KR100381272B1 - 다중채널을 갖는 오존발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다중 채널을 갖는 오존발생장치에 관한 것으로서, 접지가 잡혀서 외부적으로 안전한 유도전극과, 상기 유도전극의 대략 중앙부에 설치되는 유전체와, 상기 유전체의 상면에 일정높이를 유지시켜 주는 스페이서와 전극의 움직임을 막아주는 가이드를 매개로 설치되는 방전전극으로 구성된 반응기와; 오존발생공간을 형성하는 본체 및; 상기 본체의 대략 중앙부에 설치되며 각각의 격벽부재가 서로 어긋나게 배치되어 다중의 방전경로를 이루는 서포터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 다중 채널을 갖는 오존발생장치는 유체가 방전공간에 노출되는 시간을 길게 하고, 반응기 상에 산소가 고르게 공급되도록 함으로써 오존발생율을 높이고, 또한 유체가 흐르는 속도를 빠르게 하여 온도가 상승되는 것을 막고 발생된 오존이 원활하게 토출되지 못하고 정체하고 있는 것을 방지하여 오존의 해리를 막아 결과적으로 오존발생률을 높이게 된다.

Description

다중채널을 갖는 오존발생장치{Ozone Generator with Multi-Channel}

본 발명은 다중 채널을 갖는 오존발생장치에 관한 것으로서, 공간을 통과하는 공기의 유로를 좁고 길게 하여 다중으로 형성하고 그것을 순차적으로 지나가게 하여 방전경로를 길게 함으로써 오존발생량을 증대시키는 오존발생기에 관한 것이다.

일반적으로 오존은 O + O₂→ O₃①로 발생된다.

또한, O₃+ O → 2O₂②로 해리되므로 오존의 발생량은 ①과 ②의 반응을 합친 오존발생량 Y(O₃) = K₁* ① - K₂* ② (K : 반응계수)가 되고 K₁과 K₂의 반응계수를 잘 조절하면 오존발생량 Y(O₃)이 최대가 된다.

오존은 화학적으로 원자간의 결합력이 대단히 취약하여 불안정하게 존재하는 것으로서, 염소의 7배정도 강한 산화력과 살균력을 가지며, 박테리아 등과 같은 세균을 멸균시키고 곰팡이 등 균류가 번식하는 것을 방지하는 효과를 갖는다.

또한, 탈취 기능도 있어서 유취물을 분해시켜 냄새를 제거하는 성질을 갖는다.

상술한 오존은 다양한 분야에 오폐수 처리, 살균, 탈취 용도로 많이 이용되고 있다.

특히, 반도체 소자의 고집적화 및 초미세 패턴화가 진행됨에 따라 공정기술이 복잡해지면서 공정수가 증가하고, 절연막의 두께가 얇아지며, 고품질의 제품이 요구되면서 데미지(damage)에 대한 문제가 크게 대두되고 있으며, 공정 중 사용되는 화학적 환경 오염을 제거하는 반도체 제조공정에 적용되어진다.

상술한 바와 같은 성향을 갖는 오존은 전해화학법, 광화학법, 고주파 전개법, 방사선조사법, 유전체장벽방전 등의 방법으로 생성될 수 있으며, 특히 유전체 장벽방전법의 경우는 일반유리관에 두 전극을 설치하여 고전압을 인가하고 내부에 산소를 포함하는 기체를 흘려서 오존을 생성하는 방법으로서, 그 구성은 도 1에 도시된 바와 같다.

상기 도면에 도시된 바와 같이 두 개의 금속전극 (1,2) 사이에 유전체(3)를 게재하고 거기에 교류전압을 인가하면 방전이 일어난다. 이것을 유전체 장벽방전이라고 한다.

그 방전공간에 산소 또는 공기를 흘려주면 미소방전에 의하여 생겨난 산소원자가 산소분자와 결합하여 오존이 발생한다.

본 발명의 목적은 공간을 통과하는 공기의 유로를 좁고 길게 하여 다중으로 형성하고 그것을 순차적으로 지나가게 하여 방전경로를 길게 함으로써 오존발생량을 증대시키는 오존발생기에 관한 것이다.

