KR20160134008A - electrode for ozonizer using dielectric barrier discharge and ozonizer using it - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an electrode for an ozone generation apparatus using a dielectric barrier discharge, and more specifically, to an electrode for an ozone generation apparatus using a dielectric barrier discharge which maintains stable discharge of a dielectric for a long time and is capable of improving flexibility such that the electrode is capable of being formed in various forms by improving durability of the ozone generation apparatus, thereby preventing damage to the ozone generation apparatus due to thermal shock, and an ozone generation apparatus using the electrode for the ozone generation apparatus. In order to achieve the purpose, an electrode for an ozone generation apparatus using a dielectric barrier discharge according to the present invention comprises: a main body; an electrode part which is formed within the main body, and includes two electrodes that are formed in a state that the two electrodes are spaced apart in an already set distance; a dielectric which is formed of silicone rubber and covers each of the two electrodes; and a reaction space which is formed between the main body and the dielectric. Further, an ozone generation apparatus using an electrode for the ozone generation apparatus according to the present invention comprises: a main body; an electrode part which is formed within the main body, and includes two or more electrodes that are formed in a state that the two or more electrodes are spaced apart in an already set distance; a dielectric which is formed of silicone rubber and covers each of the two or more electrodes; a power supply device which supplies a power supply to the electrode part; a reaction space which is formed between the main body and the dielectric; an inlet through which raw material gas including oxygen flows into the reaction space; and an outlet through which ozone generated in the reaction space is discharged.

Description

유전체 장벽 방전을 이용한 오존발생장치용 전극 및 이를 이용한 오존발생장치 {electrode for ozonizer using dielectric barrier discharge and ozonizer using it}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrode for an ozone generator using a dielectric barrier discharge and an ozone generator using the dielectric barrier discharge.

본 발명은 유전체 장벽 방전을 이용한 오존발생장치용 전극에 관한 것으로, 보다 상세하게는 오존발생장치의 내구성을 향상시켜 열 충격에 의한 손상을 방지하여 장시간 안정적인 유전체의 방전을 유지하고, 다양한 형태로 전극을 구성할 수 있도록 유연성을 향상시킬 수 있는, 유전체 장벽 방전을 이용한 오존발생장치용 전극 및 이를 이용한 오존발생장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an electrode for an ozone generator using a dielectric barrier discharge, and more particularly, to an ozone generator that improves the durability of the ozone generator to prevent damage due to thermal shock to maintain a stable dielectric discharge for a long time, To an electrode for an ozone generator using a dielectric barrier discharge and an ozone generator using the same.

오존 발생을 위해 사용되고 있는 방법들은 다음과 같다. 저온 플라즈마의 일종인 코로나 방전을 이용한 오존발생장치가 있으며, 코로나 방전 (Corona discharge)은 일반적으로 두개 이상의 금속전극을 이용하여 고전압 저전류의 전기를 인가하여 발생시킨다. 코로나 방전 전극 모양으로는 핀 형태 및 와이어 형태의 내부 전극과 판형 및 실린더 형태의 외부 전극을 주로 사용한다. 또한 인가되는 전기의 특징에 따라 직류, 펄스 등의 형태로 구성된다. 일반적으로 코로나 방전을 이용하였을 경우 오존 농도는 약 3-6% 정도이다. 또한 자외선 (Ultraviolet light)을 이용한 방법이 있다. 강한 자외선을 공기 또는 순산소에 조사하여 높은 광에너지를 주입하면, 산소가 오존으로 전환된다. 자외선을 이용하였을 경우 일반적인 오존농도는 약 0.5% 정도이다. 반면, 대표적으로 오존 발생을 위해 가장 많이 사용되는 방법으로는 유전체 장벽 방전 (Dielectric barrier discharge)를 사용한다. 유전체 장벽 방전은 코로나 방전과 달리 두 개 금속 전극 사이에 유전체가 존재하여 상대적으로 코로나 방전에 비해 높은 전압과 전류 조건에서 아크 (Arc)로의 전이를 방지하면서 저온 플라즈마를 형성할 수 있는 장점이 있다. 따라서 코로나 방전과 비교하여 플라즈마내에 높은 전자에너지와 전자 밀도를 가지므로 화학적 활성종을 더 많이 생성할 수 있는 장점이 있다. 따라서 오존 발생을 위해서 현재 유전체 장벽 방전이 가장 많이 이용되고 있다. 유전체 장벽 방전을 이용하였을 경우 오존 농도는 일반적으로 약 5% 이다. The methods used for ozone generation are as follows. There is an ozone generator using a corona discharge, which is a type of low temperature plasma, and a corona discharge is generated by applying a high voltage low current electricity using two or more metal electrodes. As the corona discharge electrode shape, an internal electrode in a pin shape and a wire shape, and an external electrode in a plate shape and a cylinder shape are mainly used. It is also configured in the form of DC, pulse, etc. according to the characteristics of the electricity to be applied. In general, when corona discharge is used, the ozone concentration is about 3-6%. There is also a method using ultraviolet light. When a strong ultraviolet ray is irradiated to air or pure oxygen and high light energy is injected, oxygen is converted to ozone. The ozone concentration is about 0.5% when ultraviolet rays are used. On the other hand, the most commonly used method for generating ozone is a dielectric barrier discharge. Unlike the corona discharge, the dielectric barrier discharge has a dielectric between the two metal electrodes, which is advantageous in that it can form a low-temperature plasma while preventing transition to an arc at a higher voltage and current condition than a relatively corona discharge. Therefore, it has a high electron energy and electron density in the plasma as compared with the corona discharge, so that it is possible to generate more chemically active species. Therefore, dielectric barrier discharge is the most widely used for ozone generation. When dielectric barrier discharge is used, the ozone concentration is generally about 5%.

