DE3525708A1

DE3525708A1 - Ozonisierungsvorrichtung

Info

Publication number: DE3525708A1
Application number: DE19853525708
Authority: DE
Inventors: Isamu Fukuura; Senichi Tokio/Tokyo Masuda; Hisaharu Nagoya Aichi Shiromizu
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1984-07-18
Filing date: 1985-07-18
Publication date: 1986-01-30
Also published as: US4666679A

Description

Die Erfindung betrifft eine Ozonisierungsvorrichtung mit Schichten aus keramischen Ozonisierungselementen, insbesondere für die Erzeugung von O, und für die Denitrierung und Entschwefelung durch Oxidation von 0_, NO bzw. SO .

Eine Ozonisierungsvorrichtung wirkt als Hochleistungs-Ionenquelle, wenn sie durch Anlegung einer Hochfrequenzspannung an eine an einem isolierenden Substrat in dieser Vorrichtung vorgesehene Elektrode zur Erzeugung einer Hochfrequenz-Koronoentladung angeregt wird. Eine durch die Erzeugung der Kriech-Koronaentladung hervorgerufene chemische Wirkung wird von der Entstehung eines aktiven Plasmas gefolgt, wenn eine Hochspannung mit extrem kurzer Impulsbreite an die Ozonisierelektrode angelegt wird.

Für die Erhöhung der Kapazität oder Leistung einer Ozonisierungsvorrichtung wird normalerweise eine größere, flache Platte oder ein Zylinder benötigt. Da die Ozonisierungsvorrichtung herkömmlicherweise als Platte oder Zylinder aus Keramikmaterial hergestellt wird, ist sie aufgrund ihrer Zerbrechlichkeit sehr stark bruchgefährdet (vgl. JP-OS 57-155 617).

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer vergleichsweise kostengünstigen, erweiterbaren und kompakt gebauten Ozonisierungsvorrichtung, die insbesondere auch weniger bruchanfällig sein soll.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Ozonisierungsvorrichtung weist ein erstes Substrat (Träger) aus einem isolierenden Keramikmaterial mit zwei Seiten auf. An der ersten

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Seite des ersten Substrats ist eine Elektrode angeordnet. Ein Stützelement erstreckt sich vom ersten Substrat senkrecht zu dessen erster Seite. Ein zwei Seiten aufweisendes zweites Substrat aus einem isolierenden Keramikmaterial ist auf dem Stützelement montiert und weist eine an seiner ersten Seite angeordnete, vom ersten Substrat hinweg gerichtete Elektrode auf. Die beiden Substrate und das Tragelement bilden einen Zwischenraum, durch den zu oxidierendes Gas führbar ist. Ein zweites Stützelement ragt vom zweiten Substrat in einer Richtung senkrecht zu dessen erster Seite. Ein zwei Seiten aufweisendes drittes Substrat aus einem isolierenden Keramikmaterial ist am zweiten Stützelement montiert. Zweites und drittes Substrat und zweites Stützelement bilden einen Zwischenraum, der von einem Kühlmedium in einer von der Strömung des zu oxidierenden Gases verschiedenen Richtung durchströmbar ist. Vorzugsweise besitzen die Stützelemente die Form von gewellten, stab- bzw. säulenförmigen oder rost- bzw. gitterartigen Elementen. Weiterhin sind bevorzugt erste und zweite Elektrode flächige Elemente, die zur Bildung eines gleichmäßigen elektrischen Felds dienen.

Die Erfindung ist ferner in einer Form realisierbar, bei der lineare Induktionselektroden an den Seiten der Substrate angeordnet sind, die den Substratseiten, an denen die planen Elektroden angebracht sind, gegenüberliegen (von diesen abgewandt sind). Die zusätzlichen linearen Induktionselektroden gewährleisten eine Ozonisierungsvorrichtung erhöhter Wirksamkeit. Weiterhin ist die Erfindung in einer Form verkörperbar, bei der ein Metallsubstrat anstelle eines der beiden Keramik-Substrate vorgesehen und mit angebrachten Elektroden, die eine Ozonisiereinheit bilden, versehen ist. Das Metallsubstrat erfüllt eine Ein-

Schlußfunktion sowie die vorher durch das ersetzte Keramik-Substrat mit Elektrode erfüllte elektrische Ladungsfunktion.
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Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. la bis Ie eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung einer eine erfindungsgemäße Ozonisierungsvorrichtung bildenden Grundblockeinheit,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Grundblocks nach

