KR100407447B1 - 고농도 오존 발생 장치 - Google Patents

고농도 오존 발생 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100407447B1
KR100407447B1 KR10-2001-0039821A KR20010039821A KR100407447B1 KR 100407447 B1 KR100407447 B1 KR 100407447B1 KR 20010039821 A KR20010039821 A KR 20010039821A KR 100407447 B1 KR100407447 B1 KR 100407447B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ozone
pulse signal
pulse
generating
concentration
Prior art date
Application number
KR10-2001-0039821A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20030003951A (ko
Inventor
한승희
이연희
하규진
정인배
김장섭
Original Assignee
율촌화학 주식회사
한국과학기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 율촌화학 주식회사, 한국과학기술연구원 filed Critical 율촌화학 주식회사
Priority to KR10-2001-0039821A priority Critical patent/KR100407447B1/ko
Priority to US10/038,649 priority patent/US6841137B2/en
Priority to JP2002009653A priority patent/JP2003034509A/ja
Priority to CNB021020612A priority patent/CN1199849C/zh
Publication of KR20030003951A publication Critical patent/KR20030003951A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100407447B1 publication Critical patent/KR100407447B1/ko

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B13/00Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/10Preparation of ozone
    • C01B13/11Preparation of ozone by electric discharge
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B13/00Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/10Preparation of ozone
    • C01B13/11Preparation of ozone by electric discharge
    • C01B13/115Preparation of ozone by electric discharge characterised by the electrical circuits producing the electrical discharge
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/382Multi-step processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2201/00Preparation of ozone by electrical discharge
    • C01B2201/10Dischargers used for production of ozone
    • C01B2201/12Plate-type dischargers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2201/00Preparation of ozone by electrical discharge
    • C01B2201/90Control of the process

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)

Abstract

본 발명은 고농도 및 고효율로 오존을 발생시키며 오존 발생 농도를 선형적으로 조절할 수 있는 고농도 오존 발생 장치에 관한 것이다. 고농도 오존 발생 장치는 산소 발생기, 평판형 오존 발생기, 고전압 트랜스 포머, 고주파 인버터, 냉각수 공급기, 제어 신호 발생기를 포함하고 있다. 고주파 인버터는 제어 신호 발생기로부터 입력되는 제어 신호의 전압에 대응하는 사전설정된 온-오프(on-off) 시간 간격에 따라 발생된 고주파 고전압 펄스를 고전압 트랜스포머를 통해 평판형 오존 발생기에 인가함으로써 발생되는 오존 농도를 선형적으로 조절한다. 평판형 오존 발생기는 고유전율을 갖는 평판형 세라믹을 절연체로 이용한 구조이므로 내구성이 높을 뿐만 아니라 소형으로 제작될 수 있다.

