KR100516961B1 - 오존발생기 - Google Patents

Abstract

오존발생성능을 손상하지 않고 방전영역을 증대시킬 수 있는 오존발생기를 얻는다.

평판상의 제1의 전극(7)과 제1의 전극(7)의 주면에 대향하는 평판상의 제2의 전극(3)과, 제1의 전극(7)과 제2의 전극(3)사이에 설치된 평판상의 유전체판(5) 및 방전영역을 형성하는 스페이서(13)를 갖는 전극모듈(102)의 다수 적층되고, 제1의 전극(7)과 제2의 전극(3)사이에 교류전압이 인가되고, 산소가스가 주입된 방전영역에 방전을 일으켜 오존가스를 발생시켜 제1의 전극(7)은 방전영역에 대향하는 전극면과 측부사이에 방전영역에서 발생한 오존가스를 인출하는 오존가스 통로(8)가 형성되고, 제1의 전극의 방전영역내에 여러개의 오존가스 통로를 분산 배치하고, 여러개의 오존가스 통로(8)는 제1의 전극(7)의 내부에서 각각의 방전구간에서 발생한 오존가스를 집합시키서 인출한다.

Description

오존발생기{OZONIZER}

본 발명은, 적층된 다수의 평판상의 고압전극 및 저압전극을 가지고, 이 사이에 교류전압을 인가해서 방전을 발생시켜 오존가스를 생성하는 평판적층형 오존발생장치에 관해, 특히 이 평판적층형 오존발생장치의 요부로 고압전극 및 저압전극을 가지고, 산소가스를 포함한 가스를 공급해서 오존가스를 생성하는 오존발생기에 관한 것으로 특히, 오존발생기의 박형, 대용량화 및 장치의 부품수의 삭감을 하는 동시에 장치의 소형화를 노린 구조를 관한 것이다.

도 49는 예를 들면 일본국 특공소 59-48761호 공보에 개시된 종래의 동축원통방식 오존발생장치의 축단면도이다. 도 50은 도 49의 동축원통방식 오존발생장치의 F-F선에 따른 단면도이다. 도 49 및 도 50에서 동축원통방식 오존발생장치는 고압전극(3)에 고전압을 인가하는 전원(1300)과 직경 Φ40㎜, 길이 약 1m의 유리 유전체판(5)과 이 유리 유전체판(5)의 내주면에 형성된 도전막 층으로 된 고압전극(3)과, 이 고압전극(3)이 형성된 유리 유전체판(5)과 동축에 배치되는 외경 Φ 50㎜, 길이 약 1.2m의 원통형 접지전극관(7)과 이 원통형 접지전극관(7)과 유리 유전체판(5) 사이에 형성된 방전공극(106)과, 이 방전공극(106)을 형성시키기 위해 양전극의 저항부에 설치된 스프링상 스페이서(113)를 가지고 있다. 이들의 구성부재를 수납하는 용기(1100)에는 산소를 포함한 원료가스의 공급구(1010) 및 배출구 (111)가 설치되어 있다. 또 용기(1100)의 원통형 접지전극관(7)의 외주측에는 냉각공간(109)이 설치되어 있다.

유리 유전체판(5)은 원통형 접지전극관(7)과 2중관 구조를 하고, 원통형 접지전극과 고압전극(3)과의 사이에 유전체가 삽입된 전극상을 형성하고 있다.

고압전극(8)에 고전압을 인가함으로써, 방전공극(106)에 방전이 일어나고, 오존가스가 발생한다. 냉각공간(109)에서는 유입구(112a)로부터 유출구(112b)에 물(냉매)를 흘려 냉각한다.

방전공극(106)은 유리 유전체판(5)의 외주의 일부에 스프링상 스페이서 (113)를 설치한 것을 원통형 접지전극관(7)에 끼움으로써 이 원통형 접지전극관(7)에 끼움으로써 이 원통형 접지전극관(7)과 유리 유전체판(5)과의 사이에 대략 0.6㎜정도의 간격(방전갭)으로 형성된다. 이 방전갭간에 가스압력 대략 0.1MPa정도에서 원료가스인 산소 또는 공기를 흘리고, 장치를 통과한 가스를 인출한 수 있는 구성으로 되어 있다. 통상, 상술한 외경 직경 50㎜-길이 1.2㎜의 하나의 오존발생 셀에서는 효율좋게 오존을 발생시키기 위한 전력주입 밀도는 0.2W/㎠이하 이다.

원통형 접지전극관(7)과 내주면에 고압전극(3)을 형성시킨 유리 유전체판(5)에 의해 구성된 전극관(갭간)에 교류고전압을 인가해서 전력밀도 0.2W/㎠정도의 유전체 베리어 방전(무성방전)을 발생시킴으로써 원료가스 오존농도 100g/㎥ 정도의 오존화가스로 변환된다. 이 생성한 오존화가스는 원료가스를 흘림으로써 연속적으로 배출구(111)에서 인출할 수 있다.

통상, 상술한 외경 직경 50㎜-길이 1.2m정도의 하나의 오존발생 셀에서는 한개당 약 25g/h의 오존발생량이 얻어진다. 1㎏/h의 오존가스를 얻기 위한 오존효율은 약 10KWh/㎏ 정도이다. 또, 이 하나의 오존발생장치의 용적은 2000㎤ 정도이다.

오존화 가스는 액정 제조장치의 세정, 성막이나 레지스트 박리 공정에서 이용되고 또 물처리 장치나 펄프 표백장치에도 이용되고, 또 물처리 장치나 펄프 표백장치에도 이용되고, 이 분야에서는 대용량의 오존이 요구된다.

상술한 반도체 액정 제조분야에 이용되는 오존발생량을 단기당수 10g/h ~ 500g/h정도이고 장치는 오존발생성능에 더해 컴팩트성이 강하게 요구된다.

예를 들면 오존발생량 150g/h의 오존발생기부만으로 폭 20㎝이하, 높이 20㎝이하, 안쪽 길이 50㎝ 이하로 용적이 2000㎤(0.02㎥)이하가 요구된다. 또 물 처리나 펄프 표백분야에서는 발생량이 10~60㎏/h의 대용량 오존이 필요하다. 이 경우, 상술한 직경 50㎜-1.2m의 오존발생 셀을 여러개로 60㎏/h급의 오존발생장치를 구성하면 약 2400개(=60000g/h / 25g/h)의 오존발생 셀이 필요하게 되고, 대단히 커지고, 제조 비용 유지 비용이 높아진다. 60㎏/h급의 오존발생장치의 크기는 단순 계산으로 약 4.8㎥(=2400개 ×2000㎤)실제적으로는 약 6㎥ 정도의 대형장치가 된다. 이 오존발생 셀을 다관으로 한 장치를 도 51 및 도 52에 표시한다. 이 장치에서는 8개의 오존발생 셀로 구성한 장치를 표시하고 있으나 종래의 대형장치는 도 53과 같이 구성되어 있고 60㎏/h급의 오존발생장치의 실제장치에서는 2400개의 유리 유전체판(5)을 기우는 구조로 되어 있다.

도 51 및 도 52는 원통형 접지전극관과 내주면에 고압전극(3)을 형성시킨 Φ40㎜-1m의 유리 유전체 관(5)에 의해 구성된 전극쌍을 하나의 용기(1100)에 여러개 수납한 대형 오존발생장치이고, 도 51은 그 측면 단면도, 도 52는 도 51의 J-J선에서의 단면도이다. 도 51 및 도 52에 표시된 장치는 상술한 전극쌍을 하나의 원통형 접지전극관(7)에 양측에서 유리 유전체 관(5)이 삽입된 맞다인 구조(탄뎀구조)를 가지고 있고, 이 탄뎀에 배치된 2개의 전극쌍을 1조로 한 것이 전부 4개, 즉 합계 8개의 전극쌍으로 구성되어 있다(도 52 참조).

도 54 및 도 55는, 도 51 및 도 52에서 표시된 직경 50㎜-1.2m의 오존발생 셀을 여러개로 구성한 장치를 컴팩으로 구조로 하기 위해 평판상이 오존발생 셀을 다단으로 적층한 종래 예이고, 예를 들면 일본국 특개평 10-25104호 공보「오존발생장치용 발전 셀」에서 제안된 종래의 오존발생장치의 요부이고, 도 54는 횡단면도.ㅗ 도 55는 도 54의 G-G선 종단면도이다. 또 도 54는 도 55의 H선을 화살표방향에서 본 경우를 표시하고 있다. 도 54, 도 55에서 오존발생기(1100)에는 오존발생기(1100)에 전력을 공급하는 고주파 인버터부(1300a),(1300b),(1300c)가 접속되어 있다. 오존발생기(1100)의 내부에는 고주파 인버터부(1300a),(1300b),(1300c)와 전기적으로 접속된 과전류 방지용 퓨즈(177a),(177b),(177c)가 배치되어 있다. 과전류 방지용 퓨즈(177a),(177b),(177c)는 저압전극(107x),(107y)의 측면에 절연애자를 통해서 보존되어 있다.

오존발생기(1100)은 유저원통상을 이루고 내부가 기밀구조로 된 발생기 커버 (111)를 가지고 있다. 발생기 커버(1110)에는 외부로부터 발생기 커버(1110)의 내부에 원료가스(산소가스)를 공급하는 원료가스 도입구(1010)가 설치되어 있다. 오존발생기(1100)의 내부에는, 변형 육각형 평판상의 2개의 저압전극(107x),(107y)가 배치되어 있다.

저압전극(107x),(107y)는 기계가공된 부재가 용접에 의해 접합되어 제작되고 내부가 공동으로 되어 있다.

그리고, 이 내부공동은 후에 설명하는 바와 같이 냉각수통로((109)로 사용되고 있다. 즉 저압전극(107a),(107y)는 내부에 냉매로서의 냉각수를 유통시켜 전극인 동시에 히트싱크의 기능도 겸하고 있다.

2개의 저압전극(107x),(107y)에 끼워진 공간내에서 저압저압(107x)의 저압전극(107y)측의 면에는, 3개의 원판상의 저압전극판(107xa),(107xb),(107xc 도시않음)이 접합되어 있다. 한편, 저압전극(107y)의 저압전극(107x)측의 면에는, 3개의 원판상의 저압전극판(107ya),(107yb),(107yc 도시않음)이 접합되어 있다.