Fig. 1,

Fig. 3 bis 5 Seitenansichten zur Veranschaulichung von Beispielen für andere Anwendungsmöglichkeiten des Grundblocks nach Fig. 1,

Fig. 6a bis 6e eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung der Teile einer anderen Ausführungsform der Erfindung,
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Fig. 7 eine Seitenansicht der Anordnung nach Fig. 6,

Fig. 8 und 9 Seitenansichten zur Darstellung anderer Anwendungsmöglichkeiten der Ausführungsform nach Fig. 6,

Fig. 10 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung einer Ozonisierungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

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3 χ

Fig. 11 eine Seitenansicht der an eine Stromversorgung angeschlossenen Ozonisierungsvorrichtung gemäß Fig. 10 und
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Fig. 12 eine perspektivische Darstellung einer anderen Ausführungsform des Stützmittels nach Fig. 1.

Fig. 1 veranschaulicht den Grundaufbau einer Ozonisierungsvorrichtung mit einem Substrat A aus einer hochqualitativen Feinkeramik, wie Aluminiumoxid- oder nitrierte oder verstickte (nitrogenized) Siliziumkeramik/ und einer auf dessen Oberfläche angeordneten flächigen Elektrode 1. Die Elektrode besteht aus einer metallisierten Molybdän- oder Wolframschicht mit einem Nickelüberzug auf ihr. Das Substrat weist weiterhin einen Anschluß la am einen Ende sowie säulen- bzw. stabförmige Einschlußelemente 2 an den senkrecht zum Anschlußende liegenden Enden bzw. Seiten auf. Die Ozonisierungsvorrichtung umfaßt ferner ein gewelltes Stützelement 3, das in den vom Substrat A, den stabförmigen Einschlußelementen 2 und einem auf dem Stützelement aufliegenden Substrat B festgelegten Raum eingesetzt ist. Das Stützelement 2 ist nicht auf eine gewellte Platte oder Lage beschränkt, sondern kann auch - ähnlich wie die Einschlußelemente 2 - saulen- oder stabförmig ausgebildet sein und sich in dieselbe Richtung wie die Einschlußelemente 2 erstrecken.

Das auf dem gewellten Stützelement 3 aufliegende Substrat B besitzt einen ähnlichen Aufbau wie das Substrat A; es weist säulen- oder stabförmige Elemente 4 auf, die an den von den Einschlußelementen 2 verschiedenen und vorzugsweise senkrecht dazu liegenden Enden angebracht sind. Aufgrund dieser Ausgestaltung kann das zu oxidierende Gas über das Substrat A, nicht

aber über das Substrat B strömen. Wenn an die Elektrode 1 und eine Elektrode 5 (des Substrats B) eine Hochfrequenz-Hochspannungsladung angelegt wird, erfolgt eine Hochfrequenzentladung, bei der beispielsweise Oy zu O^ oxidiert wird. Die Anordnung wirkt damit als Ozonisierungsvorrichtung.

Gemäß Fig. 1 kann ein weiteres Substrat C auf dem Stützelement des Substrats B angeordnet sein. Wahlweise kann ein dem Substrat A ähnliches Substrat zusätzlich auf dem Substrat B montiert sein. Das auf das Substrat B aufgesetzte Substrat kann an seiner Unterseite eine Elektrode aufweisen. In jedem der genannten Fälle kann die in der Ozonisierungsvorrichtung erzeugte Wärme dadurch abgeführt werden, daß auf dem Substrat B ein Stützelement 6 angeordnet wird, dessen Stege oder Kanten in einer von denen des Stützelements 3 verschiedenen und vorzugsweise senkrecht dazu liegenden Richtung angeordnet sind. Durch den zwischen den Substraten B und C gebildeten Zwischenraum kann ein Kühlmedium, wie Luft oder Wasser, hindurchgeleitet werden. Da das Kühlmedium in einer von dem zu oxidierenden Gas verschiedenen Richtung strömt, vermischt es sich in keinem Fall mit dem O₂ oder O- .

Fig. 2 veranschaulicht in Seitenansicht die vorstehend beschriebene Ozonisierungsvorrichtung in zusammengesetztem Zustand mit einer Hochfrequenz-Hochspannungs-Versorgung 7 und einem Masseanschluß 8. Bei der in Fig. 3 dargestellten anderen Ausgestaltung sind ein gewelltes Stützelement 6' und ein Substrat C unmittelbar unter der Grundblockeinheit gemäß Fig. 2 vorgesehen, um zur Gewährleistung einer größeren Kühlwirkung ein Kühlmedium unter dem Substrat A hindurchleiten zu können.