Description

고농도 오존 발생 장치{APPARATUS FOR GENERATING OZONE IN HIGH CONCENTRATION}
본 발명은 오존 발생 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고농도의 오존을 고효율로 발생시키며 오존 발생 농도를 선형적으로 조절할 수 있는 고농도 오존 발생 장치에 관한 것이다.
강한 산화력, 탈색·탈취력, 살균력을 지닌 오존은 다양한 응용분야들에서 사용되고 있으나, 저장이 불가능하여 자연 상태에서 산소로 자연 분해되는 특성을 지니고 있다. 따라서, 오존을 이용하기 위해서는 산소 또는 공기를 원료로 한 오존 발생 장치를 이용하여야 한다.
오존을 발생시키기 위한 방법으로는 자외선을 이용하는 방법, 물을 전기분해하는 방법 등 여러 가지 방법이 있으나, 산업적으로 그 응용분야가 넓은 고농도의 오존을 발생시키기 위해 통상적으로 이용되는 방법은 고전압을 이용한 무성방전 방식이다(Siemens W. 1857, Ann. Phy. Chem. 102, 66-122 참조). 널리 알려진 바와 같이, 무성방전의 원리는 금속 전극의 한쪽 또는 양쪽을 절연체로 절연하고 이러한 금속 전극에 교류(AC) 전압 또는 펄스를 인가하게 되면, 금속 전극 사이의 공간 내에서 인가된 교류 전압 또는 펄스에 의한 방전이 일어나게 되며, 산소를 함유한 기체가 그 방전 공간을 통과하면서 그 기체에 포함된 산소중 일부가 오존으로 변환되는 것이다.
이러한 무성방전을 이용하는 오존 발생 장치의 오존 발생기는 여러 형태의구조로 제작될 수 있으며, 지금까지 가장 널리 이용되는 구조는 하나 또는 다수의 유리관을 이용한 원통형 구조이다. 상세하게, 접지 전극으로 이용되는 금속 실린더 내부에 유리관이 장착되고 유리관 내부에는 금속막을 도포하여 고전압 전극으로 이용한다. 이러한 원통형 오존 발생기는 유리관과 금속 실린더 사이의 틈새 간격을 일정하게 유지하여 방전을 균일하게 발생시키는 것이 매우 어려우며, 부피가 커질뿐만 아니라 절연체로 이용되는 유리관이 발생된 오존에 의해 침식을 받아 절연 파괴된다는 문제점이 있다. 최근에, 이러한 원통형 오존 발생기의 문제점을 극복하고 발생되는 오존의 농도를 높이기 위해 평판형 세라믹을 절연체로 이용한 오토 플레이트(Otto-Plate)형으로 지칭되는 평판형 오존 발생기가 개발되었다(미국 특허 제 5,759,497 호 참조).
이러한 여러 형태의 오존 발생기를 이용하여 무성방전을 발생시키기 위해, 통상적으로 상용의 주파수(예컨대, 60 Hz)를 갖는 정현파(sine wave)의 교류 고전압이 이용되고 있다. 그러나, 이러한 상용주파수를 갖는 교류 고전압을 이용하여 오존을 발생시키는 경우, 발생되는 오존의 농도를 높이기가 어렵기 때문에, 최근에는 인버터(inverter)를 통해 발생된 1 kHz 내외의 중주파수를 사용하는 오존 발생 장치가 개발되고 있는 추세이다. 그러나, 이러한 중주파수를 이용하는 오존 발생 장치의 고전압 파형은 정현파로서 이는 무성방전에서 오존의 농도를 효율적으로 증가시키기 어렵다.
오존 발생 장치에서 발생되는 오존의 농도를 조절하기 위해 사용하고 있는 종래 기술에 따른 방법으로는 오존 발생에 사용되는 고전압의 전압값을 변화시켜주거나 고전압의 주파수, 또는 펄스폭을 변화시키는 방법들을 들 수 있다. 그러나, 무성방전의 특성상 이러한 변화에 의해서는 오존 발생 농도를 선형적으로 변화시켜 조절하는 것이 매우 어렵다. 상세하게, 오존 발생기에 인가되는 고전압 값을 변화시킬 경우, 일반적으로 전압값이 증가함에 따라 발생되는 오존의 농도가 증가하게 되지만, 그 증가 곡선이 전압값의 증가에 따라 선형적이지 않을 뿐만 아니라 일정 전압 이상이 되어야 무성방전이 일어나기 시작하므로 발생되는 오존의 농도를 선형적으로 조절하는 것이 불가능하다.
또한, 고전압 펄스의 주파수를 변화시킬 경우, 오존 발생기, 고주파 인버터, 고전압 트랜스포머간의 임피던스 정합이 변화하게 됨으로써 최적의 오존 발생 효율을 획득할 수 없다는 문제가 있다. 더욱이, 고전압 펄스의 펄스폭을 변화시키는 경우, 최적 상태의 펄스폭 이상에서는 고전압 펄스의 폭을 증가시켜도 발생하는 오존의 농도에 변화가 거의 없으므로 오존 발생 농도를 효과적으로 조절할 수 없다는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 오존 발생기에 인가되는 고주파 고전압 펄스의 온-오프 시간 비율을 변환시키기 위해, 고주파 인버터가 제어 신호에 따른 온-오프 시간 비율을 갖는 저주파 펄스와 방전을 일으키기 위한 고주파 고전압 신호를 믹싱(mixing)하여 고전압 트랜스포머를 통해 온-오프 시간 비율이 조절된 고주파 고전압 펄스를 오존 발생기에 인가함으로써 오존 발생 농도를 선형적으로 조절할 수 있는 고농도 오존 발생 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서는 유리관을 이용한 원통형이 아닌 고유전율을 갖는 평판형 세라믹을 절연체로 사용하여 구성된 평판형 구조의 오존 발생기를 사용함으로써 오존 발생 효율을 극대화시킴과 동시에 오존 발생기의 내구성을 높이면서도 고농도 오존 발생 장치의 치수(dimension)를 소형화한다.