유전체 장벽 방전은 약 104-105 K의 높은 전자에너지를 가지며, 높은 개시 전압과 다른 저온 플라즈마와 비교하여 오존 발생 시 상대적으로 낮은 전력 소모를 나타낸다. 현재 오존발생장치에서 사용되는 유전체 종류로는 쿼츠, 알루미나, 유리, 광물 (Mica) 및 고분자 등을 사용하고 있다. 하지만 이러한 유전체 물질들은 한계성을 나타내고 있는데, 이는 높은 전자 에너지에 의한 유전체 표면 온도상승이 발생하고 이로 인한 열 충격에 의한 유전체 파손이 대표적이다. 유전체가 열 충격에 의해 파손되었을 경우 파손된 부분으로 상대적으로 낮은 저항이 형성되고 이로 인한 아크가 발생될 수 있다. 이러한 경우 아크로 인한 오존발생장치 파손 및 오존 생성이 억제되는 문제가 있다.
The dielectric barrier discharge has a high electron energy of about 10 < 4 > -10 < 5 > K and exhibits relatively low power dissipation in the case of ozone generation compared to other low temperature plasmas. Currently, quartz, alumina, glass, minerals (Mica), and polymers are used as dielectrics in the ozone generator. However, these dielectric materials exhibit limitations, which are caused by the dielectric surface temperature rise due to high electron energy and dielectric breakdown due to thermal shock. If the dielectric is damaged by thermal shock, a relatively low resistance may be formed as a broken portion, and an arc may be generated. In this case, there is a problem that breakage of the ozone generator due to the arc and generation of ozone are suppressed.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 오존발생장치의 내구성을 향상시켜 열 충격에 의한 손상을 방지하여 장시간 안정적인 유전체의 방전을 유지하고, 다양한 형태로 전극을 구성할 수 있도록 유연성을 향상시킬 수 있는, 유전체 장벽 방전을 이용한 오존발생장치용 전극 및 이를 이용한 오존발생장치를 제공하는데 목적이 있다.
Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide an ozone generating apparatus capable of improving the durability of the ozone generator, An electrode for an ozone generator using a barrier discharge, and an ozone generator using the same.

상기 목적을 해결하기 위해 본 발명에 따른 유전체 장벽 방전을 이용한 오존발생장치용 전극은, In order to solve the above-mentioned problems, an electrode for an ozone generator using a dielectric barrier discharge according to the present invention comprises:

본체; 상기 본체 내부에 형성되고, 기 설정된 간격으로 이격되어 형성된 2 개의 전극을 포함하는 전극부; 상기 2 개의 전극 각각을 감싸는 실리콘 고무 재질의 유전체; 및 상기 본체와 상기 유전체 사이에 형성되는 반응공간; 을 포함한다.main body; An electrode unit formed inside the body and including two electrodes formed at predetermined intervals; A dielectric of a silicone rubber material surrounding each of the two electrodes; And a reaction space formed between the body and the dielectric; .

또한, 상기 오존발생장치용 전극을 이용한 오존발생장치는,Further, the ozone generating apparatus using the electrode for ozone generating apparatus,

본체; 상기 본체 내부에 형성되고, 기 설정된 간격으로 이격되어 형성된 2개 이상의 전극을 포함하는 전극부; 상기 2개 이상의 전극 각각을 감싸는 실리콘 고무 재질의 유전체; 상기 전극부에 전원을 공급하는 전원공급장치; 상기 본체와 상기 유전체 사이에 형성되는 반응공간; 상기 반응공간에 산소를 포함하는 원료기체를 유입하는 유입구; 및 상기 반응공간에서 발생된 오존을 배출하는 배출구;main body; An electrode unit formed in the main body and including at least two electrodes formed at predetermined intervals; A dielectric of a silicone rubber material surrounding each of the two or more electrodes; A power supply unit for supplying power to the electrode unit; A reaction space formed between the body and the dielectric; An inlet for introducing a raw material gas containing oxygen into the reaction space; And a discharge port for discharging ozone generated in the reaction space.