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Fig. 4 veranschaulicht eine gegenüber der Anordnung nach Fig. 3 weiterentwickelte Ausgestaltung, bei welcher ein dem Substrat B, B¹ ähnliches Substrat anstelle des Substrats C angeordnet ist. Unter dem Substrat B' ist eine zusätzliche Elektrode vorgesehen, und auf dem Substrat B¹ ist auf dessen Oberseite ein gewelltes Stützelement 3¹ eingefügt, dessen Stege oder Kanten senkrecht zu denen des Stützelements 6 verlaufen. Hierbei strömt Kühlmedium zwischen den Substraten B^! und B unter dem von O₂ durchströmten Raum zwischen den Substraten B¹ und A¹. Ein dem Substrat A, A¹ ähnliches Substrat ist über dem Substrat B¹ angeordnet, wobei eine Elektrode unter dem Substrat A¹ zusätzlich hinzugefügt ist und ein säulen- oder stabförmiges Einschlußelement 4" hochkant (vertically) längs des Endes bzw. der Seite des Substrats A¹ in einer Richtung parallel zu den Einschlußelementen 4 montiert ist. Weiterhin ist auf dem Substrat A¹ ein gewelltes Stützelement 6" angeordnet. Das Substrat C ist dabei auf das Stützelement 6" aufgesetzt. Der Raum zwischen den Substraten A¹ und C sowie den Einschlußelementen 4' wird von Kühlmedium durchströmt. Wenn die Hochfrequenz-Hochspannungsladung an die an den Substraten A und B angebrachten Anschlüsse sowie die an den Substraten B¹ und A¹ angebrachten Anschlüsse angelegt wird, während durch den dazwischen eingeschlossenen Raum O„ geleitet wird, entsteht eine Hochspannungsentladung über die Elektroden, wodurch 0_ zu 0, umgesetzt wird. Gleichzeitig wird Kühlmedium zwischen den Substraten C und A, zwischen den Substraten B und B¹ sowie zwischen den Substraten A¹ und C hindurchgeleitet. Das Kühlmedium strömt dabei ohne Vermischung mit 0» oder CU durch die Anordnung, weil die gewellten Stützelemente mit ihren jeweiligen Stegen oder Kanten in unterschiedlichen Richtungen ausgerichtet sind.

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Gemäß Fig. 5 ist die Ozonisierungsvorrichtung nach Fig. 3 mit derjenigen nach Fig. 2 kombiniert, wobei das Substrat C gemäß Fig. 3 durch die Ozonisiereinheit nach Fig. 2 ersetzt ist. Die Räume zwischen den Substraten A und B sowie zwischen den Substraten A¹ und B" wirken als Ozonisierräume, während die Zwischenräume zwischen den Substraten C und A, B und A¹ sowie B" und C als Durchgänge für das Kühlmedium dienen.

Fig. 6 veranschaulicht in auseinandergezogener perspektivischer Darstellung den Grundaufbau einer anderen Ozonisierungsvorrichtung gemäß der Erfindung.

Diese Vorrichtung umfaßt ein Substrat 20 aus einer hochqualitativen Feinkeramik, wie Aluminiumoxid- oder nitrierte Siliziumkeramik, und eine auf der einen Substratfläche vorgesehene lineare Elektrode 21. Letztere besteht aus einer Metallisierungsschicht aus Molybdän oder Wolfram mit einem Nickelüberzug, und sie weist am einen Ende des Substrats einen Anschluß 21a auf. Säulen- oder stabförmige Einschlußelemente 31 sind längs der Kanten oder Seiten angeordnet, die senkrecht zur Kante oder Seite mit dem Anschluß liegen. Das Substrat 20 weist weiterhin auf der gegenüberliegenden Fläche oder im Substrat selbst eine flächige Induktionselektrode 22 mit einem Anschluß 22a an ihrem einen Ende auf. In den vom Substrat 2 0 und den Einschlußelementen 31 umrissenen Raum ist ein gewelltes Stützelement 23 zur Abstützung eines auf dieses aufgesetzten Substrats 30 eingesetzt. Das Mittel zur Abstützung des darüber liegenden Substrats ist nicht auf ein gewelltes Element oder eine gewellte Platte beschränkt, vielmehr können Stützelemente einer den stabförmigen Einschlußelementen 31 ähnlichen Form, in dieselbe Richtung wie die Einschlußelemente 31 verlaufend, eingesetzt werden. Das auf das Stützelement 23 aufgesetzte Substrat 30 be-