오존 발생기에 인가되는 고전압 파형을 종래의 상용주파수 또는 중주파수의 정현파가 아닌 고주파의 고전압 펄스를 이용함으로써, 효율적으로 고농도 오존의 발생에 적합한 무성방전을 일으킬 수 있다. 이것은 고주파 고전압 펄스를 이용하여 오존 발생에 유용한 높은 에너지를 갖는 전자를 전극에서 많이 방출함으로써 달성된다.
본 발명에서는 발생되는 오존의 농도를 선형적으로 조절하기 위해, 무성방전에 최적화된 고전압 펄스 신호와, 제어 신호에 따른 온-오프 시간 비율을 갖는 저주파 펄스를 믹싱하여 오존 발생기에 인가되는 고주파 고전압 펄스의 온-오프 시간 비율을 조절함으로써, 발생되는 오존 농도가 고전압 인버터에 입력되는 제어 신호에 따라 선형적으로 조절된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 오존 발생 농도를 선형적으로 조절할 수 있는 오존 발생 장치가 제공된다. 이 오존 발생 장치는 산소를 제공하는 산소 발생기와, 산소 발생기로부터 유입된 산소에 방전을 인가하여 오존을 발생하는 오존 발생기와, 온-오프(on-off) 시간 비율이 조절된 고주파 펄스 신호를 제공하기 위한 고주파 인버터와, 고주파 펄스 신호를 사전설정된 신호 레벨로 변환하여 오존 발생기에 제공하는 고전압 트랜스포머를 포함하고 있다.
도 1은 본 발명에 따른 고농도 오존 발생 장치의 개략적인 블럭도.
도 2는 본 발명에 따른 고농도 오존 발생 장치에 사용되는 평판형 오존 발생기의 구조를 나타내는 도면.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따라 고농도 오존 발생 장치에서 발생되는 오존 농도를 선형적으로 조절하기 위해 사용되는 온-오프(on-off) 시간 간격이 조절된 고주파 고전압 펄스를 나타내는 도면.
도 4는 제어 신호에 따른 오존 발생량의 변화를 나타내는 그래프.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
102 : 산소 발생기
104 : 평판형 오존 발생기
108 : 고주파 인버터
106 : 고전압 트랜스포머
110 : 냉각수 공급기
112 : 오존
114 : 제어 신호 발생부
이제, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 고농도 오존 발생 장치를 상세하게 설명하기로 한다.
먼저, 도 1은 본 발명에 따른 고농도 오존 발생 장치의 개략적인 블럭도를 도시하고 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 고농도 오존 발생 장치(100)는 산소 발생기(102), 평판형 오존 발생기(104), 고전압 트랜스포머 (106), 고주파 인버터(108), 냉각수 공급기(110), 제어 신호 발생부(114)를 포함하고 있다. 고농도의 오존(112)을 발생시키기 위해, 평판형 오존 발생기(104)에는 고주파 인버터(108) 및 고전압 트랜스포머(106)를 통해 발생된 펄스 형태의 고주파 고전압이 인가된다. 오존을 발생시키기 위한 물질로는 통상적인 산소 발생기(102)를 이용하여 발생된 산소가 사용된다. 냉각수 공급기(110)는 방전으로 인해 평판형 오존 발생기(104)의 온도가 상승하는 것을 방지하기 위해 냉각수를 공급한다. 고주파 인버터(108)는 제어 신호 발생부(114)로부터 입력되는 제어 신호에 응답하여 이에 대응하는 온-오프 시간 비율을 갖는 저주파 펄스 신호를 발생하기 위한 발진 소자와, 평판형 오존 발생기(104)에 인가되어 방전을 일으키기 위한 고주파 펄스 신호를 발생하기 위한 발진 소자를 포함하고 있다.