를 포함하는 것을 특징으로 한다.
And a control unit.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 오존, 자외선 및 열에 저항성이 우수한 실리콘 고무를 유전체의 재질로 채택하여, 오존발생장치의 내구성을 향상시켜 열 충격에 의한 손상을 방지하여 장시간 안정적인 유전체의 방전을 유지하는 데 있다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention has been made to solve the above-mentioned problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide an ozone generator which can improve the durability of the ozone generator by preventing the damage caused by thermal shock, There is.

또한, 다양한 형태로 전극을 구성할 수 있도록 유연성을 향상시킬 수 있는 유전체 장벽 방전을 이용한 오존발생장치용 전극 및 이를 이용한 오존발생장치를 제공하는 데 있다.
Another object of the present invention is to provide an electrode for an ozone generator using a dielectric barrier discharge capable of improving flexibility so as to form electrodes in various forms, and an ozone generator using the same.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오존발생장치용 전극이 도시된 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 오존발생장치용 전극이 도시된 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 오존발생장치용 전극의 유전체 장벽이 원료 가스에 따라 각각 방전된 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 오존발생장치용 전극을 포함하는 오존발생장치가 도시된 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 오존발생장치용 전극의 입력에너지에 따른 오존 발생 효율 및 오존 발생량이 도시된 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 오존발생장치용 전극의 산소 함유량에 따른 오존 발생 효율 및 오존 농도가 도시된 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 오존발생장치용 전극의 오존발생장치 운전 시간에 따른 오존 발생 효율 및 오존 농도가 도시된 그래프이다.1 is a perspective view illustrating an electrode for an ozone generator according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view illustrating an electrode for an ozone generator according to an embodiment of the present invention.
3 is a photograph of the dielectric barrier of the electrode for an ozone generator according to an embodiment of the present invention discharged in accordance with the source gas.
4 is a cross-sectional view illustrating an ozone generator including an electrode for an ozone generator according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing ozone generation efficiency and ozone generation according to input energy of an electrode for an ozone generator according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph showing the ozone generation efficiency and the ozone concentration according to the oxygen content of the electrode for an ozone generator according to an embodiment of the present invention.
7 is a graph showing the ozone generation efficiency and the ozone concentration according to the operation time of the ozone generator of the electrode for the ozone generator according to the embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 당업자에게 자명하거나 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals as used in the appended drawings denote like elements, unless indicated otherwise. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather obvious or understandable to those skilled in the art.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 오존발생장치용 전극(100)은 본체(110), 전극부(120), 유전체(130), 반응공간(140)을 포함한다. 1 and 2, an electrode 100 for an ozone generator according to an embodiment of the present invention includes a body 110, an electrode 120, a dielectric 130, and a reaction space 140 .

본체(110)는 예를 들어 원통 또는 다각기둥 형상으로 형성되며, 내부에는 일정한 직경을 갖는 원통형 내부 공간이 형성된다. 상기 내부 공간에는 전극부(120), 유전체(130), 반응공간(140)이 형성될 수 있다. The main body 110 is formed, for example, in a cylindrical or polygonal shape, and a cylindrical inner space having a predetermined diameter is formed therein. The electrode unit 120, the dielectric 130, and the reaction space 140 may be formed in the inner space.

전극부(120)는 상기 본체 내부에 형성되고, 2 개 이상의 전극이 기 설정된 간격으로 이격되어 형성된다. 상기 2 개 이상의 전극은 예를 들어 각각 음전하와 양전하를 형성할 수 있다. 전극부(120)는 후술하는 전원공급부에 의해 전원을 공급받아 음전하와 양전하를 형성하고, 상기 음전하와 상기 양전하에 의해 플라즈마를 형성할 수 있다. The electrode unit 120 is formed inside the body, and two or more electrodes are formed at predetermined intervals. The two or more electrodes may form, for example, a negative charge and a positive charge, respectively. The electrode unit 120 is supplied with power by a power supply unit described later to form a negative charge and a positive charge, and a plasma can be formed by the negative charge and the positive charge.

또한, 후술하는 전원공급부로 전극을 형성할 경우, 상기 전극부를 형성하고 있는 2 개 이상의 전극 간격은 0 mm 초과 5 mm 이하로 이격되어 형성되는 것이 바람직하다. 후술하는 도 3을 참조하여, 상기 2 개 이상의 전극이 예를 들어 0mm 의 아주 작은 간격으로 이격되어 형성된 경우에도 안정적인 방전이 발생하는 것을 확인 할 수 있다. 반면, 이격된 거리가 5 mm 초과인 경우, 후술하는 전원공급부의 기 설정된 전력 특성에 따라 플라즈마가 안정적으로 발생하지 않을 수 있다. 따라서, 상기 2 개 이상의 전극 간격은 0 mm 초과 5 mm 이하로 이격되어 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 2 개 이상의 전극은 금속재질로 이루어져 있으며, 동일한 길이와 반경으로 형성될 수 있다. 도 3에 대한 상세한 내용은 후술하여 설명한다.When an electrode is formed by a power supply unit described later, it is preferable that the interval between two or more electrodes forming the electrode unit is formed to be spaced apart from 0 mm to 5 mm or less. Referring to FIG. 3, which will be described later, it can be confirmed that a stable discharge occurs even when the two or more electrodes are formed at a very small interval of, for example, 0 mm. On the other hand, when the spaced distance exceeds 5 mm, the plasma may not be stably generated according to a predetermined power characteristic of a power supply unit described later. Therefore, it is preferable that the two or more electrode intervals are spaced apart from 0 mm to 5 mm or less. In addition, the two or more electrodes are made of a metal material and may have the same length and radius. Details of FIG. 3 will be described later.