sitzt eine ähnliche Ausgestaltung wie das Substrat 20, doch da seine an den Endkanten vorgesehenen Einschlußelemente 24 in einer von den Einschlußelementen 31 verschiedenen Richtung angeordnet sind, kann ein zu oxidierendes Gas über das Substrat 20, nicht aber über das Substrat 30 strömen. Eine lineare Elektrode 21' am Substrat 30 ist ähnlich ausgebildet wie die lineare Elektrode 21 des Substrats 20, doch ist die Entladungselektrode 21' an der dem Substrat 20 gegenüberliegenden Fläche, d.h. mit ihrer Fläche nach unten weisend, angeordnet. Das Substrat 30 weist weiterhin auf seiner gegenüberliegenden Fläche oder Seite eine flächige Induktionselektrode 22' auf. Wenn über die Elektroden 21, 21' und 22, 22' eine Hochfrequenz-Hochspannungsladung angelegt wird, wird durch die erzeugte Hochfrequenzentladung z.B. CL zu O₃ oxidiert. Die Anordnung wirkt somit als Ozonisierungsvorrichtung. Auf die Elektrode 22" und das Substrat 30 ist ein gewelltes Stützelement 26 aufgesetzt, dessen Stege oder Kanten in einer von denen des Stützelements 23 verschiedenen und vorzugsweise senkrecht dazu verlaufenden Richtung ausgerichtet sein sollten. Auf das Stützelement 26 kann ein Substrat 40 ohne Elektrode aufgesetzt sein. Wahlweise kann ein dem Substrat 20 ähnliches Substrat zusätzlich auf die Anordnung aufgesetzt sein, und zwar in derselben Richtung verlaufend wie das Substrat 20. In allen genannten Fällen kann die in der Vorrichtung erzeugte Wärme dadurch abgeführt werden, daß das Stützelement 2 6 am Substrat 3 0 mit seinen Stegen oder Kanten in einer von denen des Stützelements 23 verschiedenen und vorzugsweise senkrecht dazu liegenden Richtung ausgerichtet und ein Kühlmedium, wie Luft oder Wasser, durch den Zwischenraum zwischen den Substraten 30 und 40 hindurchgeleitet wird. Das Kühlmedium kann sich dabei nicht mit dem zwischen den Substraten 20 und 30 hindurchströmenden Ο» oder 0, vermischen.

Fig. 7 veranschaulicht in Seitenansicht die vorstehend beschriebene Ozonisierungsvorrichtung in ihrem zusammengesetzten Zustand mit einer Hochfreguenz-Hochspannungsversorgung 27 und einem Masseanschluß 28. Bei der in Fig. 8 dargestellten Abwandlung sind ein gewelltes Stützelement 23' und ein Substrat 30' unmittelbar unter dem Grundblock gemäß Fig. 7 angeordnet. Da hierbei das Reaktionsgas zwischen den Substraten 20 und 30 sowie den Substraten 30 und 40 hindurchströmen kann, besitzt die Anordnung nach Fig. 8 eine größere volumetrische Leistung.

Fig. 9 zeigt noch eine andere Abwandlung der obigen Konstruktion, bei welcher eine Induktionselektrode 22 im Substrat angeordnet ist.

Fig. 10 zeigt in auseinandergezogener perspektivischer Darstellung den Grundaufbau noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung, während Fig. 11 die zusammengesetzte Ozonisierungsvorrichtung nach Fig. 10 in ihrem an eine Strom- oder Spannungsversorgung angeschlossenen Zustand veranschaulicht. Gemäß Fig. 10(a) ist ein Substrat 41 aus hochqualitativer Feinkeramik, wie Aluminiumoxid- oder nitrierte Siliziumkeramik, an seiner Unterseite mit einer planen bzw. flächigen Elektrode 42 versehen, die einen Anschluß 43 aufweist. An der den Anschluß 43 aufweisenden Kante des Substrats 41 sowie an der gegenüberliegenden Kante sind säulen- oder stabförmige Einschlußelemente 41-1 angeordnet, die jeweils senkrecht von der Fläche abstehen, die von der die Elektrode 42 aufweisenden Fläche abgewandt ist.