상세하게, 고주파 인버터(108)는 온-오프(on-off) 시간 비율이 조절된 고주파 고전압 펄스를 발생하기 위해, 제어 신호에 응답하여 이에 대응하는 온-오프 시간 비율을 갖는 저주파 펄스 신호와, 평판형 오존 발생기(104)에 인가되어 방전을 일으키기 위한 고주파 펄스 신호를 믹싱(mixing)한다. 즉, 본 발명에 따른 고농도오존 발생 장치(100)의 고주파 인버터(108)는 고주파 고전압 펄스의 온-오프 시간 간격을 조절하기 위해 사용되는 저주파 펄스 신호와 고주파 펄스 신호의 주파수가 서로 상이한, 즉 "이중주파수"를 사용하여 고농도 오존을 발생을 선형적으로 조절한다. 그러면, 도 3b에 도시한 바와 같이, 온-오프 시간 비율이 조절된 고주파 고전압 펄스를 얻을 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다. 제어 신호 발생부(114)는 고주파 고전압 펄스의 온-오프 시간 간격을 조절하기 위해 고주파 인버터(108)에 입력되는 제어 신호를 발생한다. 도 1에서는 고농도 오존 발생 장치(100)가 하나의 오존 발생기(104)를 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 다수의 오존 발생기가 병렬 및/또는 직렬로 결합되어 고농도 오존 발생 장치가 구현될 수 있음을 주지해야 한다.
도 2는 본 발명에 따른 고농도 오존 발생 장치(100)에 사용된 평판형 오존 발생기(104)의 구조를 나타내고 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 평판형 오존 발생기(104)는 상부 및 하부 전극(204, 210)이 서로 대향하는 평판형 구조를 갖고 있으며, 상부 및 하부 전극(204, 210) 중 적어도 어느 하나를 절연시켜야 한다. 상부 및 하부 절연체(202, 208)는 고순도의 알루미나로 만들어진다. 상부 및 하부 전극(204, 210)은 대응하는 상부 및 하부 절연체(202, 208) 각각의 한쪽 면에 금속 도전체막을 도포하여 형성된다. 본 발명에서는 상부 및 하부 절연체(202, 208)의 재료로 고순도의 알루미나가 사용되었으나, 이에 한정되지 않고 소망한 절연 특성을 제공하는 다른 절연 재료가 사용될 수도 있다.
방전시 나타나는 상부 절연체(202)의 온도 상승을 방지하기 위해 예컨대, 금속 재료로 제작된 냉각수 자켓(206)이 상부 전극(204) 상에 마련되어 있다. 이와 동일한 목적으로 하부 전극(210) 상에도 냉각수 자켓(212)이 마련되어 있다. 냉각수 자켓(206, 212)의 금속 재료로는 가공성 및 열전달 효율이 높은 알루미늄을 사용하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 동일한 특성을 갖는 다른 재료가 사용될 수 있다. 냉각수 자켓(206, 212) 내부에서 순환되는 냉각수(214)는 냉각수 공급기(도시하지 않음)로부터 제공된다.
평판형 오존 발생기(104)의 상부 및 하부 절연체(202, 208) 사이에는 작고 균일한 틈을 주어 플라즈마 방전에 의해 유도되는 무성방전이 발생할 수 있는 방전 공간(220)이 마련된다. 방전 공간(220)의 양쪽 측면으로부터 도 1의 산소 발생기(102)에서 주입된 산소(218)가 방전 공간(220)을 진행하면서 무성방전에 의해 오존으로 변환된다. 변환된 오존은 하부 절연체(208), 하부 전극(210), 냉각수 자켓(212)의 중앙 부근에 마련된 오존 배출구(222)를 통해 평판형 오존 발생기(104)의 외부로 배출된다. 여기서, 방전 공간(220)의 간격 D는 오존 발생에 가장 효율적인 것으로 알려진, 예컨대 0.6 mm 내지 2 mm이다.
무성방전에 필요한 고전압 펄스의 주파수는 고주파 인버터(108)와 고전압 트랜스포머(106)를 거쳐 오존 발생기(104)로의 전력전달에 가장 적합하고 효율적인 고주파수를 이용한다. 전술한 바와 같이, 고주파 인버터(108)는 제어 신호 발생부(114)로부터 직류(DC) 전압의 제어 신호를 수신한 후, 이에 대응하는 전압에 따라 사전설정된 온-오프 시간 비율을 갖는 저주파 펄스 신호를 발생한다. 또한, 고주파 인버터(108)는 오존 발생에 최적화된 고주파 펄스 신호를 발생한다. 다음에, 고주파 인버터(108)는 저주파 펄스 신호와 최적화된 고주파 펄스 신호를 믹싱하여 온-오프 시간 비율이 조절된 고주파 펄스를 발생한 다음 고전압 트랜스포머(106)에 인가한다. 그러면, 고전압 트랜스포머(106)는 인가된 고주파 펄스를 고전압의 고주파 펄스로 변환하여 이를 오존 발생기(104)에 인가한다. 이때, 고주파 고전압 펄스는 온-오프 시간 간격이 조절된 펄스이다. 이에 대한 상세한 설명은 도 3a 내지 도 4를 참조하여 후술할 것이다.
본 발명에서는 무성방전을 일으키기 위해 예를 들어, 1 kHz 내지 50 kHz의 주파수, 3kV 내지 15 kV의 전압값, 1 ㎲ 내지 10 ㎲의 펄스폭을 갖는 고주파 고전압 펄스가 사용된다. 이러한 고주파 고전압 펄스를 발생시키기 위해서는 고전압 트랜스포머(106)가 반드시 필요하다. 고주파 고전압 펄스의 펄스 상승시간을 최소화시킴으로써 오존 발생 효율을 높일 수 있다.