유전체(130)는 상기 각각의 전극부(120)를 예를 들어 균일한 두께로 감싸며, 실리콘 고무 재질의 포함할 수 있다. 상기 재질은 열 충격에 의한 손상을 방지할 수 있고 장시간 동안 안정적인 유전체 장벽 방전을 유지할 수 있다. 또한, 유연성을 가지고 있어서 다양한 형태의 전극 구성이 가능하다.The dielectric 130 covers the respective electrode portions 120 with a uniform thickness, for example, and may include a silicone rubber material. The material can prevent damage due to thermal shock and can maintain a stable dielectric barrier discharge for a long time. In addition, it has flexibility and various electrode configurations are possible.

반응공간(140)은 본체(110)와 유전체(130) 사이에 형성된다. 본체(110) 내부로 주입된 원료 가스가, 전극부(120)의 플라즈마에 의해 반응하여 오존을 형성할 수 있는 반응공간(140)을 제공한다. 상기 원료 가스는, 예를 들어, 공기 또는 산소를 포함하는 기체일 수 있다.
A reaction space 140 is formed between the body 110 and the dielectric 130. A reaction space 140 in which the raw material gas injected into the body 110 reacts with the plasma of the electrode unit 120 to form ozone is provided. The source gas may be, for example, gas containing air or oxygen.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 오존발생장치용 전극의 동작과정을 설명한다.Hereinafter, the operation of the electrode for an ozone generator according to an embodiment of the present invention will be described.

본체(110)내부에 형성되어 있는 전극부(120)에 후술하는 전원공급부에 의해 전원이 공급되면, 전극부는 각각 음전하와 양전하를 형성할 수 있다. 상기 음전하와 양전하에 의해 상기 전극부(120)를 각각 감싸고 있는 유전체(130)가 방전될 수 있다. 상기 방전에 의해 반응공간(140)에 플라즈마(A) 영역이 형성될 수 있고, 후술하는 유입구를 통해 예를 들어 공기 또는 산소를 포함하는 기체인 원료가스가 상기 플라즈마(A)가 형성된 상기 반응공간(140)에 유입될 수 있다. 상기 원료가스는 플라즈마(A)와 반응하여 오존으로 형성될 수 있으며, 상기 오존은 후술하는 배출구를 통해 본체(110) 외부로 배출될 수 있다.
When power is supplied to the electrode unit 120 formed in the main body 110 by a power supply unit described later, the electrode unit can form a negative charge and a positive charge, respectively. The dielectric 130 surrounding the electrode unit 120 may be discharged by the negative and positive charges. A plasma (A) region may be formed in the reaction space 140 by the discharge, and a source gas, for example, a gas containing air or oxygen, may be introduced into the reaction space (Not shown). The source gas may be formed as ozone by reacting with the plasma (A), and the ozone may be discharged to the outside of the main body 110 through a discharge port described later.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 오존발생장치용 전극의 유전체 장벽이 원료 가스에 따라 각각 방전된 사진이다.3 is a photograph of the dielectric barrier of the electrode for an ozone generator according to an embodiment of the present invention discharged in accordance with the source gas.

도 3에 도시된 바와 같이, 반응공간(140)에 유입되는 원료 가스는, 각각 공기와 산소를 포함하여 방전하였고, 상기 원료 가스의 종류에 관계없이 플라즈마가 안정적으로 방전됨을 확인할 수 있다. 즉, 원료 가스에 상관없이 전극 외면 실리콘 고무 표면에서 균일한 플라즈마가 방전되는 것을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 3, the raw material gas flowing into the reaction space 140 discharges air and oxygen, respectively, and it can be confirmed that the plasma is stably discharged regardless of the kind of the raw material gas. That is, it can be confirmed that a uniform plasma is discharged from the surface of the electrode outer surface of the electrode irrespective of the source gas.

또한, 도 3의 전극부(120)는 2 개 이상의 전극을 예를 들어 0mm 의 아주 작은 이격 거리로 형성하였다. 따라서, 상기 전극부를 예를 들어 0mm 의 아주 작은 이격 거리로 형성하여도, 안정적인 방전이 가능한 것을 확인 할 수 있다. 반면, 이격된 거리가 5 mm 초과인 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른, 후술하는 전원공급부의 기 설정된 전력 특성에 따라, 플라즈마가 안정적으로 발생하지 않을 수 있다. 따라서, 상기 2 개 이상의 전극 간격은 0 mm 초과 5 mm 이하로 이격되어 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 2 개 이상의 전극은 금속재질로 이루어져 있으며, 동일한 길이와 반경으로 형성될 수 있다.
In addition, the electrode unit 120 of FIG. 3 has two or more electrodes formed at a very small distance of, for example, 0 mm. Therefore, it can be confirmed that stable discharge can be performed even if the electrode portion is formed with a very small separation distance of, for example, 0 mm. On the other hand, if the spaced distance exceeds 5 mm, the plasma may not stably generate according to a predetermined power characteristic of a power supply unit described later according to an embodiment of the present invention. Therefore, it is preferable that the two or more electrode intervals are spaced apart from 0 mm to 5 mm or less. In addition, the two or more electrodes are made of a metal material and may have the same length and radius.