Ein gewelltes Stützelement 44 gemäß Fig. 10(b) ist in den vom Substrat 41 und von den stabförmigen Einschlußelementen 41-1 umschlossenen Raum eingesetzt, während ein in Fig. 10(c) dargestelltes Metall-Substrat

45 auf das Stützelement 44 aufgesetzt ist und von diesem getragen wird. Hierdurch wird eine Ozonisier-Grundblockeinheit gebildet, in der ein Gas oxidiert werden kann. Diese Grundeinheit kann mit anderen, ähnlichen Abschnitten oder Einheiten zur Bildung einer Ozonisierungsvorrichtung größerer Leistungsfähigkeit kombiniert werden.

Wie aus Fig. 10(f) bis 10(h) hervorgeht, dient ein Substrat 41" mit einer Elektrode 42", säulen- oder stabförmigen Einschlußelementen 41-1", einem Stützelement 44" und einem Metall-Substrat 45", in ähnlicher Anordnung wie diejenige nach Fig. 10(a) bis 10(c), zur Bildung einer anderen Grundblockeinheit. Die beiden Ozonisiereinheiten werden mit einer umgedrehten Einheit kombiniert und so aufeinander montiert, daß die Metallsubstrate 45 und 45" in Gegenüberstellung zueinander gelangen. Ein weiteres Substrat 41' gemäß Fig. 10(d), mit hochkant stehenden Einschlußelementen 41'-1 an den von den Kanten der Substrate gemäß Fig. 10(a) und 10(h) verschiedenen Kanten, ist zwischen die Metallsubstrate 45 und 45" der beiden Grundeinheiten eingesetzt. Ein in Fig. 10(e) dargestelltes gewelltes Stützelement 44', dessen Stege oder Kanten in einer von denen der Stützelemente 44 und 44" verschiedenen (senkrecht dazu liegenden) Richtung verlaufen, ist in den durch die Einschlußelemente 41'-1 und die Substrate 41' und 45" festgelegten Raum eingesetzt. Diese Blöcke werden so aufeinander aufgesetzt, daß ein Kühlmedium durch einen Raum 101 gemäß Fig. 11 verteilt oder geleitet werden kann.

Bei der Ozonisierungsvorrichtung mit diesem Aufbau wird eine dunkle Entladung hervorgerufen, wenn von einer über die Elektroden 42 und 42" sowie die Metallsubstrate 45 und 45" angeschlossenen Strom- oder

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Spannungsversorgung 4 6 eine Hochfrequenz-Hochspannung angelegt wird. Durch diese Entladung wird ein die Räume 100 und 100" durchströmendes Gas oxidiert, beispielsweise O₂ zu O₃ oxidiert. Die Anordnung wirkt somit als Ozonisierungsvorrichtung. Die in dieser Vorrichtung erzeugte Wärme kann durch Hindurchleiten eines Kühlmediums, wie Luft oder Wasser, durch den Raum 101 abgeführt werden. Da das Stützelement 44' in einer von den Richtungen der Stützelemente 44 und 44" verschiedenen Richtung eingebaut ist, wird ein Vermischen des Kühlmediums mit dem zu oxidierenden Gas verhindert.

Innerhalb des Erfindungsrahmens können mehrere Blockeinheiten des beschriebenen Aufbaus zur Bildung einer mehrlagigen Ozonisierungsvorrichtung zweckmäßig miteinander kombiniert werden.

Erfindungsgemäß kann eine kleine Abmessungen und eine große Leistung oder Kapazität besitzende Ozonisierungsvorrichtung realisiert werden, indem Lagen von Ozonisierblockeinheiten unter Ermöglichung einer Strömung eines Kühlmediums zwischen ihnen aufeinandergesetzt und gewellte und/oder stabförmige Stützelemente in senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen in die Vorrichtung eingesetzt werden. Dabei können ein zu oxidierendes Gas und ein Kühlmedium die Ozonisierungsvorrichtung ohne gegenseitige Vermischung durchströmen, wobei durch die Stützelemente nicht nur die Festigkeit der Ozonisierungsvorrichtung verbessert wird, gondern auch ein Ausgleich für die Zerbrechlichkeit des Keramikmaterials geschaffen wird, so daß eine einfach zu betreibende Ozonisierungsvorrichtung zur Verfügung gestellt wird.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von Beispielen beschrieben.