본 발명에서는 상부 전극(204)에 인가되는 펄스의 상승 시간을 최소화시키기 위해, 고전압 트랜스포머(106)의 코어(도시하지 않음)로는 메트글래스(Metglass)를 사용하였으며, 고전압 절연을 위해 테프론을 사용한 트랜스포머 보빈(bobbin)을 이용하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
고전압 트랜스포머(106)로부터 발생되며 온-오프 시간 비율이 조절된 고주파 고전압 펄스가 오존 발생기(104)의 상부 전극(204)에 인가되어 방전 공간(220) 내에서 무성방전이 발생된다. 따라서, 전술한 바와 같이 방전 공간(220)을 따라 진행하는 산소(218)가 발생된 무성방전에 의해 오존으로 변환된다. 하부 전극(210)은 평판형 오존 발생기(104)의 동작중 안전을 위해 접지(216)에 전기적으로 연결되어 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따라 고농도 오존 발생 장치에서 발생되는 오존 농도를 선형적으로 조절하기 위해 사용되는 온-오프 시간 간격이 조절된 고주파 고전압 펄스를 나타내고 있다. 도 3a는 도 1에 도시한 본 발명에 따른 고농도 오존 발생 장치(100)를 통해 최대 오존 농도를 얻기 위한 고주파 고전압 펄스 형태이다. 도 3a에 도시한 바와 같이, 고전압 펄스의 온 시간이 100 %이고 오프 시간이 0 %로서 고전압 펄스가 상부 전극(204)에 항상 인가되는 모습을 나타내고 있으며, 이에 따라 오존 발생 장치(100)는 오존 농도를 최대로 발생시킬 수 있게 된다. 도 3b는 최대 오존 발생 농도에 비해 약 40 %의 농도로 오존을 발생시키는 경우의 고주파 고전압 펄스 형태를 도시하고 있다. 도 3b에 도시한 바와 같이, 고주파 인버터(108)가 제어 신호에 응답하여 발생되는 저주파 펄스 A의 온 시간을 40 % 오프 시간을 60 %로 조절하면, 이와 같이 조절된 고주파 고전압 펄스 B가 고전압 트랜스포머(106)를 통해 오존 발생기(104)의 상부 전극(204)에 인가되어 무성방전이 전체 방전 시간의 40 %에 해당하는 시간 동안에만 발생하게 되므로 발생되는 오존 농도를 최대 오존 발생 농도의 40 % 수준으로 제어할 수 있다.
오존 발생 농도를 조절하기 위해 제어 신호 발생부(114)로부터 고주파 인버터(108)에 입력되는 제어 신호는 예를 들어, 절대값이 0 V 내지 10 V의 낮은 직류 전압 신호를 사용한다. 이러한 제어 신호에 따른 온-오프 시간 비율을 갖는 저주파 펄스는 방전을 위해 상부 전극(204)에 인가되는 고주파 고전압 펄스보다 낮은 주파수인 예컨대, 수 Hz 내지 수 kHz의 주파수를 갖는다. 예를 들어, 제어 신호의최대 전압으로서 5 V를 사용할 경우, 0 V는 온 0 %/ 오프 100 %, 1 V는 온 20 %/오프 80%, 3 V는 온 60 %/오프 40 %, 5 V는 온 100 %/오프 0 %와 같은 온-오프 시간 비율을 나타내므로, 고주파 인버터(108)는 이에 대응하는 저주파 펄스 신호 A를 발생한다. 다음에, 전술한 바와 같이 오존 발생에 최적화된 고주파 펄스 신호를 저주파 펄스 신호와 믹싱하여 저주파 펄스 신호의 온-오프 시간 비율로 조절된 고주파 고전압 펄스 B가 오존 발생기(104)에 인가된다. 도 4의 그래프에 도시한 바와 같이, 제어 신호 발생부(114)로부터의 제어 신호에 따라, 고주파 인버터(108) 및 고전압 트랜스포머(106)를 통해 온-오프 시간 비율이 변환된 고전압 고주파 펄스가 평판형 오존 발생기(104)로 인가됨으로써, 발생되는 오존량이 변화되어 오존 발생 농도를 선형적으로 조절할 수 있다.
본 발명이 바람직한 실시예를 통해 설명되고 예시되었으나, 당업자라면 첨부한 청구 범위의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 여러 가지 변형 및 변경이 이루어질 수 있음을 알 수 있을 것이다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 무성방전을 발생시키기 위해 인가되는 고주파 고전압 펄스의 온-오프 시간 비율을 제어하기 위한 제어 신호를 고주파 인버터에 인가함으로써 오존 발생 농도를 선형적으로 조절할 수 있는 효과가 있다. 또한, 고유전율을 갖는 세라믹을 절연체로 이용한 평판형의 오존 발생기를 사용함으로써 오존 발생 효율을 극대화시킴과 동시에 평판형 오존 발생기의 내구성을 높이면서도 고농도 오존 발생 장치의 치수(dimension)를 소형화할 수 있는 특징이 있다.

