)에 얹혀진 플러스 전극(40)의 상부를 둘러싸는 형태를 가지게 된다. 따라서, 상기 절연관(52)이 플러스 전극(9)의 상부를 둘러싸도록 함에 의해 고압전류에 의한 누전을 확실히 방지할 수 있도록 하였다.

도 6은 오존발생기 본체(10), 마이너스 전극(160), 관통홈(11) 및 나사홈(12)으로 구성된 오존발생기 하부를 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 스테인레이스 재질의 오존발생기 본체(10)는 마이너스 전극(160)과 도통하고 있으며, 상기 오존발생기 본체(10)에는 냉각수 유입구(130)와 냉각수 유출구(140)를 설치하여 본체(10)와 방전관(40) 사이에 냉각수를 유동시켜 방전관(40)의 방전에 의한 과열을 방지하도록 하고 있다.

또한, 오존발생기 본체(10)의 상부에는 관통홈(11)이 설치되고, 상기 관통홈 에 접속된 마이너스 전극(160) 내부로 방전관(40)과 플러스 전극(90)이 삽입되는 형태로 구성되어, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 방전관(40)의 내부에는 플러스 전극(90)이 배치되고, 상기 방전관(40)의 외부에는 마이너스 전극(160)이 배치되는 형태를 갖게 된다.

또한, 상기 플러스 전극(90)과 방전관(40) 및, 상기 마이너스 전극(160)과 방전관(40)의 사이는 일정한 간격이 형성되도록 함에 의해, 상기 분배관(62)에 의해 유입된 공기가 유동하는 유로를 형성하게 된다.

즉, 분배관을 통하여 원통형의 플러스 전극(90)에 유입된 공기는 오존발생기 본체의 하부로 향하고, 이어 방전관의 바닥에서 부딪혀 상기 플러스 전극(90)과 방전관(40) 사이에 형성된 유로를 통하여 오존발생기 상부로 유동하고, 다시 방전관(40)과 상부케이스(70) 사이의 공간을 거쳐, 방전관(40)과 마이너스 전극(160) 사이의 유로를 통하여 오존발생기 하부로 유동하게 된다.

또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 플러스 전극(90)과 방전관(40) 사이에 형성된 유로에는 스테인레이스 스프링코일(30)이 상기 플러스 전극(90)과 방전관(40)에 접하도록 배치되며, 상기 플러스 전극(90)의 외부를 나선형으로 둘러감도록 배치되며, 마찬가지로, 상기 마이너스 전극(160)과 방전관(40) 사이에 형성된 유로에는 스테인레이스 스프링코일(20)이 상기 방전관(40)과 마이너스 전극(160)에 접하면서, 상기 방전관(40)의 외부를 나선형으로 둘러감도록 배치된다.

따라서, 본 실시예에서는, 방전관(40)을 중심으로 그 안쪽에 플러스 전극(90)에 감겨있는 스프링코일(30)은 플러스 전위를 가지며, 방전관의 바깥쪽에 감겨져 마이너스 전극(160)에 접하고 있는 스프링코일(20)은 마이너스 전위를 가지게 된다. 이에 따라, 방전관의 안쪽과 바깥쪽의 유로에 흐르는 공기에 포함된 산소는 1차 방전 및 2차 방전에 의해 전극으로부터 발생된 전자에 의해 충돌하여 오존화하게 된다.

도 7은 상기 방전관(40)에 삽입되며, 플러스 단자(150)에 접속하는 플러스 전극(90)의 평면도 및 단면도를 나타낸다. 도 5의 설명에 나타난 바와 같이, 상기 플러스 전극(90)은 그 상부가 격리 프레임(50)의 플러스 전극 수용부(53)에 얹혀지고, 또한 그 상부에 형성된 관통홈(91)에 공기분배부(60)의 분배관(62)이 삽입되어 유입구(S)로부터 유입된 공기가 상기 분배관(62)를 통하여 플러스 전극(90) 내부를 흘러갈 수 있도록 구성되어 있다.

도 8은 본원 오존발생기의 방전관 하부에 설치되어 상기 방전관을 받치도록 구성되어 있는 방전관 받침대(100)의 평면도 및 단면도를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 받침대(100)의 4모서리를 깍아냄에 의해 홈을 형성함으로써, 상기 방전관(40)과 마이너스 전극(160) 사이의 유로를 거친 오존이 하부로 흘러가 오존 유출구(O)를 통해 오존이 유출될 수 있도록 구성되어 있다.

도 9는 상기 오존발생기 본체(10)와 패킹(110)을 사이에 두고 결합되는 배출뚜껑(120)의 평면도 및 단면도를 나타낸다. 도 1에 도시된 바와 같이, 오존 유출구(O)의 단부가 상기 배출뚜껑(120)의 관통홈(121)에 접속되어 방전관(40)과 방전관 받침대를 거친 오존이 오존 유출구(O)를 통하여 유출될 수 있도록 구성되어 있다.