다음으로 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른, 오존발생장치용 전극을 포함하는 오존발생장치를 설명한다.
Next, an ozone generator including an electrode for an ozone generator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 오존발생장치는 본체(110), 전극부(120), 유전체(130), 반응공간(140), 전원공급부, 유입구, 배출구를 포함한다.4, an ozone generator according to an embodiment of the present invention includes a body 110, an electrode unit 120, a dielectric 130, a reaction space 140, a power supply unit, an inlet, and an outlet do.

본체(110)는 예를 들어 원통 또는 다각기둥 형상으로 형성되며, 내부에는 일정한 직경을 갖는 원통형 내부 공간이 형성된다. 상기 내부 공간에는 전극부(120), 유전체(130), 반응공간(140)이 형성될 수 있다. The main body 110 is formed, for example, in a cylindrical or polygonal shape, and a cylindrical inner space having a predetermined diameter is formed therein. The electrode unit 120, the dielectric 130, and the reaction space 140 may be formed in the inner space.

전극부(120)는 상기 본체 내부에 형성되고, 2 개 이상의 전극이 기 설정된 간격으로 이격되어 형성된다. 상기 2 개 이상의 전극은 예를 들어 각각 음전하와 양전하를 형성할 수 있다. 전극부(120)는 후술하는 전원공급부에 의해 전원을 공급받아 음전하와 양전하를 형성하고, 상기 음전하와 상기 양전하에 의해 플라즈마를 형성할 수 있다. The electrode unit 120 is formed inside the body, and two or more electrodes are formed at predetermined intervals. The two or more electrodes may form, for example, a negative charge and a positive charge, respectively. The electrode unit 120 is supplied with power by a power supply unit described later to form a negative charge and a positive charge, and a plasma can be formed by the negative charge and the positive charge.

또한, 전극부(120)는, 후술하는 전원공급부로 전극을 형성할 경우, 상기 전극부를 형성하고 있는 2 개 이상의 전극의 간격은 0 mm 초과 5 mm 이하로 이격되어 형성되는 것이 바람직하다. 도 3을 참조하여, 상기 2 개 이상의 전극이 예를 들어 0mm 의 아주 작은 간격으로 이격되어 형성된 경우에도 안정적인 방전이 발생하는 것을 확인 할 수 있다. 반면, 이격된 거리가 5 mm 초과인 경우, 후술하는 전원공급부의 기 설정된 전력 특성에 따라 플라즈마가 안정적으로 발생하지 않을 수 있다. 따라서, 상기 2 개 이상의 전극 간격은 0 mm 초과 5 mm 이하로 이격되어 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 2 개 이상의 전극은 금속재질로 이루어져 있으며, 동일한 길이와 반경으로 형성될 수 있다. When an electrode is formed by a power supply unit described later, it is preferable that the electrode unit 120 is formed such that the interval between two or more electrodes forming the electrode unit is spaced apart from 0 mm to 5 mm or less. Referring to FIG. 3, it can be confirmed that a stable discharge occurs even when the two or more electrodes are formed at a very small interval of, for example, 0 mm. On the other hand, when the spaced distance exceeds 5 mm, the plasma may not be stably generated according to a predetermined power characteristic of a power supply unit described later. Therefore, it is preferable that the two or more electrode intervals are spaced apart from 0 mm to 5 mm or less. In addition, the two or more electrodes are made of a metal material and may have the same length and radius.

유전체(130)는 상기 각각의 전극부(120)를 예를 들어 균일한 두께로 감싸며, 실리콘 고무 재질의 포함할 수 있다. 상기 재질은 열 충격에 의한 손상을 방지할 수 있고 장시간 동안 안정적인 유전체 장벽 방전을 유지할 수 있다. 또한, 유연성을 가지고 있어서 다양한 형태의 전극 구성이 가능하다.The dielectric 130 covers the respective electrode portions 120 with a uniform thickness, for example, and may include a silicone rubber material. The material can prevent damage due to thermal shock and can maintain a stable dielectric barrier discharge for a long time. In addition, it has flexibility and various electrode configurations are possible.