Claims (9)

  1. 오존 발생 농도를 선형적으로 조절할 수 있는 오존 발생 장치에 있어서,
    산소를 함유하고 있는 기체를 제공하는 수단과,
    상기 기체 제공 수단으로부터 유입된 상기 기체에 전기적 방전을 인가하여 오존을 발생하는 수단과,
    상기 전기적 방전에 사용되며 온-오프(on-off) 시간 비율이 조절된 제 1 펄스 신호를 제공하기 위한 수단과,
    상기 오존 발생 수단 및 상기 펄스 제공 수단과 전기적으로 연결되어 있으며, 상기 펄스 신호 제공 수단으로부터의 상기 제 1 펄스를 사전설정된 신호 레벨로 변환하여 상기 오존 발생 수단에 제공하는 변환 수단
    을 포함하는 오존 발생 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 펄스 신호 제공 수단과 전기적으로 연결되어 있으며, 상기 제 1 펄스 신호의 상기 온-오프 시간 비율을 조절하기 위한 제어 신호를 발생하는 수단을 더 포함하는 오존 발생 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 펄스 신호 제공 수단은 상기 제어 신호에 응답하여 이에 대응하는 온-오프 시간 비율을 갖는 제 2 펄스 신호를 발생하고, 상기 전기적 방전에 최적화된 제 3 펄스 신호를 발생하며, 상기 제 2 및 제 3 펄스 신호를 믹싱하여 상기 제 1 펄스 신호를 발생하는 오존 발생 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 펄스 신호는 상기 제 3 펄스 신호보다 상대적으로 낮은 주파수를 가지며, 상기 제 1 펄스와 상기 제 3 펄스는 동일한 주파수를 갖고 온-오프 시간 비율이 상이한 오존 발생 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 오존 발생 수단은,
    서로 대향하여 마련되어 있으며 전압 방전을 발생하는 하나 이상의 상부 및 하부 전극과,
    상기 상부 및 하부 전극 각각의 한쪽면에 평탄형으로 마련된 절연 물질과,
    상기 상부 및 하부 전극 각각의 한쪽면에 인접하여 마련된 냉각 수단
    을 포함하되,
    상기 상부 전극은 상기 변환 수단에 전기적으로 연결되어 상기 제 1 펄스 신호가 인가되며, 상기 하부 전극은 접지되어 있는 오존 발생 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 상부 및 하부 전극은 0.6 mm 내지 2 mm의 간격을 갖고 서로 대향하여 마련되어 방전 공간을 형성하는 오존 발생 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 방전 공간 내에서 상기 오존이 발생되는 오존 발생 장치.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 펄스 신호 제공 수단은 상기 제 2 펄스 신호를 발생하기 위한 제 1 발진 소자 및 상기 제 3 펄스 신호를 발생하기 위한 제 2 발진 소자를 포함하고 있는 오존 발생 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 변환 수단은 메트글래스(metglass) 코어(core)를 포함하는 오존 발생 장치.
KR10-2001-0039821A 2001-07-04 2001-07-04 고농도 오존 발생 장치 KR100407447B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2001-0039821A KR100407447B1 (ko) 2001-07-04 2001-07-04 고농도 오존 발생 장치
US10/038,649 US6841137B2 (en) 2001-07-04 2002-01-08 Apparatus for generating ozone in high concentration
JP2002009653A JP2003034509A (ja) 2001-07-04 2002-01-18 オゾン発生装置
CNB021020612A CN1199849C (zh) 2001-07-04 2002-01-18 用于产生高浓度臭氧的装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2001-0039821A KR100407447B1 (ko) 2001-07-04 2001-07-04 고농도 오존 발생 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20030003951A KR20030003951A (ko) 2003-01-14
KR100407447B1 true KR100407447B1 (ko) 2003-11-28