Beispiel 1 (Fig. 1 bis 5)

Zur Herstellung der Substrate A und B wird ein an sich bekanntes organisches Bindemittel einem an sich bekannten Aluminiumoxidkeramik-Grundmaterial mit mehr als 90% Aluminiumoxid zugesetzt, und das Gemisch wird zu einer 0,5 mm dicken, 100 χ 100 mm großen quadratischen "grünen" oder rohen Lage ausgewalzt. Auf die eine Fläche der Lage wird nach einem Siebdruckverfahren unter Verwendung von Wolframpaste eine 80 χ 80 mm große quadratische Metallschicht einer Dicke von 50 μΐη aufgedruckt. Die Lage wird anschließend getrocknet und nach 2 Stunden langem Brennen bei 1600⁰C in einer H_-Atmosphäre mit Nickel metallisiert.

Anschließend wird aus einer Lage derselben Zusammensetzung ein gewelltes Stützelement angefertigt, worauf 3 χ 3 χ 100 mm große, säulen- bzw. stabförmige Ein-Schlußelemente aus derselben Aluminiumoxidkeramik zur Anbringung an den Seitenkanten (des Substrats) hergestellt werden. Diese Teile werden unter Verwendung eines Silikonharz-Klebmittels oder mit Hilfe von Glas zu den Anordnungen gemäß Fig. 2 bis 4 zusammengesetzt.

Wenn auf vorher beschriebene Weise 0_ und Wasser als Kühlmedium nach der Anlegung einer Hochfrequenz-Hochspannung von 10 kHz, 3000 V durch die Anordnung geleitet werden, wird ohne Temperaturerhöhung oder Betriebsstörung ein hoher Prozentsatz von O₂ zu O₃ umgesetzt.

Beispiel 2 (Fig. 6 bis 9)

Zur Herstellung von Substraten A und B wird ein an sich bekanntes organisches Bindemittel einem an sich bekannten Aluminiumoxidkeramik-Grundmaterial mit mehr als 90% Aluminiumoxid zugesetzt, worauf das Gemisch

zu einer 0,5 mm dicken, 100 χ 100 mm großen, quadratischen "grünen" Lage ausgewalzt wird. Nach einem Siebdruckverfahren unter Verwendung von Wolframpaste wird eine 80 χ 80 mm große, quadratische Elektrodenschicht 22 einer Dicke von 50 μπι auf die eine Fläche der Lage aufgedruckt, während auf dieselbe Weise eine lineare Elektrode 21 auf die andere Fläche aufgedruckt wird. Die Lage wird anschließend getrocknet und nach 2-stündigem Brennen bei 1600⁰C in einer H_-Atmosphäre mit Nickel metallisiert.

Aus einer Lage derselben Zusammensetzung wird sodann ein gewelltes Stützelement 23 hergestellt, während 3 χ 3 χ 100 mm große, säulen- oder stabförmige Einschlußelemente aus derselben Aluminiumoxidkeramik zur Anbringung an den Seitenkanten (des Substrats) hergestellt werden. Diese Teile werden mit Hilfe eines Silikonharz-Klebmittels oder von Glas zu den Anordnungen gemäß Fig. 7 und 8 zusammengesetzt. Wenn unter Anlegung einer Hochfrequenz-Hochspannung von 10 kHz, 3000 V O₂ und Wasser als Kühlmittel auf vorher beschriebene Weise durch die Anordnung geleitet werden, wird ohne Temperaturerhöhung oder Betriebsstörung ein hoher Prozentsatz von 0- zu O₃ umgesetzt.

Beispiel 3 (Fig. 10 und 11)

Zur Herstellung von Substraten 41, 41' und 41" gemäß Fig. 10 wird ein an sich bekanntes organisches Bindemittel einem an sich bekannten Aluminiumoxidkeramik-Grundmaterial mit mehr als 90% Aluminiumoxid zugesetzt, worauf das Gemisch zu einer 0,5 mm picken, 100 χ 100 mm großen, quadratischen "grünen" Lage ausgewalzt wird. Als Elektroden 42 und 42" wird nach einem Siebdruckverfahren unter Verwendung von Wolframpaste jeweils eine 80 χ 80 mm große, quadratische Metallschicht (Metallisierungsschicht) einer Dicke von 50 μπι auf

λ<\

jeweils eine Fläche des Substrats 41 (und 41") aufgedruckt. Nach dem Trocknen und einem 2-stündigem Brennen bei 1600⁰C in einer H_ -Atmosphäre wird sodann das Substrat mit einem Nickelüberzug versehen.