또 2개의 저압전극(107x),(107y)에 끼워진 공간내에서 원판상의 저압전극판 (107xa),(107xb),(107xc 도시않음)에 대향해서, 3개의 원판상의 유전체판(105a), (105b),(106c)가 각각 배치되어 있다. 한편, 저압전극(107y)에도 전압전극판 (107ya),(107yb),(107yc 도시않음)에 대향해서, 3개의 원판상의 유전체판(105a), (105b),(105c)가 각각 배치되어 있다. 각각 2개의 유전체판(105a),(105b),(105c)는 각각 쌍을 이루고 있다. 쌍을 이루는 2개의 유전체판(105a),(105b),(105c)의 각각이 대향하는 측의 면에 박막상태의 도전성막(115a),(115b),(115c)가 형성되어 있다.

저압전극판(107xa),(107xb),(107xc 도시않음)과 유전체판(105a),(105b), (105c)사이에는 각각 스페이서(113)가 끼워져 있다. 그리고 저압전극판(107xa), (107xb),(107xc 도시않음)과 유전체판(105a),(105b),(105c)사이에 스페이서(113)에 의해 각각 방전영역(106)이 형성되어 있다. 이 방전영역(106)은 미소한 간극으로 형성되어 있다. 같게 해서 저압전극판(107ya),(107yb),(107yc 도시않음)과 유전체판(105a),(105b),(105c)사이도 스페이서(113)에 의해 각각 미소한 간극으로 방전영역(106)이 형성되어 있다.

쌍을 이루는 2개의 유전체판(105a),(105b),(105c)의 각각의 사이에는 탄성을 갖는 살재(131)가 축설되어 있다. 또 쌍을 이루는 2개의 유전체판(105a),(105b), (105c)의 각각의 사이에는 박판전극인 고압전극(103)이 배치되어 있다.

그리고 또 고압전극(103)과 유전체판(105a),(105b),(105c)사이에 각각 금속 스프링(132)이 축설되어 있다.

즉, 고압전극(103)은 탄성기능을 가진 2개의 유전체판(105a),(105b),(105c)에 끼워진 구조로 되어 있다. 고압전극(103)이 금속 스프링(132)을 통해서 유전체판(105a),(105b),(105c)의 도전성막(115a),(115b),(115c)면에 전기적으로 접속됨으로써 유전체판(105a),(105b),(105c)에 고전압이 공급된다.

이 종래 기술에서는 변형 육각형 평판상의 저압전극(107x),(107y)의 중심에서 각도 120도로 3등분한 저압전극면에 방전면이 되는 고정밀도의 평탄도를 갖는 원판상의 저압전극판(107xa),(107xb),(107xc 도시않음)을 각각 접합하고, 이들의 저압전극판(107xa),(107xb),(107xc 도시않음)에 3개의 유전체판(105a),(105b), (105c)을 각각 대향시켜서 배치하고 있다. 이와 같이 공통의 저압전극(107x), (107y)와 하나의 유전체판(105a) 또는 (105b) 또는 (105c)를 갖는 방전부분을 각각 오존발생 방전 셀(199a),(199b),(199c 도시않음)이라 칭한다. 이 종래 기술에서는 공통의 저압전극(107x),(107y)에 3개의 방전 셀(199a),(199b),(199c)를 갖는 방전 채, 즉 방전유닛을 구성하고 있다.

유전체판(105a),(105b),(105c)의 중앙에는 오존가스 인출공(128a),(128b), (128c)가 뚫여 있다. 또 저압전극판(107xa),(107xb),(107xc 도시않음)에도 오존가스 인출공이 형성되고, 이 오존가스 인출공에는 각각 저압전극(107x)을 관통하는 오존가스 배출관(111a),(111b),(111c 도시않음)이 연통되어 있다. 오존가스는, 도 55의 화살표(110)로 표시된 바와 같이 흘러서 오존발생기(1100)에서 인출된다.

저압전극(107x),(107y)의 내부에는, 냉매로서의 냉각수가 유통하는 냉각수통로(109)가 형성되어 있다. 냉각수통로(109)는, 냉각수의 입구(123a)와 출구(123b)를 소유하고 있다. 입구(123a) 및 출구(123b)에는 각각 배관(122a),(122b)을 통해서 냉각수 급수 헤더(121a)와 냉각수 배수 헤더(121a)가 접속되어 있다. 또 냉각수 헤더(121a)에는, 외부에서 오존발생기(1100)에 냉각수를 공급하는 메인 냉각관의 배출구(112a)가 접속되고, 또 냉각수 헤더(121a)에는 오존발생기(1100)에서 외부로 냉각수를 배출하는 메인 냉각관이 흡입구(112b)가 접속되어 있다. 냉각수는 도 54의 화살표(20)에 표시된 바와 같이 흘러 오존발생기(1100)에 공급된다.

이와 같이 저압전극(107x),(107y)의 주면에 각각 3개의 방전영역(106)이 설치되고, 또 고압전극(103)의 양면에 방전영역(106)이 형성되므로 합계 6개의 방전영역(106)이 형성된다. 6개의 방전영역(106)내에 설치된 방전영역(106)이 형성용의 스페이서(113), 1조의 저압전극(107x),(107y)와 6개의 유전체판(105a),(105b) ,(105c), 고압전극(103)에 의해 6조의 방전 셀이 형성되고, 한쌍의 저압전극 (107x),(107y)에서 6개의 방전영역(106)을 갖인 것이 되고, 대용량의 오존발생기를 구성할 수 있는 구조로 되어 있다.

또, 방전 셀 구조체로 한쌍의 저압전극(107x),(107y)의 내부에 냉각수 통로 (109)를 형성하는 동시에 오존가스 통로(108)를 형성하고 적층방향으로 3개의 오존가스 통로(108)를 설치하는 구조로 되어 있다.

다음 동작에 대해 설명한다. 고주파 인버터 부(1300a),(1300b),(1300c)에서 발생한 고전압은 저압전극(107x),(107y)의 측면에 설치한 과전류 방지용 퓨즈 (177a),(177b),(177c)를 통해서 고압전극(103)으로부터 금속 스프링(132)을 거쳐, 유전체판(105a),(105b),(105c)에 공급된다. 그리고 발생기 커버(1110)에 설치된 원료가스 도입구(1010)로부터 산소를 포함하는 원료가스를 도입하면, 오존발생 방전 셀(199a),(199b),(199c)의 외주방향으로부터 방전공극(106)에 원료가스가 흡입되고, 방전공극(106)에 무성방전을 실시하면, 원료가스는 오존가스가 된다. 방전공극(106)을 나온 오존가스는 가스인출공(128a),(128b),(128c)에 유도되고, 오존가스 배출관(111a),(111b),(111c)내를 화살표(110)의 방향으로 배출되고 외부로 인출된다.

이같은 구성의 오존발생기에서는 방전면적을 증가시켜 대용량화하기 위해 공통의 저압전극(107x),(107y)에 대향해서 다수의 유전체판(105a),(105b),(105c)를 배치함으로써 소정 정밀도의 평탄도를 얻기 위해 두껍게 해야 할 유전체판(105a), (105b),(105c)를 대형화하지 않고 대용량화가 가능해진다. 또, 저압전극(107x), (107y) 및 저압전극(107x),(107y)에 접속되는 냉각접속수등의 저압전극 부품수를 감소시켜 오존발생량의 대용량화가 도모된다.

또, 다수의 방전 셀(199a),(199b),(199c)를 공통의 저압전극(107x),(107y)에 유효하게 배치함으로써 컴팩트한 장치를 실현할 수 있다. 또 공통의 저압전극 (107x),(107y)는 방전면이 되는 고정밀도의 평탄도를 갖는 원판상의 저압전극판 (107xa),(107xb),(107xc)을 각각 접합하였으므로 소정 정밀도의 평탄도가 얻어진다.

한쌍의 저압전극(107x),(107y)의 주면에 합계 6개의 고압전극(103)을 나란히 하고, 고압전극(103)에 교류 고전압을 인가함으로써 유전체판(105a),(105b),(105c)를 통한 전간의 방전영역(106)에 유전체 베리어 방전을 발생시킨다. 6개의 고압전극(103)과 한쌍의 저압전극(107x),(107y)의 각각에 교류전압을 인가해서 방전시키기 위해 3쌍(6개)의 방전영역(106)의 개략 동일 평면상에 형성된다. 이 방전에 의해 산소가스가 일단 산소원자로 해리 하고, 대략 동시에 이 산소원자가 다른 산소분자 또는 벽과 3체 충돌을 야기하고 6개의 방전영역(106)으로부터 동시에 오존가스가 생성되고 대량의 오존가스가 얻어지게 된다.

저압전극(107x),(107y)는 각각 3개의 방전영역(106)에 대해 공통이므로 한개의 저압전극(107x) 또는 (107y)에 냉각수를 흘리면 3개의 방전영역(106)의 전극을 함께 냉각할 수가 있다.

또 종래 기술에서는 한쌍의 저압전극(107x),(107y)만을 가지고 있으나 한쌍의 저압전극(107x),(107y)와 양자 사이에 끼워진 다수의 전극으로 된 모듈을 주면에 평행하게 여러개 적층해서 발생가스의 대용량화를 도모하는 것도 일반적으로 실시되고 있다.

[특허문헌 1]

일본극 특공소 59-48761호 공보

[특허문헌 2]

일본극 특개평 10-25104호 공보(제4-5P, 도1~도2)

[특허문헌 3]

일본극 특개평11-292516호 공보

그러나 이같은 구성의 오존발생장치에서는 저압전극(107x),(107y)는 기계가공과 용접으로 제작되어 있고, 견고하고 무거운 장치의 컴팩트화를 저지하는 것으로 문제가 있었다.

또, 오존가스를 인출하기 위한 배관 및 저압전극(107x),(107y)를 냉각하는 다수의 배관을 갖는 오존발생장치 특히 한쌍의 저압전극(107x),(107y)와 양자의 사이에 끼워진 다수의 전극으로 된 모듈이 주면에 평행하게 다수 적층된 것에서는 각각의 모듈에서 배관이 연출되고 배관의 시공이 복잡해서 쉽지 않고, 제조 코스트가 높아지고, 오존발생장치가 커지는 등의 문제가 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 된것으로 특히 방전영역 면적을 증대시켜 오존발생량을 증대시키고자 하는 것이고, 하나의 전극면에 대해 방전영역을 증가시켜도 오존발생성능을 손상하지 않고 또 신뢰성이 높은 것으로 할 수가 있고, 전극면의 평면 정밀도를 고정밀도로 확보할 수가 있고 모듈의 적층구조를 쉽게 구출할 수가 있고, 전극의 냉각성인 높고 작고 가벼운 장치로 할 수 있고 배관을 간단한 구조로 할 수가 있고 또 제조 코스트를 저감할 수 있고 오존발생기를 얻는 것을 목적으로 한다.