Family

ID=19711749

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2001-0039821A KR100407447B1 (ko) 2001-07-04 2001-07-04 고농도 오존 발생 장치

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6841137B2 (ko)
JP (1) JP2003034509A (ko)
KR (1) KR100407447B1 (ko)
CN (1) CN1199849C (ko)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100360396C (zh) * 2003-12-30 2008-01-09 西北工业大学 臭氧发生装置的模糊控制方法
CN100358798C (zh) * 2004-09-28 2008-01-02 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 自冷式板式高浓度臭氧放电装置
JP4804782B2 (ja) * 2005-04-04 2011-11-02 株式会社堀場製作所 窒素酸化物分析計及び窒素酸化物分析計に適用されるパラメータ設定方法
JP2007091531A (ja) * 2005-09-29 2007-04-12 Toyota Auto Body Co Ltd オゾン発生装置
JP2007254223A (ja) * 2006-03-24 2007-10-04 Ngk Insulators Ltd オゾン発生装置
US20080025883A1 (en) * 2006-07-28 2008-01-31 Huei-Tarng Liou Ozone generator
US8400788B2 (en) 2006-12-20 2013-03-19 Primozone Production Ab Power supply apparatus for a capacitive load
JP4856733B2 (ja) * 2008-04-28 2012-01-18 積水化学工業株式会社 マイクロポンプ装置
GB2466664B (en) 2009-01-06 2015-04-01 Perlemax Ltd Plasma microreactor apparatus, sterilisation unit and analyser
KR101109552B1 (ko) * 2010-09-16 2012-01-31 한국기계연구원 방전관에 내부장착되어 미세 방전공극을 형성하는 평판형 고농도 및 고순도 오존생성장치
TWI436820B (zh) * 2011-09-02 2014-05-11 Ind Tech Res Inst 臭氧產生裝置及控制放電模組產生臭氧的方法
CN104144874B (zh) * 2012-04-05 2016-04-27 三菱电机株式会社 臭氧产生机构以及臭氧产生方法
AU2016333935B2 (en) * 2015-10-08 2021-01-21 Aquallence Ltd Israel Cold plasma ozone generator
CN105947988B (zh) * 2016-04-29 2017-12-22 韩文智 臭氧发生功率可调的臭氧发生装置
CN106115628A (zh) * 2016-06-24 2016-11-16 袁野 高压电弧臭氧机
PL3333125T3 (pl) * 2016-12-07 2019-10-31 Xylem Europe Gmbh Sposób sterowania generatorem ozonu
CN114772555B (zh) * 2022-03-09 2022-11-25 北京安力斯环境科技股份有限公司 一种超高浓度板式臭氧发生器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61188558A (ja) * 1985-02-18 1986-08-22 Sharp Corp 複写機のオゾン排出装置
JPS61281004A (ja) * 1985-06-04 1986-12-11 Fuji Electric Co Ltd オゾン発生装置の制御装置
KR19990064375A (ko) * 1998-07-21 1999-08-05 이주봉 오존발생용 중주파 인버터장치
KR200223107Y1 (ko) * 2000-12-05 2001-05-15 동우기연주식회사 자동차 내장형 오존 발생장치