상기 본원 오존발생기의 동작을 간단하게 요약하면, 대기압 상태에 있는 공기유입구(S)와 연통하는 오존 유출구(S)를 감압수단(180)에 의해 진공상태로 만들면, 상기 압력차에 의한 강한 흡인력에 의해 대기중의 공기는 오존발생기 내부로 유입하게 된다. 상기와 같이, 오존발생기 내부로 유입된 공기는 상부뚜껑(80)과 공기분배부(60) 사이의 유로를 거쳐, 분배관(62)을 통하여 방전관(40) 내부의 원통형의 플러스 전극(90) 내로 유입하게 된다.

상기 유입된 공기는 원통형의 플러스 전극(90)과 방전관(40) 사이에서 전극과 방전관(40)에 접촉된 상태로 둘러감긴 플러스 스프링코일(30)에 의해 나선형 회전하면서 오존발생기의 상부로 올라가면서 1차 방전이 일어나고, 다시 방전관(40) 과 상부케이스(70)를 거쳐 방전관(40)과 원통형의 마이너스 전극(160) 사이에 둘러감긴 스프링코일(20)에 의해 나선형으로 회전하며 흘러내려가면서 2차방전이 일어난다.

상기와 같이, 본원 고안은 원통형의 플러스 전극(90)과 방전관(40), 및 원통형의 마이너스 전극(160)과 방전관(40)의 사이에 균일한 직경을 가진 스프링코일(30, 20)이 각각에 접촉된 상태로 둘러감겨 있으므로, 상기 원통형 전극(90, 160)과 방전관(40) 사이의 간격은 스프링코일(30, 20)의 직경만큼 균일하게 유지되어, 상기 1차방전 및 2차방전이 방전관의 길이방향을 따라 일정하게 안정적으로 일어나며, 따라서, 상기 방전관 길이방향으로 전류의 파장에 의한 떨림이 방지되며 오존발생효율이 증가하며, 방전관의 내부와 외부에 형성된 긴 유로를 통하여 방전이 이루어지므로 오존발생량을 증가시킬 수 있다.

또한, 본원 오존발생기의 상기와 같은 구성에 의하면, 상기 원통형의 플러스 전극(90)과 방전관(40)에 접촉된 상태로 상기 원통형의 플러스 전극(90)의 둘레에 나선형으로 감긴 스프링코일(30)과, 상기 방전관(40)과 원통형의 마이너스 전극(160)에 접촉된 상태로 상기 방전관(40)의 둘레에 나선형으로 감긴 스프링코일(20)에 의해 유입되는 공기가 오존발생기의 상·하측으로 나선형으로 회전유동함에 의해 그 유로를 직선적으로 유동하는 경우보다 공기의 유동길이, 즉 방전경로를 증가시켜 오존발생량을 증가시킬 수 있고, 방전관 내부와 외부에서 2회의 방전을 일으켜 마찬가지로 오존발생량과 오존발생효율을 증가시킬 수 있다.

상기 방전관(40)에 의해 발생된 오존은 방전관 받침대(100)와 배출 뚜껑(120)의 관통홈(121)을 거쳐 오존 유출구(O)로 방출되게 된다.

상기 실시예에 의하면, 원통형의 플러스 전극(90)을 방전관(40) 내부에, 원통형의 마이너스 전극(160)을 방전관(40) 외부에 위치시키도록 구성되었으나, 이를 역으로 배치하는 것도 가능하다.

또한, 요구되는 오존발생량에 따라 분배관(62)의 직경과 방전관(40)의 개수를 증감할 수 있다. 도시된 바에 의해 알 수 있듯이, 도 4, 도 5, 도 6 및 도 7에 있어서 관통홈의 개수와 위치는 서로 대응되어야 함을 알 수 있다.

본 실시예에 의하면 도 1에 나타난 바와 같이, 오존발생기의 중심을 축으로 좌우 각각 2개씩의 방전관을 배치하는 형태를 취하고 있으나, 이는 일 실시예에 불과하며, 필요에 따라 방전관의 수와 배치를 달리할 수 있을 뿐만 아니라, 본 실시예의 구조에서도 오존발생기 내의 방전관의 배치를 최대밀집구조로 하여 중앙에도 방전관을 하나 더 추가할 수 있음은 본 고안이 속하는 기술분야의 당업자의 관점에서 자명함을 알 수 있다.

상기 구성에 의한 본원에 의하면, 본원은 감압장치를 사용하여 대기중의 공기를 흡입하여 오존을 발생하므로, 공기압축기를 사용하는 종래 기술의 문제점인, 오존발생기에 유입되는 압축공기에 포함되는 수분과 유분에 의한 누전에 의해 야기되는 문제점을 제거할 수 있다.

또한, 상기와 같이 공기압축기를 사용하지 않기 때문에, 유분과 수분을 제거하기 위한 유분제거필터나 제습장치를 사용할 필요가 없어 부대비용을 절감할 수 있다.