또 다수의 발생기를 하나의 용기에 삽입해서 발생용량을 더욱 증가한 오존발생장치를 컴팩트화해서 제조 크스트, 보수 코스트를 저감할 수 있는 오존발생장치를 얻는 것을 목적으로 한다.

(과제를 해결하기 위한 수단)

본 발명에 관한 1 실시의 형태의 오존발생기는 평판상의 제1의 전극과, 제1의 전극의 주면에 대향하는 평판상의 제2의 전극과, 제1의 전극과 제2의 전극과의 사이에 설치된 평판상의 유전체판 및 방전공극을 형성하는 스페이서를 갖는 전극모듈이 다수 적층되고, 제1의 전극과 제2의 전극의 사이에 교류전압이 인가되고, 적어도 산소가스를 포함한 가스가 주입된 방전영역의 갭간에 방전을 발생시켜서 오존가스를 발생시키며, 제1의 전극에는, 방전영역에 대향하는 전극면의 복수의 개소에 분산 천공되어 발생한 오존가스를 인출하는 복수의 오존가스 인출공과, 상기 복수의 오존가스 인출공으로부터 인출된 오존가스를 합류시켜 배출하는 오존가스 통로가 형성된다.

또 본 발명에 관한 다른 실시의 형태의 오존발생기는 상술한 1 실시의 형태의 오존발생기의 용기를 납땜 용접등으로 밀폐구조로 하였다.

또 본 발명에 관한 다른 실시의 형태의 오존발생기는 상술한 1 실시의 형태의 오존발생기를 원통상의 용기에 수납해서 적어도 냉매의 출입구 배관 원료가스 취입배관에서 인출해 용기를 납땜 용접등으로 밀폐구조로 하였다.

또 본 발명에 관한 다른 실시의 형태의 오존발생기는 상술한 1 실시의 형태의 오존발생기의 용기를 하나의 용기에 여러개 수납하고 하나의 용기에 다수의 조노발생로부터의 냉매를 분기시켜서 내보내는 수단과, 냉매를 집합시켜서 인출하는 수단과 오존가스를 집합시켜서 인출하는 수단과 고압전극에 전압을 공급하는 수단을 갖게한 구조로 하였다.

(발명의 실시의 형태)

실시의 형태 1.

본 발명의 오존발생기를 내장하는 평판적층형 오존발생장치는, 반도체 제조장치나 세정장치등의 다른 장치와 함께 병설되는 일이 많다. 각 장치에는 일반적으로 조작 패널이나 조작부가 설치되나, 이 조작 패널이나 조작부는, 작업자으 조작성을 고려해서 각각이 예를 들면 통로에 면해서 나란히 설치되는 것이 이상적이다. 한편 이 조작 패널등이 나란히 한면에 대해 직각방향이 되는 안쪽에 관해서는 비교적 큰 길이(면적)이 허용된다. 이러한 이유에 의해 각각의 장치는 통로에 면해서 폭이 좁고 안쪽방향으로 길이가 가늘고 긴 형상으로 되는 경우가 많다.

물처리나 펄프표백 분야에서 이 평판적층형 오존발생장치를 대용량의 오존장치로 채용하는 경우 가스압력에 대해 충분히 강도가 있는 용기로 하지 않으면 안된다. 그리고 방전 셀의 전극형상은 가늘고 긴 구형상태로 해서 전극면적을 확보하고 오존발생기를 형성하는 용기에서는 경이 작고 통상의 용기쪽이 압력강도를 강하게 할 수가 있고, 또 장치를 가볍게 할 수가 있고, 또 값싸게 할 수가 있다.

이와 같이 본원 발명의 오존발생기를 내장하는 평판적층형 오존발생장치는, 일반적으로 가늘고 긴 구형상태가 되는 것이 요구된다. 한편, 평판적층형 오존발생장치는 오존발생기(100)의 발생오존의 대용량화를 도모하는 목적으로, 용적을 최대로 크게하는 것이 요구된다. 이와 같은 2개의 평판적층형 오존발생장치는, 허용공간내에서 최대로 퍼지는 직방체 형상이 되고, 또 상세하게는 수평면내에서 단면이 가늘고 긴 장방형상이 되는 것이 이상적이다.

도 1은 본 발명의 오존발생기를 구비한 평판적층형 오존발생장치의 개략의 단면도이다. 도 2는 도 1의 평탄적층형 오존발생장치를 위에서 본 도면이다.

도 1 및 도 2에서 평판적층형 오존발생장치는 오존을 발생시키는 요부구성으로서의 오존발생기(100)와, 이 오존발생기(100)에 전력ㅇ르 공급하는 오존트랜스 (200) 및 고주파 인버터(300)로 구성되어 있다.

고주파 인버터(300)는 입력전원(404)으로부터 입력된 전력을 필요한 주파수로 변환해서 인버터 출력 케이블(403)에 출력한다. 오존트랜스(200)는 오존트랜스 자시의 인덕턴스에서 부하의 역률을 개선하고, 이 전력을 소정의 전압까지 승압시켜 오존발생에 필요한 전력으로 해서 고전압 케이블(401)을 통해서 오존발생기 (100)에 공급한다. 고전압 케이블(401)은, 고압주싱(120)을 관통해서, 후술하는 오존발생기(100)내의 고압전극(3)에 전기적으로 접속되어 있다. 고주파 인버터 (300)는 전류/전압을 제어하는 기능을 가지며 오존발생기(100)에 공급하는 전력주입량을 제어한다.

오존트랜스(200)에서 공급되는 고전압은 고전압 케이블(401)로부터 고압부싱 (120)을 통해서 오존발생기(100)의 고압전극(3)에 공급된다. 한편 오존트랜스 (200)로부터 공급되는 저전압은 저전압 케이블(402)로부터 기대(24)를 통해서 저압전극(7)에 공급된다.

오존발생기(100)는 다수의 전극모듈(102)이 적층되어 구성되어 있다. 하나의 전극모듈(102)은 제1의 전극으로서의 저압전극(7) 및 제2의 전극으로서의 고압전극(3)을 가지고 있다. 전극모듈(102)의 구조에서는 후에 상세하게 설명한다. 소정의 개수의 전극모듈(102)이 기대(24)상에 도 1의 상하방향으로 적층되어 오존발생기 전극(101)이 구성되어 있다. 적층된 다수의 전극모듈(102)은 최상부의 전극모듈(102)에 겹쳐서 설치된 전극 누름판(22)과, 전극 누름판(22) 및 각 전극모듈 (102)을 관통하는 체결볼트(21a)에 의해 소정의 체결력으로 기대(24)에 결착되어 있다. 이 체결력에 대해서는 후에 설명한다.

오존발생기 전극(101)은 발생기 커버(110)로 덮혀 있다.

발생기 커버(110)는 발생기 커버(110)로 덮혀 있다.

발생기 커버(110)는 일면을 삭제한 개략의 상자상을 하고 개구주연부에 설치된 프랜지를 커버 채결볼트(26)로 기대(24)에 체결되어 있다. 발생기 커버(110)의 개구주연부와 기대(24)사이에는 0링이 끼워져 있고 발생기 커버(110)와 기대(24)가 형성하는 내부공간을 밀폐구조로 되어 있다.

기대(24)에는 이 내부공간에 질소, 탄산가스등의 미량 포함된 산소가스를 공급하는 산소가스 입구(130)가 설치되어 있다. 산소가스 입구(130)에서 공급된 산소가스는 발생기 커버(110)내에 충만되고, 후술하는 방전영역의 간극에 들어간다. 기대(24)에는 후술하는 방전영역에서 생성된 오존가스를 오존발생기(100)로부터 외부로 내는 오존가스 출구(11)와 전극모듈(102)을 냉가하는 냉각수가 출입하는 냉각수 출입구(12)가 설치되어 있다. 즉 오존가스 출구(11)는 기대(24)에 설치된 오존가스 통로(8)의 단부 개구이고, 냉각수 출입구(12)는 개구(24)에 설치된 냉각수 통로(9)의 단구 개구이다.

이와 같은 구성의 평판적층형 오존발생장치에서 본 발명은 특히 오존발생장치의 요부인 오존발생기(100)에 관한 것이고 상세하게는 오존발생기(100)의 대용량화 장치의 스페이스 팩터 개선의 목적으로 오존발생기(100)의 구형형상으로 하고 이 오존발생기(100)의 구형화에 따른 전극모듈(102)내의 고압전극 유전체판, 저압전극의 각각의 형상, 냉각구조 오존가스 인출구조에 관한 것이고, 더 나아가서는 효율좋게 오존을 생성하기 위한 형상 및 발생기의 컴팩트화, 제조 코스트 저감, 경량화 및 용기의 압력강도 증대를 도모하기 위한 용기의 밀폐방법, 용기형상등의 구조와 발생기를 여러개 설치한 대용량의 오존발생기의 구조에 관한 것이다.

도 3은 본 발명의 실시의 형태 1의 오존발생기를 표시하는 오존발생기 전극의 모식적인 상세 단면도이다. 도 4는 도 3의 E부분의 확대도이다. 도 3 및 도 4에서 오존발생기 전극(101)은 제1의 전극으로서의 평판상의 저압전극(7)과 저압전극(7)의 주면에 대향하는 제2의 전극으로서의 평판상의 고압전극(3)과, 저압전극 (7)과 고압전극(3)과의 사이에 설치된 평판상의 유전체판(5) 및 적층방향으로 두께가 얇은 방전영역을 형성하기 위한 스페이서(13)를 갖는다. 하나의 전극모듈(102)은, 고압전극(3), 저압전극(7), 유전체판(5) 및 스페이서(13)를 조합해 후에 설명되는 방전영역을 형성하고 있다. 그리고 이 전극모듈(102)이 다단으로 적층되어서 오존발생기 전극(101)이 구성되어 있다.

오존발생기 전극(101)은, 저압전극(7)과 고압전극(3)과의 사이에 교류전압을 인가되고, 산소가스를 포함한 가스(원료가스)가 주입된 방전영역에 방전을 일으켜 오존가스를 발생시킨다. 도 1에 표시한 오존트랜스(200)로부터 고압부싱(120)을 통해서 고압전극(3)으 급전단자(4)에 전력이 공급된다. 고압전극(3)은 스테인레스, 알루미늄등의 금속으로 제작되어 있다, 유전체판(5)의 주면은 후술하는 도전성막을 통해서 고압전극(3)에 밀착해 있다. 유전체판(5)은 세라믹, 유리, 실리콘등의 재료로 제작되어 있다. 유전체판(5)과 저압전극(7)사이에는 스페이서(13)에 의해 방전영역이 형성되어 있다. 본 실시의 형태에서는, 방전영역은, 도 2에 파선으로 표시되는 6개의 방전영역 27a~27f로 분할되어 있다. 각 방전영역 27a~27f는 4각이 둥굴게 된 개략 정방형상으로 형성되어 있고, 도 1의 발생기 커버(110)에 충만된 원료가스는, 도 2중 파선 화살표로 표시한 바와 같이 각 방전영역의 전주위로부터 각 방전역 중심방향을 향해 진입한다.