반응공간(140)은 본체(110)와 유전체(130) 사이에 형성된다. 유입구를 통해 본체(110) 내부로 주입된 원료 가스가, 전극부(120)의 플라즈마에 의해 반응하여 오존을 형성할 수 있는 반응공간(140)을 제공한다. 상기 원료 가스는, 예를 들어, 공기 또는 산소를 포함하는 기체일 수 있다.A reaction space 140 is formed between the body 110 and the dielectric 130. The raw material gas injected into the main body 110 through the inlet port provides a reaction space 140 through which the plasma of the electrode part 120 reacts to form ozone. The source gas may be, for example, gas containing air or oxygen.

전원공급부는 본체(110) 하단에 형성되어 전극부(120)와 연결되고, 상기 전극부에 전원을 공급할 수 있다. 상기 전원에 의해 전극부(120)에서 플라즈마를 형성할 수 있다. 상기 플라즈마는 저온 플라즈마일 수 있으며, 상대적으로 높은 전압과 전류 조건에서 형성될 수 있다. 또한, 용도에 따라 교류 전원공급부 및 직류 전원공급부와 같이 다양한 구성이 가능하다. The power supply unit is formed at the lower end of the main body 110 and is connected to the electrode unit 120, and can supply power to the electrode unit. Plasma can be formed at the electrode unit 120 by the power source. The plasma may be a low temperature plasma and may be formed at relatively high voltage and current conditions. Also, various configurations such as an AC power supply unit and a DC power supply unit can be used depending on the application.

입구는 본체의 일단에 형성되며, 유량제어기를 포함할 수 있다. 상기 유량 제어기는 본체(110)내부로 유입되는 원료 물질의 유량을 제어할 수 있다.The inlet is formed at one end of the body and may include a flow controller. The flow controller can control the flow rate of the raw material flowing into the main body 110.

배출구는 본체의 타단에 형성되며, 상기 본체(110)에서 형성된 오존을 배출 시킬 수 있다.
The discharge port is formed at the other end of the main body, and ozone formed in the main body 110 can be discharged.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 오존발생장치의 동작과정을 설명한다.Hereinafter, the operation of the ozonizer according to an embodiment of the present invention will be described.

본체(110) 내부에 형성되어 있는 전극부(120)는 전원공급부에 의해 전원이 공급되면, 각각 음전하와 양전하를 형성할 수 있다. 상기 음전하와 상기 양전하에 의해 전극부(120)를 각각 감싸고 있는 유전체(130)가 방전될 수 있다. 상기 방전에 의해 유전체(130) 주위의 반응공간(140)에 플라즈마(A) 영역이 형성될 수 있고, 유입구를 통해 예를 들어, 공기 또는 산소를 포함하는 기체인 원료가스가 상기 플라즈마(A)가 형성된 상기 반응공간(140)에 유입될 수 있다. 상기 원료가스는 플라즈마(A)와 반응하여 오존으로 형성될 수 있으며, 상기 오존은 배출구를 통해 본체(110) 외부로 배출될 수 있다.
The electrode unit 120 formed in the main body 110 can form a negative charge and a positive charge, respectively, when the power is supplied by the power supply unit. The dielectric 130 surrounding the electrode unit 120 by the negative charge and the positive charge may be discharged. A plasma region A may be formed in the reaction space 140 around the dielectric 130 by the discharge and a source gas, for example, a gas containing air or oxygen, may be introduced into the plasma A through the inlet. May be introduced into the reaction space 140 formed with the catalyst. The source gas may be formed as ozone by reacting with the plasma (A), and the ozone may be discharged to the outside of the main body 110 through the discharge port.

이하, 본 발명을 실시 예를 통해 보다 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of examples.

단, 하기 실시 예는 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐, 하기 실시 예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.
However, the following examples are intended to illustrate the present invention, but the scope of the present invention is not limited by the following examples.

<실시예 1> 오존발생장치용 전극을 이용한 오존 발생 실험&Lt; Example 1 > Ozone generation experiment using electrode for ozone generator

도 1에 도시된 오존발생장치용 전극을 이용한 오존발생장치로 반응 조건을 조절하여 오존 발생 변화를 분석하였다.The ozone generation apparatus using the electrode for the ozone generator shown in Fig. 1 was used to control the reaction conditions to analyze the ozone generation change.

오존발생장치용 전극을 형성하는 전극부의 직경은 2mm, 유전체의 두께는 2.5 mm 이며, 상기 유전체는 실리콘 고무 재질을 사용했다. 또한, 전극부에 전원을 공급하기 위해 사용하는 전원공급부는 실험 조건으로, 입력전력 250 W 으로 고정하였으며, 주파수 20 KHz, 입력전압 23 kV 이상, 입력전류 약 10.8 mA 인 고전압 교류 전원 공급장치를 이용하였다. The diameter of the electrode part forming the electrode for the ozone generator is 2 mm, the thickness of the dielectric is 2.5 mm, and the dielectric material is a silicone rubber material. In addition, the power supply unit used for supplying power to the electrode unit was fixed at an input power of 250 W under the experimental conditions, and a high voltage AC power supply having a frequency of 20 KHz, an input voltage of 23 kV or more, and an input current of about 10.8 mA was used Respectively.