또한, 본원은 방전관과 원통형의 전극사이의 간격이 일정하게 유지되어 방전을 그 길이방향으로 균일하게 일으켜, 그 길이방향으로 전류 파장에 의한 떨림을 방지하여 오존발생효율을 증가시킬 수 있으며, 또한 나선형으로 감긴 스프링코일에 의해 유입되는 공기가 나선형으로 유동하여 공기의 유동길이, 즉 방전경로를 증가시켜 오존발생량을 증가시킬 수 있고, 방전관 내부와 외부에서 2회의 방전을 일으켜 마찬가지로 오존발생량을 증가시킬 수 있는 장점을 가진다.

또한, 오존발생기에 공급되는 공기가 압축공기가 아닌 대기압상태의 오존을 흡입하는 것이므로, 압축공기에 비해 공기의 유속을 낮추어 오존생성 반응시간을 증가시킴으로써 고농도의 오존을 얻을 수 있다.

또한, 플러스관 튜브를 절연재질로 감싸 누전을 더욱 효율적으로 방지할 수 있다.

도 1은 본 고안에 따른 오존발생기의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 2는 본 고안에 따른 오존발생기 상부케이스의 상부뚜껑의 평면도 및 Ⅰ-Ⅰ선상의 단면도이다.

도 3은 본 고안에 따른 오존발생기의 상부케이스를 형성하는 절연체의 원통형 상부케이스 평면도 및 Ⅱ-Ⅱ선상의 단면도이다.

도 4는 본 고안에 따른 오존발생기의 방전관 내부에 공기를 공급하기 위해 방전관에 삽입된 공기분배관 본체의 평면도 및 Ⅲ-Ⅲ선상의 단면도이다.

도 5는 본 고안에 따른 오존발생기의 내부에 위치하는 플러스 전극의 상부를 둘러싸도록 형성된 절연체의 격리프레임 평면도 및 Ⅳ-Ⅳ선상의 단면도이다.

도 6은 본 고안에 따른 오존발생기의 하부에 위치하며, 마이너스 전극과 도통하는 스텐파이프관 본체의 평면도 및 Ⅴ-Ⅴ선상의 단면도이다.

도 7은 본 고안에 따른 오존발생기의 플러스 전극을 형성하는 스텐파이프관 본체의 평면도 및 Ⅵ-Ⅵ선상의 단면도이다.

도 8은 본 고안에 따른 오존발생기 하부에 설치된 방전관 받침대의 평면도 및 Ⅶ-Ⅶ선상의 단면도이다.

도 9는 본 고안에 따른 오존발생기의 하부뚜껑인 배출뚜껑의 평면도 및 Ⅷ-Ⅷ선상의 단면도이다.

도 10은 본 고안에 따른 오존발생기에 있어서, 스프링코일이 플러스 단자와 방전관에 나선형으로 둘러감긴 상태를 나타낸 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 오존발생기 본체 11 : 관통홈

12 : 나사홈 20 : 마이너스 스프링코일

30 : 플러스 스프링코일 40 : 방전관

50 : 격리 프레임 51 : 관통홈

52 : 절연관 53 : 플러스 전극 수용부

60 : 공기 분배부 61 : 관통홈

62 : 분배관 70 : 상부케이스

71 : 나사홈 72 : 수용부

73 : 분배부 지지턱 74 : 프레임 지지턱

80 : 상부뚜껑 81 : 나사홈

82 : 플러스 단자홈 90 : 플러스 전극

91 : 관통홈 100 : 방전관 받침대

110 : 패킹 120 : 배출뚜껑

121 : 관통홈 130 : 냉각수 유입구

140 : 냉각수 유출구 150 : 플러스 단자

160 : 마이너스 전극 180 : 감압수단

S : 공기 유입구 O : 오존 유출구

Claims (4)

1. 유입구로부터 유입된 공기를 고압방전시켜 얻어낸 오존을 유출구로 배출하는 오존발생기에 있어서,

   고압방전을 위한 원통형의 플러스 전극과 마이너스 전극을 방전관 내부와 외부에 배치하여, 상기 방전관과 상기 원통형 전극 사이에 유로를 형성하고, 상기 유로를 통해 공기를 유동시키면서 고압방전시켜 오존을 발생하며,

   상기 유로에 금속제 스프링코일을 각 원통형 전극과 방전관에 접촉시킨 상태로 나선형으로 둘러감음에 의해, 전극과 방전관의 간격을 일정하게 유지시킨 것을 특징으로 하는 오존발생기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 유출구측을 감압수단으로 진공상태로 만들어 상기 유입구측과 유출구측에 압력차를 발생시키고, 상기 압력차에 의해 외부 공기를 상기 유입구를 통하여 방전관에 유입시키는 것을 특징으로 하는 오존발생기.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 감압수단은 임펠러를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 오존발생기.
4. 제 1 항 내지 제 3 항에 있어서, 상기 방전관 내부에 배치된 원통형 전극의 상부를 절연관으로 둘러싸는 것을 특징으로 하는 오존발생기.