그리고, 고압전극(3)과 저압전극(7)사이에 교류, 고전압을 인가함으로써 방전영역(27a~27f)로 흐르는 원료가스를 오존하는 변환한다. 각 방전영역(27a)~ (27f)에서 오존화 신호로 변환된 오존가스는, 후술하는 오존가스 인출공(28a~28f)로부터 저압전극(7)의 내부에 들어가고 저압전압(7)내에 설치된 오존가스 통로(8)를 경유해서 오존가스 출구(11)로 인도된다.

저압전극(7)은 스테인레스 강판등으로 된 4개의 금속판을 접합해서 판간에 오존가스 통로(8)를 형성한 박판상의 도전성 강체이다. 저압전극(7)에는 오존가스 통로(8)이외에 오존발생효율을 높이기 위한 냉각수 통로(9)가 설치되어 있다.

그리고 이 냉각수 통로(9)에 냉매로서의 냉각수를 흘림으로서, 방전영역 (27a)~(27f)내의 가스온도를 내린다.

저압전극(7)내에 형성된 오존가스 통로(8)는 매니흘드 블록(23)에 형성된 오존가스 통로(8)를 경유해서 기대(24)에 설치된 오존가스 출구(11)에 연통하고 있다. 한편, 저압전극(7)에 형성된 냉각수 통로(9)는 매니홀드 블록(23)에 형성된 냉각수 통로(9)를 경유해서 기대(24)에 설치된 냉각수 출입구(12)에 연통하고 있다.

특히 도시하지 않었으나, 저압전압(7)과 매니홀드 블록(23) 또는 기대(24)간에서의 냉각수의 수밀대책으로 0링등의 가스켓재가 끼워져 있다. 또 오존가스의 기밀대책으로도 0링등의 가스캣재가 끼워져 있다.

저압전극(7), 고압전극(3), 유전체판(5), 스페이서(13)로 된 전극모듈9102)은, 각 구성요소를 관통하는 체결볼트(21a)에 의해 전극 누름판(22)과 기대(24)사이에서 체결되어 있다.

다음 저압전극(7)의 구조를 상세하게 설명한다. 도 5는 저압전극의 상면도이다. 도 6은 도 5의 A-A선을 따른 화살표방향 단면도이다. 도 7은 도 5의 B-B선을 따른 화살표 단면도이다.

도 8은 도 5의 C-C선을 따른 화살표방향 단면도이다. 도 9는 도 5의 D-D선을 따른 화살표 단면도이다.

저압전극(7)은 내오존성이 높은 금속재질로 제작되고, 대면적을 확보하는 목적으로 발생기 커버(110)의 수평 단면내에 전역에 퍼지는 개략 구형(장방형)평판상의 형상을 이루고 있다.

저압전극(7)은 주면이 전극을 이루고 내부에 오존가스 통로(8) 및 냉각수 통로(냉매 통로)(9)가 형성된 구형 평판상의 저압전극 방전부(700)와 저압전극 방전부(700)와 저압전극 방전부(700)의 한쪽의 변의 측부에 설치되도 오존가스 통로(8)의 가스 인출구(8a) 및 냉각수 통로(9)의 냉각수 입구(냉매입구)(9a) 냉각수 출구(냉매출구)(9b)가 형성된 입출부(710)를 갖는다. 저압전극 방전부(700)내에 설치된 냉매통로로서의 냉각수 통로(9)는 냉매로서의 냉각수가 저압전극 방전부(700)의 전체를 골고루 돌아가도록 저압전극 방전부(700)의 전체에 걸쳐 형성되어 있다.

저압전극 방전부(700)는 고압전극(3), 유전체판(5) 및 스페이서(13)와 함께 전극모듈(102)을 구성하고, 기대(24)상에 적층되고, 체결볼트(21a)에 의해 고착되어 있다. 한편, 입출부9710)는, 고압전극(3), 유전체판(5) 및 스페이서(13)가 만드는 적층방향의 높이를 보간하기 위해 인접한 상하간에 각각 매니홀드 블록(23)을 끼고 적층되고, 체결볼트(21b)에 의해 결착되어 있다. 이 매니홀드 블록(23)에는 적층방향으로 뻗는 오존가스 통로(8)와 냉각수 통로(9)가 형성되어 있다.

저압전극 방전부(700)와 입출부(710)과의 사이에는, 목이조인 부분(720)이 설치되어 있다. 목조임부(720)는 저압전극 방전부(700)와 입출부(710)이 각각 체결볼트(21a) 와 체결볼트(21b)로 결착될 때에 저압전극 방전부(700)와 입출부(710)의 어느 것인가에서 발생하는 변형이 다른 쪽의 결착력에 영향을 주지 않도록 강성의 작은 부분으로 형성되어 있다.

즉 저압전극 방전부(700)는 고압전극(3), 유전체판(5) 및 스페이서(13)와 함께 체결볼트(21a)에 의해 소정의 체결력으로 기대(24)에 결착되어 있으나, 이 체결력은 대단히 얇은 극간인 방전영역(27a)~(27f)의 높이(두께)를 정확하게 관리하는 목적으로 대단히 섬세하게 관리되어 있다.

한편, 입출부(710)는 매니홀드 블록(23)과 함께 체결볼트(21b)에 의해 기대 (24)에 결착되어 있다. 입출부(710)와 매니홀드 블록(23)은 고도의 치수관리에 의해 제작되어 있으나 제작 오차는 0으로는 할 수 없으므로 이상의 높이와의 사이에는 약간의 오차가 발생한다.

그리고, 저압전극 방전부(700), 고압전극(3), 유전체판(5) 및 스페이서(13)를 쌓아올린 것으로 인해 발생하는 누적오차와, 입출부(710)와 매니홀드 블록(23)을 쌓아올린 것으로 인해 발생하는 누적오차의 상대적인 차가 원인으로, 저압전극 방전부(700)와 입출부(710)사이에 구부림 응력이 발생하나, 이 구부림 응력을 흡수하는 목적으로 양자 사이에 강성이 작은 목조인 부(720)가 설치되어 있다. 이 강성이 이 작은 목조인 부(720)에 의해 저압전극 방전부(700)과 입출부(710)과는 서로 다른 것에 대해 응력을 미치는 일은 없다.

저압전극 방전부(700)의 상하의 양주면에는 상술한 오존가스 통로를 중심으로 한 경방향의 유속분포를 대략 균일화하는 목적으로 저압전극 방전부(700)면의 방전영역내에 각각 6개의 오존가스 인출공(28a~28f)이 천공되어 있다. 이 천공된 6개의 구멍에 각각 균등하게 오존가스가 흘러듬으로서 저압전극 방전부(700)면의 오존발생량이 균일화되고 고농도의 오존을 얻을 수가 있고 오존가스의 인출효율이 좋아진다. 또 6개의 오존가스 인출공(28a~28f)에 가해 오존가스 인출공 주위에서 고압전극을 6개로 분할함으로서 방전영역을 분산시켜, 각 방전영역의 주위에서 흘리드는 원료가스의 균등화를 도모한다. 본 실시의 형태에서는 상술한 바와 같이 6개의 방전영역(27a~27f)으로 나누어져 있다. 그리고 6개의 방전영역(27a~27f)의 대략 중앙부에 위치하도록 오존가스 인출공(28a~28f)이 설치되어 있고, 각 방전영역(27a~27f)에서 발생한 오존가스는 이 오존가스 인출공(28a~28f)으로부터 저압전극(7)내로 흡입된다. 오존가스 인출공(28a~28f)으로부터 저압전극(7)내로 진입한 오존가스는 저압전극(7)내에 형성된 오존가스 통로(8)에 의해 저압전극(7)내에서 하나로 합류되어 입출부(710)에 형성된 오존가스 통로(8)로 향한다.

저압전극(7)은, 도 6에서 도 9에 표시된 바와 같이 2개의 제1의 금속전극 (7a)과, 2개의 제2의 금속전극(7b)의 합계 4개의 금속전극이 부쳐져서 제작되어 있다. 각각의 금속전극(7a),(7b)의 한쪽 주면에는 미리 하프 미칭 또는 기계가공에 의해 깊이 수 ㎜의 단면 ㄷ자형의 홈이 여러개 형각되어 있다. 우선 2개의 제1의 금속전극(7a)이 홈을 마주보게 붙여서 제작되고 내부에 오존가스 통로(8)가 형성되고 계속해 2개의 제2의 금속전극(7b)이 홈이 형성된 면을 각각 전극(7a)의 외측면을 향해서 마주 붙여서 냉각수 통로(9)가 형성된다. 이들의 4개의 금속전극(7a), (7b)은 납땜 또는 핫프래스등으로 겹쳐서 접합되어 내부가 기밀구조로 된다.

또 입출부(710)에는 적층방향으로 뻗는 오존가스 통로(8) 및 냉각수 통로(9)가 형성되어 있다. 여기서 냉각수 통로(9)는 냉각수 입구(냉매입구)(9a)와 냉각수 출구(냉매출구)(9b)로 나누어져 설치되어 있다. 냉각수 입구(9a) 및 냉각수 출구 (9b)에 연통하는 냉각수 통로(9)는 도 5에 점선으로 표시된 바와 같이 저압전극(7)의 내부에서 대략 전체에 걸쳐 형성되어 있다. 즉 냉각수 통로(9)는 구형 평판상의 저압전극 방전부(700)에 중앙부에서 외주부까지 전체에 걸쳐 동심상으로 다수 형성되어 있다. 또 인접한 동심상의 냉각수 통로(9)는 폭이 가는 리브로 칸막이 되어 있다.

냉각수는 이 냉각수 통로(9)를 도 5중의 파선 화살표로 표시된 것과 같이 흐른다.

한편, 저압전극 방전부(700)의 내부에 형성되는 오존가스 통로(8)는 입출부 (710)에 형성된 적층방향으로 뻗는 통로로부터 저압전극 방전부(700)의 내부에 가지상태로 분기해서 뻗고 가지의 선단에서 양측 주면에 형성된 오존가스 인출공 (28a~28f)에 연통해 있다. 이 오존가스 인출공(28a~28f)은 저압전극 방전부(700)을 6등분하고 그 6등분한 영역(27a~27f)의 각각 중심에 설치되어 있다.