다시 말하면 유체가 방전공간에 노출되는 시간을 길게 하고, 반응기 상에 산소가 고르게 공급되도록 함으로써 오존발생율을 높이고, 또한 유체가 흐르는 속도를 빠르게 하여 온도가 상승되는 것을 막고 발생된 오존이 원활하게 토출되지 못하고 정체하고 있는 것을 방지하여 오존의 해리를 막아 결과적으로 오존발생률을 높이게 된다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 접지가 잡혀서 외부적으로 안전한 유도전극과, 상기 유도전극의 대략 중앙부에 설치되는 유전체와, 상기 유전체의 상면에 일정높이를 유지시켜 주는 스페이서(spacer)와 전극의 움직임을 막아주는 가이드(guide)를 매개로 설치되는 방전전극으로 구성된 반응기와; 상기 반응기와 오존발생공간을 형성하는 본체; 상기 본체의 대략 중앙부에 설치되며 "ㄷ" 자 형상의 격벽부재가 서로 어긋나게 배치되어 다중의 방전경로를 이루는 격벽부재와 유체가 유출·입되도록 그 양측에 형성된 유체 유·출입구로 이루어진 서포터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 다중 채널을 갖는 오존발생장치의 구성을 개략적으로 도시한 구성도.

도 2는 본 발명에 의한 다중 채널을 갖는 오존발생장치의 구성을 도시한 분리 사시도.

도 3은 본 발명에 의한 다중 채널을 갖는 다중 채널을 갖는 오존발생장치의 내부 구성을 도시한 결합사시도.

도 4는 도 3의 A 방향에서 바라 본 상태를 도시한 평면도,

도 5 는 발생된 오존이 빠져나가지 못하고 정체함으로써 발생하는 해리에 대한 설명을 하기 위한 도면,

도 6은 격벽부재를 설치하여 생기는 방전로의 연장됨을 설명을 하기 위한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 본체 20 : 서포터

21 : 격벽부재 30 : 반응기

31 : 유도전극 32 : 유전체

35 : 방전전극

이하, 첨부도면 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 대한 구성 및 작용에 대해서 설명한다.

상기 도면에 도시한 바와 같이 내부에 모든 구성 요소를 포함하는 사각틀 형태를 갖는 본체(10)가 있고, 상기 본체(10)의 대략 중앙 부분에는 서포터(20)가 설치되며, 상기 서포터(20)를 중심으로 반응기(30)가 쌍을 이루도록 서로 대칭형태로 설치된다.

상기 본체(10)의 양측부에는 오존발생에 필요한 산소 또는 공기를 공급하는 공기 유입구(11)가 형성되며, 그 타측면에는 상기 본체(10)의 내부를 통과하며 발생된 오존을 토출시키는 토출구(12)가 형성된다.

상기 반응기(30)는 접지가 잡혀서 외부적으로 안전한 유도전극(31)과, 상기 유도전극(31)의 대략 중앙부에 설치되는 유전체(32)와, 상기 유전체(32)의 상면에 일정높이를 유지시켜 주는 스페이서(spacer)(33)와 전극의 움직임을 막아주는 가이드(guide)(34)를 매개로 설치되는 방전전극(35)으로 구성된다.

상기 서포터(20)는 대략 "ㄷ" 자 형상의 격벽부재(21)가 서로 이격되게 배치되어 산소를 포함하는 유체의 흐름이 옆면으로 누설되지 않고 층류(laminar flow)를 이루도록 하여 유체가 정체되는 것을 해소하며 방전 경로를 다중으로 형성하여 방전 경로를 연장시켜준다.

상기 가이드(34)는 사각틀 형상을 갖도록 형성된다.

또한, 상기 스페이서(33)는 상기 방전전극(35)의 유동을 방지하도록 “ㄷ”자 형상의 받침대(33a)가 서로 이격되게 설치되어 구성되며, 상기 받침대(33a)는 그 설치된 평면도 상 모습이 상기 방전경로와 대응된 형태인 "ㄹ" 자를 이룬다.

상기 방전전극(35)은 산화가 잘 되지 않고 전도성이 우수한 금속으로 이루어지고 스트라이프 형상 또는 그물 형상 등으로 구현되며, 그 전체 형상이 상기 서포터(20)가 이루는 형상과 대응된 형상인 "ㄹ"자를 이루도록 하거나 사각형을 이루도록 구성할 수 있다.

상기 유도전극(31)은 산화가 잘 되지 않고 전도성이 우수한 금속으로 이루어지며, 유전체(32)는 열적으로는 전도체이면서 전기적으로는 부도체인 예컨데, 세라믹으로 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 다중 채널을 갖는 오존발생장치는 먼저,유도전극(31) 및 방전전극(35)에 교번하는 전압을 인가시키면 방전이 일어난다.

그 방전공간에 본체(10)의 유입구(11)를 통하여 산소 또는 공기를 흘려주면 그 유체는 상기 서포터(20)에 의하여 형성된 방전경로를 따라 이동하여, 미소방전에 의하여 생겨난 산소원자가 산소분자와 결합함으로써 오존이 발생되며, 그 발생된 오존은 토출구를(12)를 통하여 토출된다.