Anschließend werden aus Lagen derselben Zusammensetzung gewellte Stützelemente 44, 44' und 44" sowie 3x3 χ 100 mm große, säulen- bzw. stabförmige Einschlußelemente 41-1, 41-1' und 41-1" angefertigt. Diese Teile werden auf vorher beschriebene Weise mit Hilfe von Silikonharz-Klebmittel oder Glas zu einer Anordnung zusammengesetzt. Wenn auf vorher beschriebene Weise bei Anlegung einer Hochfrequenz-Hochspannung von 10 kHz, 3000 V O- und Wasser als Kühlmedium durch die Zwischenräume 100 bzw. 101 geleitet werden, wird ohne Temperaturerhöhung oder Betriebsstörung ein hoher Prozentsatz von O₂ in O₃ umgewandelt.

Obgleich vorstehend gewellte Stützelemente beschrieben sind, ist das erfindungsgemäße Stützmittel keineswegs hierauf beschränkt, vielmehr können auch mehrere säulen-, stab- oder rohrförmige Stützelemente verwendet werden. Weiterhin kann auch das in Fig. 12 dargestellte gitter- oder rostartige Stützelement 87 verwendet werden. Dieses Stützelement 87 weist auf beiden Seiten Seitenplatten 88 auf, und da dieses Stützelement die stabförmigen Einschlußelemente und das gewellte Stützelement ersetzt, ergibt sich eine entsprechende Senkung der Fertigungskosten.

Gemäß den obigen Beispielen sind die Substrate und die Stützelemente so ausgebildet, daß sie vor dem Zusammenbau mittels eines Klebmittels getrennt gebrannt werden können. Es ist jedoch auch möglich, die Teile aus rohen Lagen zusammenzusetzen, die anschließend getrocknet und gebrannt werden. Auf diese Weise kann die Wärmebeständigkeit der Teile weiter ver-

ORIGINAL INSPECTED

verbessert werden.

Claims

Patentansprüche

*-1. Ozonisierungsvorrichtung aus Keramik, gekennzeichnet durch

ein eine erste und eine zweite Seite aufweisendes erstes Substrat (A) aus isolierendem Keramikmaterial ,

eine an der ersten Seite des ersten Substrats angeordnete erste Elektrode (1),

ein in senkrechter (normal) Richtung von der ersten Seite des ersten Substrats abstehendes erstes Stützelement (3),

ein eine erste und eine zweite Seite aufweisendes, aus einem isolierenden Keramikmaterial hergestelltes zweites Substrat (B), das auf dem ersten Stützelement montiert bzw. auf dieses aufgesetzt ist und dessen erste Seite vom ersten Substrat hin- \ ^we9 gerichtet ist,

eine an der ersten Seite des zweiten Substrats vorgesehene zweite Elektrode (5),

wobei erstes und zweites Substrat sowie erstes Stützelement zwischen sich einen Zwischenraum festlegen, durch den ein zu oxidierendes Gas leitbar ist, dessen Oxidation bei Anlegung einer Hochspannung über erste und zweite Elektrode stattfindet,
ein in senkrechter Richtung von der ersten Seite des zweiten Substrats abstehendes zweites Stützelement (6) und

ein auf dem zweiten Stützelement montiertes bzw. auf dieses aufgesetztes drittes Substrat (C) aus einem isolierenden Keramikmaterial, wobei zweites und drittes Substrat sowie zweites Stützelement zwischen sich einen Zwischenraum festlegen, durch den ein Kühlmedium in einer von der Strömungsrichtung des zu oxidierenden Gases verschiedenen Richtung leitbar ist. \

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2. Ozonisierungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement ein gewelltes

Element ist.
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3. Ozonisierungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement ein säulen- oder stabförmiges Element ist.
4. Ozonisierungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement ein gitter- oder rostförmiges Element ist.
5. Ozonisierungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß erste und zweite Elektrode flächig ausgebildet sind und zur Erzeugung eines gleichförmigen elektrischen Felds dienen.
6. Ozonisierungsvorrichtung aus Keramik, gekennzeichnet durch

ein eine erste und eine zweite Seite aufweisendes erstes Substrat aus einem isolierenden Keramikmaterial ,
eine an der ersten Seite des ersten Substrats angeordnete erste lineare Entladungselektrode,

eine an der zweiten Seite des ersten Substrats angeordnete erste plane oder flächige Induktionselektrode,
ein in senkrechter Richtung von der ersten Seite des ersten Substrats abstehendes erstes Stützelement,