이 6등분한 방전영역에는 각각 중심에 설치한 오존가스 인출공(28a~28f)을 향해 원료가스가 흐르게 되어 주위에서 대략 균일한 가스가 오존가스 인출공 (28a~38f)으로 흘러든다. 그리고 저압전극(7)에 형성된 오존가스 인출공(28a~28f)과 가지상태의 오존가스 통로(8)는 다수의 방전영역(27a~27f)에서 발생한 오존가스를 집합시켜서 인출하는 집합 인출수단을 구성하고 있다.

본 실시의 형태에서는 저압전극 방전부를 6등분하고 이에 다른 오존가스 인출공을(28a~28f)의 6개 설치한 것을 표시하였으나, 저압전극 방전부(700)를 2이상의 n등분하고 n개의 오존가스 인출공을 설치해도 된다.

입출부(710)에 형성된 적층방향으로 뻗는 오존가스 통로(8) 및 냉각수 통로 (9)는 매니홀드 블록(23)에 설치된 오존가스 통로 및 냉각수 통로와 각각 직선상이 되도록 연결되고 최종적으로 기대(24)에 설치된 오존가스 출구(11) 및 냉각수 출입구(12)에 연결되어 있다.

발생한 오존가스는 다수의 방전영역(27a~27f)의 중앙부에서 저압전극 방전부(700)내에 설치된 오존가스 통로(8)를 통해서 합류하고 입출부(710)에 설치된 적층방향으로 뻗는 오존가스 통로(8)에 이른다. 한편, 저압전극 방전부(700)내의 전체를 흐르는 냉각수는 입출부(710)의 냉각수 입구 구멍(9a)에서 저압전극(7)에 들어가고, 저압전극 방전부(700)의 전면을 냉각하고, 입출부(710)의 냉각수 출구 구멍(9b)로 빠진다.

저압전극(7)의 한쪽의 면의 측부에 설치된 입출부(710)의 오존가스 통로(8)와 냉각수 통로(9)의 통로 집합구조는, 입출부(710)의 상하에 인접해서 설치한 매니홀드 블록(23)과 같이 형성된 통로 집합구조와 협동해서 적층방향으로 직선상으로 뻗는 오존가스 통로(8)와 냉각수 통로(9)를 형성하고 이 협동해서 형성된 오존가스 통로(8)와 냉각수 통로(9)는 기대(24)에 설치된 오존가스 출구(11) 및 냉각수 출입구(12)에 연결되어 있다.

이와 같이 본 실시의 형태에서는, 저압전극(7) 및 매니홀드 블록(23)내에 오존가스 통로(8)와 냉각수 통로(9)를 형성함으로서 종래 사용되어 왔던 집합 접속구 및 배관부재를 없게 하고, 이들 접속구 배관부재에 의한 스페이스를 삭감함으로써 컴팩트 간소화한 오존발생기를 실현하고 있다.

또 본 실시의 형태에서는, 저압전극(7)을 에칭 또는 기계가공에 의해 수 ㎜이내에서 凹凸가공한 4개의 금속판을 맞부쳐줌으로써 기밀유통 공간을 구성하고, 오존가스 통로(8) 및 냉각수 통로(9)를 기밀 분리시켜서 형성하였으므로 저압전극 (7)의 두께를 얇게할 수가 있고 장치의 소형화를 도모할 수가 있다. 또 냉각수 및 오존가스 인출용 배관이 불필요하게 되므로 조립 분해가 간단히 시행되고 값싼 오존발생기를 제공할 수가 있다.

또, 본 실시의 형태에서는 4개의 금속전극(7a),(7b)가 접합되어 저압전극(7)이 제작되고 있으나 4개이상의 전극이 접합되어 내부에 오존가스 통로(8) 및 냉각수 통로(9)가 형성되도록 해도 된다.

또, 본 실시의 형태에서는 저압전극(7)과 유전체판(5)과의 사이에 방전영역 (27a~27f)를 설치하고, 저압전극(7)내에 오존가스 통로(8)를 형성하고 있으나, 고압전극(3)과 유전체판(5)사이에 방전영역을 두고, 고압전극(3)내에 오존가스 통로를 형성해도 된다.

또, 본 실시의 형태에서는 고압전극(3)과 저압전극(7)과의 사이에 무성(유전체 베리어)방전에 필요한 유전체판(5)을 설치하고 그리고 이 유전체판(5)과 저압전극(7)사이에 스페이서를 배치해서 방전영역(27a~27f)를 설치하고 있다.

그러나 고압전극(3)과 유전체판(5)과의 사이에 스페이서를 배치해서 방전영역(27a~27f)를 설치해도 된다.

도 10은 고압전극의 상면도, 도 11은 고압전극의 정면도, 도 12는 고압전극의 측면도이다. 고압전극(3)은 스테인레스 강판등의 도전성 박판으로 되고, 그 일부는 급전단자(4)로 돌출해있다. 고압전극(3)은 구형 평판상의 재료로부터 불필요한 부분이 기계가공에 의해 삭제되어서 한쪽면에 6개의 평판상의 철부(凸部)(3a~3f)가 혀성되어 이다. 즉 양측면에서 13개의 철부(3a~3f)가 형성되어 있다. 철부(3a~4f)의 정면의 평탄부에 전극면이 형성되어 있다. 상술한 6개의 방전영역(27a~27f)는 첫째는 고압전극(3)의 6개의 철부(3a~3f)에 따라 형성되어 있다.

각각의 철부(3a~3f)는 4각이 둥굴게 개략 정방형상으로 형성되어 있다. 6개의 철부중 4개의 철부(3a),(3c),(3d),(3f)는 고압전극(3)의 미귀퉁이에 2변을 일치시켜서 형성되어 있다. 다른 2개의 철부(3b),(3e)중 철부(3b)는 철부(3a),(3c)사이에 설치되어 있다. 또 철부(3e)는 철부(3d),(3f)사이에 설치되어 있다. 인접한 철부(凸部)는 각각 소정의 간격만큼 떨어져 있다. 이 간격에 대해서는 후에 언급한다.

각각의 철부(凸部)(3a~3f)의 주면을 동일한 평편상에 존재하도록 형성되고, 또 각각 고정밀도의 평탄도를 갖도록 형성되어 있다. 도 11은 정면도 및 도 12의 측면도에서 알다시피 각각의 철부(3a~3f)의 외주부는 단면 원호상으로 깎여져 매끄러운 형상을 하고 있다.

구형 평판상의 고압전극(3)의 한쪽의 일변에는 급전단자(4)가 설치되어 있다. 급전단자(4)는 철부(3a~3f)와 같이 기계가공에 의해 깎여져 형성되어도 되고 또 작은 판상부재편이 용접, 나사고정등에 의해 접합되어 된다.

상술한 6개의 방전영역(27a~27f)은, 철부(3a~3f)가 형성되어 있는 영역에 발생한다. 철부(3a~3f)수평면내 길이방향의 변의 길이와 이에 직교하는 변의 길이의 비(수평면내의 종횡비, 즉 애스펙트비, 이후는 애스펙트비라고 한다)는 대략 1:1로 되어 있다.

즉, 개략 정방형상으로 되어 있다. 이때문에 상술한 6개의 방전영역(27a~ 27f)의 애스펙트비도 대략 1:1이 된다. 상술한 6개의 방전영역(27a~27f)의 애스펙트비도 대략 1:1이 된다. 애스펙트비를 1:1로 하는 방전영역의 중심에 오존가스 인출공을 만들면 오존가스 인출공을 중심으로 한 경방향의 가스의 흘러들어가는 것을 균일하게 할 수가 있다.

방전영역의 아스펙트비를 여러가지로 변경하면서 오존농도 및 오존발생효율을 측정한 결과, 아스펙트비가 1.5:1.0이내이면 오존가스 인출공을 중심으로 하는 경방향의 가스유입시의 가스유속 V(또는 유량 Q)의 분포가 수평면내의 종횡방향에서 큰차가 없는 것이 된다. 이결과, 오존농도 및 오존발생효율 80%이상 확보하는 것이 확인되고 기타 현저한 성능저하는 보이지 않았다. 한편, 아스펙트비가 1.5:1.0을 초과하면 현저하게 오존농도 및 오존발생효율의 저하가 보이고 면적증가의 효과가 적어지는 것이 확인되었다.

일반적으로, 방전영역이 하나의 큰 면적의 것이 되면, 방전영역의 중앙부와 주변부에서 방전전력 밀도의 흐트러짐이 커지고, 오존농도 및 오존발생효율이 저하한다. 여기서 소정의 오존농도 및 오존발생효율을 얻을 수 있는 방전영역의 면적인 최대 허용 방전면적에 대해 언급한다. 방전영역이 이 최대 허용 방전면적 보다 작으면 오존농도 및 오존발생효율이 좋아지고 한편, 방전영역이 이 최대 허용 방전면적 보다 크면 오존농도 및 오존발생효율이 극단적으로 나빠지고, 장치는 소정의 성능을 유지할 수가 있다.

최대 허용 방전면적은 방전영역의 형상(아스펙트비)에 의해 다소 다르다. 형상의 변화에 따라 최대 허용 방전면적이 최대가 되는 것은 방전영역의 중앙부에 오존가스 인출공이 있고, 또 방전영역이 원혀으이 경우이다. 방전영역이 원형이면 원료가스가 원주의 주위에서 들어가고 중앙부에 설치한 오존가스 인출공으로 흘러, 원료가스의 흐름이 방전영역의 주위의 어느 곳에서 들어가도 균일해지기 때문이다.

장방형의 방전영역의 경우, 가령 최대 허용 방전면적 이하의 경우라도, 아스펙트비가 나빠지면 방전영역에서의 오존가스 인출공을 중심으로 하는 경방향의 가스의 흘러드는 흐름이 불균일하게 되고, 가스 흐름이 늦은 부분에서는 방전공간이 가스온도가 오르고 오존발생 능률이 저하한다. 그리고 장치 전체의 오존발생성능이 나빠진다.

최대 허용면적은 아래식에 의해 구할 수가 이다. 즉 최대 허용 방전면적 SO[㎠]는 방전영역의 갭장을 d[m] 방전가스 압력을 P[MPa]

(P[MPa]-7500(0.1+P)[(Torr]=P[Tott])

방전전압을 Vp[V], (또 방전파형을 교류이고, 여기서 말하는 방전전압은 교류파형의 피크치를 표시하므로 부호로써 Vp를 사용한다)

방전전력 밀도를 W[W/㎠]로 했을때

SO = (A ×d ×P ×Vp) / W (식1)

A : 비례정수

의 식에서 구할 수가 있다.