이때, 산소를 포함하는 유체는 서포터(20)가 이루는 "ㄹ" 자 형상의 방전경로를 따라서 순차적으로 흐르고, 따라서 유체가 원활하게 흐르지 못하고 머무는 부분이 존재하지 않게 되면서 산소가 방전공간 전 부분에 고르게 공급된다.

다음, 도 5 는 발생된 오존이 빠져나가지 못하고 정체함으로써 발생하는 해리에 대하여 설명한다.

L₁< L₂< L₃가 되면서 체적 내의 유속은 그와 반대로 V₁V₂V₃가 된다. 그러므로 V₃의 속도로 진행하던 유체는 전체 흐름에서 떨어져서 정체하게 되고 오존의 발생과 해리가 반복되게 되어 전력을 소비함과 동시에 온도의 상승만 초래하게 된다.(상기 L₁, L₂, L₃는 유체의 경로를 나타낸다.)

따라서, 유체로를 "ㄹ" 자로 구현시키면 상대적으로 그 길이가 길어지게 되어 산소가 방전영역에 머무는 시간을 길게 하면서도 정체되지 않게 하여 오존발생량이 증가시킬 수 있다.

상술한 내용에 있어서, 산소의 방전경로를 "ㄹ" 자로 형성시킨 것을 예로 들어 설명하였으나, 물론 그에 한정된 것은 아니며, 격벽부재의 형태나 배치구조를다르게 하여 다른 형태의 방전경로를 구현시킬 수 있다.

도 6은 격벽부재(21)를 설치하여 생기는 방전로의 연장됨을 설명하는 도면으로서, 상기 도면에 도시한 바와 같이 가로 w, 세로 h 의 방전면적을 가질 때, 다중 채널을 가지지 않았을 때의 방전장의 평균길이 L₁은 식 ( 1 ) 과 같이 된다.

L₁=- 식 ( 1 )

이에 반하여 격벽부재(21)를 설치한 서포터(20)를 사용하여 다중 채널을 가지면 방전장의 평균길이 L₂는 식 ( 2 )와 같이 된다.

L₂= w * a - 식 ( 2 )(a : 경로의 수)

가 된다.

예를 들어 w = 300mm, h = 90mm 일 때, 3개의 방전경로를 가지게 하면, L₁= 316mm 이나

L₂= 900으로 2.85배가 되고,

w = 300mm, h = 100mm 일 때, 5개의 방전경로를 가지게 하면

L₁= 316mm 이나

L₂= 1500으로 4.75배가 된다.

상술한 바와 같이 그 경로를 다중으로 할수록 방전장을 경험하는 길이가 길어지게 된다.

그러나, 무작정 방전경로를 길게 한다고 오존발생량이 증가하는 것은 아니고 인가되는 전압, 인입되는 유체의 유량과 압력에 따라 그 조건 및 최적치는 달라지게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명은 서포터를 다중의 방전경로를 이루도록 구현하여 유체가 방전영역에 지나는 시간을 일정하게 연장시키고, 전 방전공간에 유체가 고르게 공급되도록 함으로써 오존발생량을 증가시킨다.

또한, 발생된 오존이 빠져나가지 못하고 정체함으로써 발생하는 해리를 감소시키게 된다.

Claims (4)

1. 접지가 잡혀서 외부적으로 안전한 유도전극과, 상기 유도전극의 대략 중앙부에 설치되는 유전체와, 상기 유전체의 상면에 일정높이를 유지시켜 주는 스페이서와 전극의 움직임을 막아주는 가이드를 매개로 설치되는 방전전극으로 구성된 반응기와;

   오존발생공간을 형성하는 본체 및;

   상기 본체의 대략 중앙부에 설치되며 각각의 격벽부재가 서로 어긋나게 배치되어 다중의 방전경로를 이루는 서포터를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 채널을 갖는 오존발생장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 방전전극은 스트라이프 형상 또는 메쉬 형상으로 되어 그 평면도 상 모습이 상기 방전경로와 대응된 형태인 "ㄹ" 자 형상으로 된 것을 특징으로 하는 다중 채널을 갖는 오존발생장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 스페이서는 방전공간이 일정한 간격을 가지게 하면서 방전전극의 유동을 방지하도록 적어도 하나 이상의 받침대로 구성되며, 그 설치된 평면도 상 모습이 상기 방전경로와 대응된 형태인 "ㄹ" 자로 된 것을 특징으로 하는 다중 채널을 갖는 오존발생장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 방전기는 상기 서포터의 상·하측에 서로 대칭되게 1쌍을 이루도록 설치되는 것을 특징으로 하는 다중 채널을 갖는 오존발생장치.