오존발생장치용 전극에 의해 형성되어 배출구로 배출된 오존의 농도는 오존발생장치 후단에 형성된 오존 분석기 (OZM-5000G2, Okitrotech, Japan)로 분석하였다.
The concentration of ozone formed by the electrode for the ozone generator and discharged to the discharge port was analyzed by an ozone analyzer (OZM-5000G2, Okitrotech, Japan) formed at the rear end of the ozone generator.

<실험예 1> 입력 에너지에 따른 오존 발생 효율 및 오존 발생량 측정Experimental Example 1 Measurement of ozone generation efficiency and ozone generation according to input energy

본 실험에서는 입력전력을 고정한 상태에서 순산소 유량을 16.7-37.5 L/min까지 조절하여 측정하였다. 측정 결과를 도 4에 나타내었다. In this experiment, pure oxygen flow rate was adjusted to 16.7-37.5 L / min with fixed input power. The measurement results are shown in Fig.

도 5에 나타낸 바와 같이, 가로축에는 입력 에너지 (Specific input energy)[J/L]를 포함하고, 좌측 세로축에는 오존 발생 효율 (Ozone energy yield)[g/kWh] 및 우측 세로축에는 오존 발생량 (Ozone yield)[g/]을 나타낸 것이다.5, ozone energy yield [g / kWh] is plotted on the left vertical axis and ozone yield [g / kWh] is plotted on the right vertical axis. ) [g /].

도 5에 나타낸 바와 같이, 입력 에너지가 550 [J/L] 조건에서 가장 좋은 효율을 나타내었으며, 이 때 오존 발생 효율은 53.7 [g/kWh]였으며, 오존 발생량은 13.2 [g/h] 인 것을 확인할 수 있다.5, ozone generation efficiency was 53.7 [g / kWh] and ozone generation was 13.2 [g / h] at the input energy of 550 J / L Can be confirmed.

오존 발생 효율 및 오존 발생량은 증감이 유사한 그래프의 형상을 보인다. 유량이 증가하면서 상기 효율 및 발생량이 증가하다가, 각각 입력 에너지 550 [J/L] 에서 최대이며, 유량이 상기 유량보다 초과 증가할 경우, 다시 감소하는 것을 확인할 수 있다. 유량이 증가함에 따라 본체 내 체류시간이 줄어들어 반응이 충분히 일어나지 못하여 오존 발생 효율 및 오존발생량이 감소하는 것으로 생각할 수 있다.
The ozone generation efficiency and ozone generation amount show a graph shape similar to the increase / decrease. As the flow rate increases, the efficiency and the amount of generated gas are increased, and the maximum is obtained at an input energy of 550 [J / L], and it is confirmed that the flow rate decreases again when the flow rate exceeds the flow rate. As the flow rate increases, the residence time in the main body decreases and the reaction does not occur sufficiently, so that the ozone generation efficiency and ozone generation amount decrease.

<실험예 2> 산소 함유량에 따른 오존 발생 효율 및 오존 농도 측정<Experimental Example 2> Measurement of ozone generation efficiency and ozone concentration according to oxygen content

본 실험에서는 입력전력을 250W로 고정한 상태에서 질소와 산소를 혼합한 원료 가스에 산소 함유량을 10 내지 100 % 까지 조절하여 측정하였다. 이때, 원료 가스의 유량은 27. 5 L/min 으로 고정하였다. 측정 결과를 도 5에 나타내었다. In this experiment, the oxygen content of the raw gas mixed with nitrogen and oxygen was adjusted to 10 to 100% while the input power was fixed at 250W. At this time, the flow rate of the raw material gas was fixed at 27.5 L / min. The measurement results are shown in Fig.

도 6에 나타낸 바와 같이, 가로축에는 산소 함유량[%]를 포함하고, 좌측 세로축에는 오존 발생 효율 (Ozone energy yield)[g/kWh] 및 우측 세로축에는 오존 농도 (Ozone concentration)[g/]를 포함한다.As shown in FIG. 6, the horizontal axis includes the oxygen content [%], the vertical axis on the left side contains ozone energy yield [g / kWh] and the vertical axis on the right side contains ozone concentration [g / do.

도 6에 나타낸 바와 같이, 원료 가스에 산소 함유량이 증가하면 오존 발생 효율 및 오존 농도가 일정하게 증가되는 것을 확인할 수 있다. 또한 산소 함유량 10%에서 오존 농도는 약 1.6 g/m3 이다. 즉, 10% 조건에서도 오존을 안정적으로 발생시키는 것을 확인할 수 있다. 이를 통해, 본 발명에 따른 오존발생장치용 전극은 장시간 동안 안정적인 유전체 장벽 방전을 유지하는 것을 확인할 수 있다.
As shown in FIG. 6, it can be seen that the ozone generation efficiency and the ozone concentration are constantly increased when the oxygen content is increased in the raw material gas. At an oxygen content of 10%, the ozone concentration is about 1.6 g / m 3 . That is, it can be confirmed that ozone is stably generated even under the condition of 10%. Thus, it can be confirmed that the electrode for an ozone generator according to the present invention maintains stable dielectric barrier discharge for a long time.