여기서, A는 방전영역의 형상(아스펙트비)에 의해 결정되는 비례정수이고, 방전영역의 형상에 의해 10~30정도의 범위에서 변화한다.

그리고 본 실시의 형태의 방전영역 27a~27f에 관해서는 방전영역의 갭장이 0.01[㎝], 방전가스 압력이 0.25[MPa], 방전전압이 5000[V], 방전전력 밀도가 1[W/㎠]로 되어 있다. 여기서 비례정수를 가령 20이라고 하면, 최대 허용 방전면적 SO는 SO = (20 ×0.01 ×0.25 ×5000) / 1.0 = 250㎠가 되고, 250㎠라고 구해진다. 이 최대 허용 방전면적 SO이내로 하는 것에 더해, 오존장치의 전체 구성에 따라 본 실시의 형태의 각각 하나의 방전영역 27a~27f의 면적은 S는 75㎠(Φ200)로 하고 있다. 이 면적의 설정은 하나는 고압전극(3)의 철부(3a~3f)의 면적은 S를 75㎠로 하는 것에 의해 설정되어 있다. 또 방전영역(27a~27f)의 면적 S는 이 고압전극(3)의 철부(3a~3f)의 면적에 따르는 외에, 후에 상세하게 말하는 유전체판의 표면에 형성된 도전성막의 면저에도 관계한다.

상술한 바와 같이 유전체 베리어 방전(무성방전)에서는 일반적으로는 방전전압의 증대에 비례해서 전극면에서 균일하게 전력밀도가 커지는 방전이나 실제로는 방전 갭 형성시의 치수 오차등의 원인으로 방전영역의 보다 간격이 작은부분에서 방전이 시작되고, 이 간격이 작은부분에서 전력밀도가 높아진다. 그리고 방전영역이 커지면 전극면에서의 전력밀도 분포에서 교차가 커지고, 오존발생 능력저하의 원인이 된다. 방전영역 하나의 큰 면적의 것이 되면, 방전영역의 중앙부(일반적으로 방전영역에서 간격이 가장 작은부분이 되는 일이 많다)와 주변부로 방전전력 밀도의 교차가 커져버린다. 또 방전영역이 하나의 큰 면적의 것이 되면, 구형의 전극의 형상에 따라서는 아스펙트비가 1:1보다 크게 동떨어진 값이 된다. 이 방전전력 밀도와 아스펙트비의 이상에서 떨어진 값은 오존발생효율의 저하나 오존농도의 저감을 발생하는 원인이 된다.

이 문제를 해소하기 위해, 본 실시의 형태에서는, 방전영역을 6개의 방전영역(27a~27f)으로 이루고 있다. 상술한 고압전극(3)에 설치된 6개의 철부 3a~3f는, 이 방전영역 27a~27f에 대응하고 있다. 본 실시의 형태에서는 이와 같이 해서 방전영역을 최적 방전면적 SO이내로 제한하고, 또 최적 방전영역의 아스펙트비를 일정치이내로 확보하고, 또 오존가스 인출공의 위치를 분산해서 배치하고 있다.

상술한 최대 허용 방전면적 SO의 관계식(식 1)에서 방전전압 Vp는 아래의 식에 구할 수가 있다.

방전전압 Vp는

방전영역 갭장을 d[㎝]

방전가스 압력을 p[Torr]

로 했을때

Vp = B ×p ×d

B : 비례정수

의 식에 의해 구할 수가 있다.

여기서, B는 방전전압치로 환산하기 위한 비례정수로 실시의 값은 188정도이나, 방전가스중 전극의 재질에 의해 약간 다르다.

여기서 상술한 식(1)을 방전영역 갭길이를 d[m]로 방전가스 압력을 [Torr]을 사용해서 개서하면

SO = (A ×d ×p ×Vp) / W (식 1)

= A ×d ×(p/7500 - 0.1) ×B ×p ×d/W

= {A ×B/7500(p ×d)2/W} - {A ×B ×(p ×d)×d/W}

={0.5 ×(p ×d)2/W} - {376.0 ×(p ×d) ×d/W} (식 3)

가 된다.

방전영역 갭길이 d의 최소치 0.00㎝는, 전극면의 기계공작 정밀로 결정되는 값이나, 전극면을 가공오차 ±10㎛이하로 제작하면, 전극의 가공 코스트가 증대하는 요인이 되고, 한편, 방전영역 갭길이 d를 0.001㎝로 하고, 전극면의 가공오차를 ±10㎛이상으로 하면, 방전갭의 정밀도가 ±10%이상이 되고, 방전 갭의 흐트러짐에 의한 오존성능의 저하를 토래한다.

도 13은 적 p ×d와 방전전압의 관계를 표시하는 특성도이다. 또 도 14는 방전전압과 고전압의 절연거리와의 관계를 표시하는 특성도이다. 또 도 15는 적 p ×d의 값을 가변으로 한 경우의 적 p ×d와 방전 셀의 용적비와의 관계의 한예를 표시하는 특성도이다.

도 16은 방전전력 밀도를 가변으로 한 경우의 방전전력 밀도의 방전 셀의 용적비와의 관계의 한예를 표시하는 특성도이다. 각 도면 모두 실장치를 측정하거나 또는 측정한 값으로부터 연산해서 얻어진 데이터에 따른 것이고 각 도면 모두 흑사각으로 표시된 영역은, 각각 효율이 좋은 영역이다.

방전영역 갭길이 d의 증가나 방전가스 압력 p의 증가는 적 p ×d의 값을 크게 하게 되어, 도 13에 표시한 바와 같이 오존을 발생시키기 위한 방전전압이 높아진다.

또, 방전전압이 높아지면 도 14에 표시한 바와 같이 장치내에서의 절연거리를 크게 확보해야 하며, 이 때문에 오존장치의 용적이 커지고, 전원도 큰 것이 필요하게 된다.

또, 도 15는 방전전력 밀도를 일정하게 해서 적 p ×d의 값을 변경했을 때의 방전 셀의 용적비를 절연거리의 확보를 고려해서 개산 산출한 그래프이다. 적 p ×d의 값이 예를 들면 20Torr ·㎝로부터 50Torr ·㎝가 되면, 방전 셀의 용적비가 2.5배가 되고, 방전전압 Vp도 9.5kV이상이 된다. 그리고 그 이상이 되면, 고전압의 규제나 고압력 용기의 규제등의 제약조건이 발생하고, 제작 코스트가 대폭적으로 증대하는 요인이 된다.

또, 도 16은 적 p ×d의 값을 일정하게 해서 방전전력 밀도를 변경했을때의 방전 셀의 용적비를 개산 산출한 그래프이다. 방전전력 밀도가 0.3W/㎠로부터 4W/㎠이 되면, 방전 셀의 용적비를 약 0.3배로 저감할 수 있다. 또 방전전력 밀도는 전극의 냉각능력에 의존해 있고, 4W/㎠이상의 방전이 되면, 방전부의 가스온도가 급격하게 높아지고 오존의 발생성능을 급격하게 나쁘게 하므로, 소정의 오존발생략을 확보하는 것이 곤란해진다. 그리고 도 16에서 아는 바와 같이 1W/㎠~3W/㎠의 범위가 가장 장치로서 효율이 좋은 영역인 것을 알 수 있다.

이상과 같이 실제의 장치에서의 지견으로부터 본 실시의 형태의 오존발생기에서는 방전영역 갭의 길이 d, 방전가스 압력 p,, 양자의 적 p ×d 및 방전전력 밀도 W는 장치의 크기, 용적율, 경제성을 고려하면, 도 13에서 도 16의 흑사각으로 표시된 영역, 즉 아래의 표 1의 범위에서 선택되는 것이 바람직하다.

[표 1]

방전영역 갭길이 d 0.001 ~ 0.06[㎝]

방전가스 압력 p 0.1 ~ 0.4[MPa]

1500 ~ 3750[Torr]

적 p ×d 15 ~ 50[Torr ×㎝]

방전전력 밀도 W 0.3 ~ 4[W/㎠]

상술한 식 3과 표 1의 범위에서 최대 허용 방전면적을 연산하면, 아래의 조건을 도출할 수가 있다.

방전영역 갭길이 d 0.06[㎝]이하

적 p ×d 50[Torr ×㎝]이하

방전전력 밀도 W 0.3[W/㎠]이상

이고, 이때의 최대 허용 방전면적은 최대 허용 방전면적 SO 338[㎠]이하가 된다.

이를 실험으로 검중하면, 예를 들어

방전영역 갭길이 d 0.06[㎝]이하

적 p ×d 50[Torr ×㎝]이하

방전전력 밀도 W 0.3[W/㎠]이상

최대 허용 방전면적 SO 3000[㎠]이하

일때, 오존발생효율이 80%였었다. 한편, 이 조건이 허물어지면 현저하게 오존농도 및 오존발생효율의 저하가 나타났다. 즉 면적증가의 효고가 적어지는 것이 확인되었다.

도 17은 유전체판의 상면도, 도 18은 유전체판의 정면도, 도 19는 유전체판의 측면도이다. 오존발생장치는, 오존발생기(100)의 용량화 및 장치의 스페이스 팩터를 좋게하기 위해 구형 단면의 외형으로 되어 있다. 유전체판(5)은 유리나 세라믹등의 재질로 제작되고, 대면적을 확보하는 목적으로 발생기 커버(110)의 수평 단면내에 전역에 퍼지는 개략 구형(장방형)평판상의 형상을 이루고, 고압전극(3)을 양측에서 잡고 있는 구성으로 되어 있다.

유전체판(4)은 구형 평판상을 이루고, 고압전극(3)과 접촉하는 쪽의 며에 6개의 도전성막(5a~5f)가 형성되어 있다. 각각의 도전성막(5a~5f)는 4각이 둥글게 되어 있는 개략 정방형상으로 형성되어 있다. 즉 각각의 도전성막(5a~5f)는 아스펙트비가 대략 1:1로 되어 있다. 각각의 도전성막(5a~5f)는 고압전극(3)의 철부 (3a~3f)에 대응한 위치에 설치되고, 이 철부(3a~3f)와 대략 같은 형상으로 되어 있다. 인접한 도전성막은 가각 소정의 간격만큼 끼워져 있다. 각각의 도전성막 (5a~5f)의 주면은, 동일한 평면상에 존재하도록 형성되고, 각각 고정밀도의 평탄도를 갖도록 형성되어 있다. 또 인접하는 도전성막의 사이에는, 원료가스가 각각 방전영역(27a~27f)에 균등하게 흐르도록 대소의 원료가스 균등 공급공(5g),(5h)가 뚫려 있다.