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5130003A (en) * 1990-06-14 1992-07-14 Conrad Richard H method of powering corona discharge in ozone generators
US5417936A (en) * 1992-06-08 1995-05-23 Nippon Ozone Co., Ltd. Plate-type ozone generator
US5443800A (en) * 1993-06-01 1995-08-22 Liftech Corporation Pulse train generating circuit for control of an ozone generating means

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61188558A (ja) * 1985-02-18 1986-08-22 Sharp Corp 複写機のオゾン排出装置
JPS61281004A (ja) * 1985-06-04 1986-12-11 Fuji Electric Co Ltd オゾン発生装置の制御装置
KR19990064375A (ko) * 1998-07-21 1999-08-05 이주봉 오존발생용 중주파 인버터장치
KR200223107Y1 (ko) * 2000-12-05 2001-05-15 동우기연주식회사 자동차 내장형 오존 발생장치

Also Published As

Publication number Publication date
CN1393394A (zh) 2003-01-29
CN1199849C (zh) 2005-05-04
KR20030003951A (ko) 2003-01-14
US20030007908A1 (en) 2003-01-09
US6841137B2 (en) 2005-01-11
JP2003034509A (ja) 2003-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100407447B1 (ko) 고농도 오존 발생 장치
US5879641A (en) Ozone generator
Samaranayake et al. Ozone production using pulsed dielectric barrier discharge in oxygen
US20020063537A1 (en) Appaaratus for generating low temperature plasma at atmospheric pressure
WO2002065820A1 (en) Apparatus for generating low temperature plasma at atmospheric pressure
WO1996014149A9 (en) Ozone generator
CA2104355C (en) Method and apparatus for ozone generation and treatment of water
US4152603A (en) Device for the production of ozone
US6730277B2 (en) Ozone generator
JP2014189455A (ja) オゾン発生装置用電源及びオゾン発生装置
CA2461223A1 (en) Apparatus for generating ozone and/or o1 using a high energy plasma discharge
JP2007254223A (ja) オゾン発生装置
US5366702A (en) Apparatus for generating ozone utilizing an oscillating plate electrode
JP3662621B2 (ja) 誘導プラズマの発生方法および装置
JPH10324504A (ja) 無声放電式オゾン生成方法及び装置
US11866326B2 (en) Apparatus for highly efficient cold-plasma ozone production
US20030006131A1 (en) Method and device for controlling ozone production rate by using dual frequency
KR870000105B1 (ko) 오존발생장치
RU2153465C2 (ru) Генератор озона
SU1754648A1 (ru) Способ получени озона и устройство дл его осуществлени
KR100369448B1 (ko) 오존 발생 장치
KR100378703B1 (ko) 액상전극물질을 이용한 무성방전형 오존발생장치
JP2002265203A (ja) オゾンガス発生装置
JPS60204604A (ja) 特にオゾン製造用のコロナ放電発生装置
CA2327558C (en) Ozone generator

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20101104

Year of fee payment: 8

LAPS Lapse due to unpaid annual fee