<실험예 3> 운전 시간에 따른 오존 발생 효율 및 오존 농도 측정<Experimental Example 3> Measurement of ozone generation efficiency and ozone concentration according to operating time

본 실험에서는 입력전력을 250 W로 고정한 상태에서 순산소의 유량을 27.5 L/min로 고정하고 1시간 동안 오존 농도 및 오존 발생 효율을 측정하였다. 측정 결과를 도 7에 나타내었다.In this experiment, ozone concentration and ozone generation efficiency were measured for 1 hour while the input power was fixed at 250 W and the flow rate of pure oxygen was fixed at 27.5 L / min. The measurement results are shown in Fig.

도 7에 나타낸 바와 같이, 가로축에는 운전 시간(min)을 포함하고, 좌측 세로축에는 오존 발생 효율 (Ozone energy yield)[g/kWh] 및 우측 세로축에는 오존 농도 (Ozone concentration)[g/]를 포함한다.As shown in FIG. 7, the horizontal axis includes the operation time min, the vertical axis on the left side contains ozone energy yield [g / kWh] and the vertical axis on the right side contains ozone concentration [g / do.

도 7에 나타낸 바와 같이, 운전시간 동안 오존 발생 효율은 평균 약 53.7 g/Kwh 이며, 오존 농도는 평균 약 7.9 g/ 인 것을 확인할 수 있다. 이를 통해, 본 발명에 따른 오존발생장치용 전극은 장시간의 운전시간에도 안정적으로 오존이 발생하는 것을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 7, it can be seen that the average ozone generation efficiency during operation is about 53.7 g / Kwh and the average ozone concentration is about 7.9 g /. As a result, it can be seen that the electrode for an ozone generator according to the present invention stably generates ozone even during a long operation time.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation in the embodiment in which said invention is directed. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the scope of the appended claims.

100 오존발생장치용 전극
110 본체
120 전극부
130 유전체
140 반응공간100 Electrode for ozone generator
110 body
120 electrode portion
130 dielectric
140 reaction space

Claims (8)

본체;
상기 본체 내부에 형성되고, 기 설정된 간격으로 이격되어 형성된 2개 이상의 전극을 포함하는 전극부;
상기 2개 이상의 전극 각각을 감싸는 실리콘 고무 재질의 유전체; 및
상기 본체와 상기 유전체 사이에 형성되는 반응공간;
을 포함하는 오존발생장치용 전극.
main body;
An electrode unit formed in the main body and including at least two electrodes formed at predetermined intervals;
A dielectric of a silicone rubber material surrounding each of the two or more electrodes; And
A reaction space formed between the body and the dielectric;
And an electrode for an ozone generator.
제 1항에 있어서,
상기 2개 이상의 전극은 금속재질로 이루어진 오존발생장치용 전극.
The method according to claim 1,
Wherein the at least two electrodes are made of a metal material.
제 1항에 있어서,
상기 2개 이상의 전극은, 동일한 길이와 반경으로 형성된 오존발생장치용 전극.
The method according to claim 1,
Wherein the two or more electrodes are formed to have the same length and radius.
제 1항에 있어서,
상기 2개 이상의 전극은 0 mm 초과 5mm 이하로 이격된 오존발생장치용 전극.
The method according to claim 1,
Wherein the at least two electrodes are spaced apart from 0 mm to 5 mm or less.
본체;
상기 본체 내부에 형성되고, 기 설정된 간격으로 이격되어 형성된 2개 이상의 전극을 포함하는 전극부;
상기 2개 이상의 전극 각각을 감싸는 실리콘 고무 재질의 유전체;
상기 전극부에 전원을 공급하는 전원공급장치;
상기 본체와 상기 유전체 사이에 형성되는 반응공간;
상기 반응공간에 산소를 포함하는 원료기체를 유입하는 유입구; 및
상기 반응공간에서 발생된 오존을 배출하는 배출구;
을 포함하는 오존발생장치.
main body;
An electrode unit formed in the main body and including at least two electrodes formed at predetermined intervals;
A dielectric of a silicone rubber material surrounding each of the two or more electrodes;
A power supply unit for supplying power to the electrode unit;
A reaction space formed between the body and the dielectric;
An inlet for introducing a raw material gas containing oxygen into the reaction space; And
An outlet for discharging ozone generated in the reaction space;
And an ozone generator.
제 5항에 있어서,
상기 2개의 전극은 금속재질로 이루어진 오존발생장치.
6. The method of claim 5,
Wherein the two electrodes are made of a metal material.
제 5항에 있어서,
상기 2개 이상의 전극은, 동일한 길이와 반경으로 형성된 오존발생장치.
6. The method of claim 5,
Wherein the two or more electrodes are formed to have the same length and radius.
제 5항에 있어서,
상기 2 개의 전극은 0 mm 초과 5mm 이하로 이격된 오존발생장치.
6. The method of claim 5,
Wherein the two electrodes are spaced apart from 0 mm to 5 mm or less.
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