이 도전성막(5a~5f)의 크기도 상술한 6개의 방전영역(27a~27f)의 크기에 관계된다. 즉 6개의 방전영역(27a~27f)의 크기는, 고압전극(3)의 철부(3a~3f)의 크기와 이 도전성막(5a~5f)의 크기에 의해 결정된다.

이와 같이 해서 유전체판(5)의 표면에 직접 도전성막(5a~5f)를 형성하고, 이 도전성막(5a~5f)를 통해서 유전체판(5)과 고압전극(3)과 접촉한다. 즉 고압전극 (3)의 철부(3a~3f)와 유전체판(5)의 도전성막(5a~5f)가 접촉한다. 이같은 구성으로 함으로써 고압전극(3)의 철부(3a~3f)의 표면과 도전성막(5a~5f)의 표면과의 사이에서 일부분의 접촉불량이 있어도 도전성막(5a~5f)와 고압전극의 전위는 동전위가 되고, 일부분의 접촉불량에 의한 부정방전이 발생하는 일이 없어지고, 오존발생기(100)의 효율저하가 방지되고 오존발생장치의 수명도 길어진다.

유전체판(5a~5f)가 형성된 면과 반대측의 면, 즉 유전체판(5)의 저압전극(7)측(방전영역측)면에 방전영역(27a~27f)를 형성하기 위한 스페이서(13)가 설치되어 있다.

스페이서(13)는 아스펙트비가 1:1의 대단히 얇은 공간을 형성한다. 본 실시의 형태에서는 스페이서(13)는 0.1㎜두께의 가늘고 긴 봉상태 또는 원판상을 이루고 있다.

스페이서(13)는, 예를 들면, 판상의 유전체판(5)을 기계가공해서 주위를 깎음으로 해서, 스페이서(13)가 상대적으로 凸형상으로 깎아줌으로서 형성되어 있다. 이와 같이, 유전체판(5)과 스페이서(13)를 하나의 재료로부터 일체로 깎아냄으로서 유전체판(5)과 스페이서(13)를 따로 따로 제작해서 접합하는 순서와 비교해, 스페이서(13)단체의 부품이 없어져 부품점수가 감소하고, 또 스페이서(13)의 위치결정 고정이 불필요하게 되어 오존발생기의 조립이 쉬워진다.

이상과 같이, 양주면에 각각 6개의 철부(3a~3f)가 형성된 고압전극(3)의 양측에 1측면에 도전성막(5a~5f)가 형성되어, 타측면에 스페이서(13)가 설치된 2개의 유전체판(5)이 각각 철부(3a~3f)에 도전성막(5a~5f)를 접촉시켜서 고압전극(3)을 끼고 있도록 배치되고, 또 그 양면에 각각 저압전극(7)이 배치되어 있다. 그리고 유전체판(5)과 저압전극(7)과의 사이에 스페이서(13)에 의해 6개의 방전영역 (27a~27f)이 형성된다. 그리고, 이와 같이 겹쳐진 고압전극(3), 저압전극(7), 유전체판(5) 및 스페이서(13)에 의해 전극모듈(102)이 구성되고, 이 전극모듈(102)이 다수 적층되고, 한편, 저압전극(7)의 입출부(710)의 상하간에 매니홀드 블록(23)각각 배치되고, 이들의 체결볼트(21a),(21b)에 의해, 소정의 체결력으로 기대(24)에 결착되어 있다.

다음 동작에 대해 설명한다. 고압전극(3)과 저압전극(7)에 교류, 고전압을 인가하면, 방전영역(27a~27f)에서 무성(유전체 베리어)방전이 발생한다. 이때 방전영역(27a~27f)에 산소가스를 포함하는 가스(원료가스)를 통하면 산소가 변환되어 오존이 발생한다. 발생기 커버(110)에 충만된 원료가스는 도 2중 파선 화살표로 표시하는 것과 같이 각 방전영역(27a~27f)의 전주위로부터 중심방향으로 향해 진입한다. 산소가스는 저압전극(7)과 유전체판(5)과의 사이에 형성된 방전영역 (27a~27f)를 통과하고, 그 사이에 오존으로 변환된다. 본 실시의 형태에서는, 유전체판(5), 고압전극(3) 및 양자간에 형성된 방전영역(27a~27f)은, 각각 개략 정방형상을 하고 있다. 그리고 원료가스는 정방형의 전주위로부터 중심을 향해 흘러 방전영역(27a~27f)에서 오존가스(오존화 산소가스)가 된다.

오존가스를 효율좋게 발생시키는데는, 대단히 두께가 얇은 공간인 방전영역 (27a~27f)을 정밀도 좋게 보존할 필요가 있다. 전극모듈(102)의 적층체를 전극누름판(22)과 기대(24)사이에 한쪽에 매니홀드 블록(23)을 배치해서 적층방향으로 관통하는 다수의 체결볼트(21a),(21b)에 의해 고정시킴으로서 소정의 공극 정밀도가 얻어지도록 하고 있다.

그리고, 방전영역(27a~27f)는, 저압전극(7)의 표면에 배치한 방전영역 제작용의 스페이서(13)에 의해 형성되고 있다. 즉 방전영역(27a~27f)의 두께(적층방향의 높이)는 이 방전영역 제작용의 스페이서(13)에 설정하고 있다. 이 방전영역 제작용의 스페이서(13)의 높이를 균일하게 가공하는 것과 체결볼트(21a),(21b)로 각 전극모듈(102)을 소정의 힘으로 체결함으로써, 방전영역(27a~27f)의 정밀도를 확보하고 있다.

오존가스를 효율좋게 생성하는 또 하나의 수단으로서, 방전영역(27a~27f)내의 온도를 내리는 방법이 있다. 전극으로서 고압전극(3)과 저압전극(7)이 설치되어 있고, 이 양전극을 물 또는 가스등으로 냉각하는 방법이 생각된다.

물과 가스의 냉각효과는 물이 크나, 물을 사용하는 경우 고압전극(3)에는 고전압이 인가되므로 냉각수의 전기전도율을 작게(이온교환수를 사요하는 등)할 필요가 있다. 한편 가스를 사용하는 경우는 그 필요는 없으나 구조가 복잡, 소음이 크고 또는 냉매의 열용량이 작은등 일장 일단이 있다.

본 실시의 형태에서는, 저압전극(7)에 인접해서 방전영역(27a~27f)이 형성되어 있고, 저압전극(7)내에 냉각수 통로(9)를 설치함으로서, 방전영역(27a~27f)을 냉각하고 있다.

또, 고압전극(3)을 냉각하기 위해 저압전극(7)내에 냉각수 통로(9)를 설치하고, 이것으로서 고압전극(3)의 열을 방열하는 구성으로 하고 있다. 고압전극(3)에서 발생한 열은, 냉각수로 히트싱크된 저압전극(7)에 의해 냉각된다.

이와 같이 방전영역(27a~27f)과 고압전극(3)을 동시에 냉각함으로서 방전영역(27a~27f)의 가스온도를 낮게 유지할 수 있다.

본 실시의 형태에서는, 저압전극(7)에 냉각수를 흘려줌으로서 방전영역 (27a~27f)내의 가스온도를 내리고 있다. 생성된 오존가스는, 저압전극(7)내의 오존가스 통로(8)를 통해고 저압전극(7)의 측부를 통해서 또 적층된 입출부(71)와 매니홀드 블록(23)이 형성하는 오존가스 통로(8)를 통해서 기대(24)에 설치된 오존가스 출구(11)에 이른다.

한편, 냉매로서의 냉각수는, 기대(24)에 설치된 냉각수 입구(12)로부터 오존발생기(100)내에 들어가고, 적층된 입출부(710)와 매니홀드 블록(23)이 형성하는 냉각수 통로(9)를 통과하고 입출부(710)의 냉각수 입구공(9a)으로부터 저압전극(7)에 들어가고, 저압전극 방전부(700)의 전면을 순횐한 수, 입출부(710)의 냉각수 출입공(9b)을 거쳐, 입출(710)와 매니홀드 블록(23)이 형성하는 냉각수 통로(9)를 통과하고, 기대(24)에 설치된 냉각수 출구(12)로부터 밖으로 나간다.

그리고, 본 실시의 형태에서는, 고압전극(3)을 저압전극(1)으로 냉각할 수 있는 구성으로 하였으므로, 저압전극(7)에 흐르는 냉각수의 전기전도율을 작게할 필요는 없고, 일반적인 수도수정도의 것을 사용할 수가 있다. 이 때문에 냉각수를 값싼 것으로 할 수가 있다.

이러한 것으로부터 본 실시의 형태에서는, 방전영역(27a~27f)의 냉각효율을 향상시켜, 또 방전영역(27a~27f)의 온도를 양호하게 내릴수 가 있다. 이로써 오존발효율을 저하시키지 않고 방전전력 밀도를 올릴수 가 있고, 전극모듈(102)의 수의 감소가 가능해지고 장치으 소형화 및 저가격화를 도모할 수가 있다. 또 고압전극 (3)을 저압전극(7)을 통해서 냉각하므로, 냉각수로서 전기전도율이 작은 이온교환숟등을 사용하지 않아도 가능하고, 일반의 수도물 정도의 냉각수를 사용할 수가 있다. 이 때문에, 전기전도도의 감시장치나 이온교환수의 순환설비등이 불필요하게 되고, 장치의 구성수의 삭감에 의한 저가격화나, 유지비용의 저감을 도모할 수가 있다.

본 실시의 형태에서는 오존발생기(100)의 오존발생량(용량)을 크게하기 위해 하나의 전극모듈(102)의 방전면적을 크게 하고 또 그 전극모듈(102)을 다단으로 적층해서 대용량화를 실현할 수가 있다. 또, 오존발생기(100)의 스페이스 팩터를 개선시키는 관점에서 하나의 전극모듈(102)의 형상은 장방형상으로 하고 있다.

이와 같이, 하나의 전극모듈(102)의 면적을 크게하는데 대응해서, 방전영역의 면적도 단순히 크게해서 전극모듈(102)의 전면에 방전영역을 형성하고자 하면, 중앙부와 주변부에서 방전전력 밀도의 차가 크게되어 버린다. 또 방전영역이 커지면 원료가스를 방전면에서 균등하게 흘릴수 가 없다는 등의 문제점이 생긴다.