ein eine erste und eine zweite Seite aufweisendes zweites Substrat aus einem isolierenden Keramikmaterial, dessen zweite Seite dem ersten Substrat zugewandt ist und das auf dem ersten Stützelement montiert ist,
eine an der zweiten Seite des zweiten Substrats

angeordnete zweite lineare Entladungselektrode sowie eine an der ersten Seite des zweiten Substrats, vom ersten Substrat abgewandt, angeordnete 5

zweite flächige Induktionselektrode,

wobei erstes und zweites Substrat sowie erstes Stützelement einen Zwischenraum festlegen, durch den ein zu oxidierendes Gas in einer einzigen Richtung leitbar ist, und die Oxidation des Gases bei Anlegung einer Hochspannung über erste und zweite Elektrode stattfindet,

ein in senkrechter Richtung von der ersten Seite des zweiten Substrats abstehendes zweites Stützelement und

ein auf dem zweiten Stützelement montiertes drittes Substrat aus einem isolierenden Keramikmaterial, wobei zweites und drittes Substrat sowie zweites Stützelement einen zweiten Zwischenraum festlegen, durch den ein Kühlmedium in einer von der Strö-

mungsrichtung des zu oxidierenden Gases verschiedenen Richtung leitbar ist.
7. Ozonisierungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß erstes und zweites Stützelement gewellte Elemente sind.
8. Ozonisierungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß erstes und zweites Stützelement säulen- oder stabförmige Elemente sind.
9. Ozonisierungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß erstes und zweites Stützelement gitter- oder rostförmige Elemente sind.
10. Ozonisierungsvorrichtung aus Keramik, gekennzeichnet durch
ein eine erste und eine zweite Seite aufweisendes

erstes Substrat aus einem isolierenden Keramikmaterial,

eine an der ersten Seite des ersten Substrats angeordnete erste Elektrode,

ein in senkrechter Richtung von der ersten Seite des ersten Substrats abstehendes erstes Stützelement,
ein am ersten Stützelement montiertes zweites Substrat aus Metall,

wobei erstes und zweites Substrat sowie erstes Stützelement einen Zwischenraum festlegen, durch den ein zu oxidierendes Gas in einer einzigen Richtung leitbar ist, und die Oxidation des Gases bei Anlegung einer Hochspannung über erste Elektrode und zweites Substrat stattfindet,
ein aus einem isolierenden Keramikmaterial hergestelltes drittes Substrat mit einer ersten und einer zweiten Seite, das mit seiner zweiten Seite am zweiten Substrat montiert ist,

ein in senkrechter Richtung von der ersten Seite des dritten Substrats abstehendes zweites Stützelement,
ein am zweiten Stützelement montiertes, aus Metall bestehendes, eine erste und eine zweite Seite aufweisendes viertes Substrat, das mit seiner zweiten Seite dem dritten Substrat zugewandt ist,
wobei drittes und viertes Substrat sowie zweites Stützelement einen Zwischenraum festlegen, durch den ein Kühlmedium in einer einzigen, von der Strömungsrichtung des zu oxidierenden Gases verschiedenen Richtung leitbar ist,

ein aus einem isolierenden Keramikmaterial hergestelltes, eine erste und eine zweite Seite aufweisendes fünftes Substrat, dessen zweite Seite dem vierten Substrat zugewandt ist,
eine an der ersten Seite des fünften Substrats angeordnete zweite flächige Elektrode und

ein in senkrechter Richtung von der zweiten Seite des fünften Substrats abstehendes drittes Stützelement, das an der ersten Seite des vierten Substrats montiert ist und sich in eine senkrechte (normal) Richtung erstreckt,

wobei viertes und fünftes Substrat sowie drittes Stützelement einen Zwischenraum festlegen, durch den ein zu oxidierendes Gas in derselben Strömungsrichtung wie das zwischen erstem und zweitem Substrat strömende Gas leitbar ist.
11. Ozonisierungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß erstes, zweites und drittes Stützelement jeweils gewellte Elemente sind.
12. Ozonisierungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß erstes, zweites und drittes Stützelement jeweils säulen- oder stabförmige Elemente sind.
13. Ozonisierungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß erstes, zweites und drittes Stützelement jeweils gitter- oder rostförmige Elemente sind.
14. Ozonisierungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß erste und zweite Elektrode sowie zweites und viertes Metall-Substrat jeweils plan bzw. flächig sind und zur Erzeugung gleichförmiger elektrischer Felder dienen.