방전전력 밀도의 흐트러짐이나 원료가스를 불균일의 문제점이 생기면, 온존농도가 저하하고, 또 오존발생효율이 나빠진다. 또 오존발생기(100)의 스페이스 팩터를 좋게하고자 전극형상을 장방형의 평판으로 하면, 방전영역도 장방형상으로 하기 위해 아스펙트비가 1:1에서 크게 벗어나게 되어 방전영역내에서의 가스유량 분포가 더욱 악화하므로, 또다시 오존농도가 저하하고, 또 오존발생효율이 나빠진다.

본 실시의 형태에서는, 전극형상을 장방형으로 하고, 하나의 전극에 대한 방전영역을 크게 하였으나, 고압전극(3)에 6개의 철부(3a~3f)를 형성함ㅇ르ㅗ서, 이 큰 방전영역을 6개의 작은 방전영역(27a~27f)으로 분할하고, 각각의 방전영역 (27a~27f)의 대략 중앙의 위치가 되는 저합전극(7)의 주면에 오존가스 인출공 (28a~28f)를 설치하였다.

이러한 구성으로 함으로서, 고압전극(3)에 6개의 철부(3a~3f)에 대향하는 부분의 방전영역만 방전이 생기므로, 하나의 방전영역의 아스펙트비와 방전영역 증대의 문제를 개선할 수가 있다. 그리고, 원료가스는 방전영역(27a~27f)의 전주위로부터 공급되고, 각 영역의 중앙부의 저압전극(7)에 설치된 오존가스 인출공 (28a~28f)으로부터 인출된다.

이 때문에, 각 방전영역에서 대략 균등하게 원료가스를 흘릴수 있게 된다.

하나의 전극모듈(102)에서 발생한 오존가스는 저압전극(7)의 입출부(710)에 적층방향으로 관통해서 설치된 오존가스 인출공(28a~28f)에 집합시켜 여기서 인출할 수 있고, 또, 저압전극(7)을 냉각하는 냉매로서의 냉각수는 입출부(710)에 설치된 냉각수 입구공(9a)으로부터 공급되고, 저압전극(7)내를 순환해서 저압전극(7)을 냉각한 후, 입출부(710)에 설치된 냉각수 출구공(9b)으로 되돌아간다.

본 실시의 형태에서는 방전영역을 6개의 영역(27a~27f)으로 분할하기 위해, 고압전극(3)의 인접하는 철부(3a~3f)간의 거리를 약 3㎜로 하였다. 또 유전체판 (5)이 인접한 도전성막(5a~5f)간의 거리도 약 3㎜로 하였다. 그러나, 거리를 여러가지로 변경하면서 실험을 하면 1.5㎜이상 피우면 충분한 것을 알 수 있었다. 한편 1.5㎜이하로 되면, 인접하는 방전영역(27a~27f)간의 공간에서 부정방전이 발생하였다. 그리고 부정방전에 의한 전극의 손상이나 오존발생효율의 저하등의 불편함이 생겼다.

본 실시의 형태에서는, 각 방전영역(27a~27f)의 중앙부로부터 저압전극(7)내에 설치된 오존가스 통로(8)를 경우해서 저압전극(7)의 단부에 설치도니 입출부 (710)로부터 오존가스를 인출할 수 있도록 하고 있다. 이 때문에, 각 방전영역 (27a~27f)에서 발생한 오존가스는 그대로 인출할 수가 있고, 종래 장치와 같이, 오존가스부와 원료가스부를 떨어지게 하는 구조를 둘 필요는 없고, 종래 장치에서의 오존가스에 원료가스가 혼입해서 인출하는 오존농도가 저하한다는「가스의 쇼트패스」현상을 방지할 수 있고, 고농도의 오존가스를 인출할 수가 있다.

또, 제1의 전극으로서의 저압전극(7)은 주면이 전극을 이룬 내부에 오존가스 통로(8) 및 냉매통로로서의 냉각수 통로(9)가 형성된 구형 평판상의 전극방전부 (700)와, 전극방전부(700)의 어느 한변의 측부에 설치되어 오존가스 통로(9)의 가스 인출구(8a) 및 냉각수 통로(9)의 냉각수 입구(9a), 냉각수 출구(9b)가 형성된 입출부(710)를 가지므로, 오존가스 인출용의 배관 및 냉매의 공급, 배출을 위한 배관을 간소하게 할 수가 있다.

또, 본 실시의 형태에서는 평판상의 제1의 전극(7)과, 제1의 전극(7)의 주면에 대향하는 평판상의 제2의 전극(3)과 제1의 전극(7)과 제2의 전극(3)과의 사이에 설치된 평판상의 유전체판(5) 및 방전영역을 형성하는 스페이서(13)를 갖는 전극모듈(102)이 다수적층되고, 제1의 전극(7)과 제2의 전극(3)사이에 교류전압이 인가되고, 원료가스가 주입된 방전영역에 방전을 발생시켜서 오존가스를 발생해 제1의 전극(7)은 방전영역에 대향하는 전극면과 측부와의 사이에 방전영역에서 발생한 오존가스를 인출하는 오존가스 통로(8)가 형성되고, 오존가스 통로(8)를 중심으로 한 경방향의 유속분포를 대략 균일화하기 위해 제1의 전극의 방전영역내에 여러개의 오존가스 통로를 분산배치하고, 여러개의 오존가스 통로(8)는 제1의 전극(7)의 내부에서 각각의 방전 구간에서 발생한 오존가스를 집합시켜 인출하므로, 오존발생성능을 손상하지 않고 방전영역을 증대시킬 수 있고, 하나의 전극면에 대해 방전영역을 늘려도 오존발생성능을 손상하지 않고 또 신뢰성이 높은 것으로 할 수가 있고, 모듈의 적층구조를 수비게 구축할 수가 있고 오존가스 인출용의 배관을 간단하게 할 수가 있다.

또, 오존가스 통로(8)를 중심으로 한 경방향의 유속분포가 대략 균일하게 되로고 여러개의 오존가스 통로(8)에 대응해서, 방전영역이 제1의 전극(7)과 제2의 전극(3)과의 사이에서 여러개로 분할되어 있으므로, 오존발생성능을 손상하지 않고 또다시 방전영역을 증대시킬 수가 있고, 하나의 전극면에 대해 방전영역을 증가해도 오존발생성능을 손상시키지 않고 또 신뢰성이 높은 것으로 할 수가 있고, 전극면의 평면 정밀도를 고정밀도로 확보할 수가 있고, 모듈의 적층구조를 용이하게 구축할 수가 있고, 오존가스 인출용의 배관을 간소하게 할 수가 있다.

실시의 형태 2.

도 20은, 본 발명의 오존발생기를 구비한 평판적층형 오존발생장치의 다른 예를 표시하는 개략의 단면도이다. 도 21은 도 20의 평판적층형 오존발생장치를 상방에서 본 도면이다. 본 실시의 형태에서는 오존발생기(100)는 대용량화를 도모하는 동시에 오존발생장치의 스페이스 팩터를 좋게할 목적으로 장방형 단면의 외형으로 되어 있다.

그리고 본 실시의 형태에서는 오존발생기(100)에 전력을 공곱하는 오존트랜스(200) 및 고주파 인버터(300)가 오존발생기(100)와 평행하게 설치되어 있다. 이 때문에, 오존발생기(100)는 가늘고 긴 구형형상으로 되어 있다.

이에 따라 내부에 수납되는 고압전극(3), 저압전극(7), 유전체판(5)은 실시의 형태 1보다도 더욱 가늘고 긴 구형형상으로 되어 있다. 이 때문에 고압전극(3)과 저압전극97)에 형성되는 방전영역은 3개의 방전영역(27a~27f)으로 분할되어 있다. 이에 따라, 고압전극(3)에 설치되는 철부가 유전체판(5)에 설치되는 도전성막도 3개로 형성되어 있다.

기타의 구성은 실시의 형태 1과 같다.

또 도 21, 도 22, 도 27의 오존발생장치의 저압전극의 구조도에 대해서는 생략하나, 냉각수의 흐르는 방법을 기본적으로는 도 5의 흐름방향과 같다. 또 오존가스 인출공은, 도 5에서는 저압전극(7)내에서 통로가 분기해서 선단부에 오존가스 인출공(28a~28f)이 설치된 구조로 되어 있으나, 도 21, 도 22, 도 27의 오존발생장치의 저압전극의 오존가스 인출공은, 저압전극의 중심선에 따라 설치되어 있고, 통로는 저압전극의 중심선상에 하나를 설치한 구조로 되어 있다. 도 21, 도 22, 도 27의 오존발생장치의 중심선상에 3개가 설치되어 있으나, 반드시 중심선상에 설치할 필요는 없고, 예를 들면 중심선상을 이탈해서 파형상으로 배치해도 된다.

본 실시의 형태의 방전영역은 실시의 1보다 더 가늘고 긴 구형형상으로 되고, 3개의 방전영역(27a~27f)으로 분할되어 있다. 그러나 3개의 방전영역(27a~ 27f)의 아스펙트비는 실시의 형태 1과 같이 개략 1:1로 되어 있다. 이 때문에 오존발생효율의 저하를 방지할 수 있고, 오존농도의 저감을 방지할 수가 있다.

도 22는 본 실시의 형태의 다른 예를 표시하는 도 20의 평판적층형 오존발생장치를 위에서 본 도면이다. 도 21에 표시한 장치는, 방전영역을(27a~27f)으로 3개로 분할한 것이나, 방전영역이 가늘고 길고, 오존가스 인출공(28a~28f)이 1렬로 형성된 경우는 도 22에 표시한 장치와 같이 방전영역을 분할하지 않고, 방전영역을 아스펙트비가 거의 1이 되도록 등분할 한다고 가정했을 때의 각각의 영역의 중앙에 오존가스 인출공(28a~28f)을 설치하는 것만으로, 오존가스 인출공(28a~28f)을 중심으로 한 경방향의 오존가스의 유속분포를 대략 균일하게 되도록 흘릴수가 있다. 그리고, 도 21의 장치에 대해 손색이 없는 성능을 얻을 수가 있다.

실시의 형태 3.

도 23은 본 발명의 실시의 형태 3의 오존발생기를 구비한 평판적층형 오존발생장치의 정면 단면도이다. 도 23는 도 23의 오존발생장치의 가스 출구측의 측면도이다. 도 25는 도 23의 오존발생장치의 고전압 공급부측의 측면도이다.

도 26은 도 23의 오존발생장치의 오존발생기 모듈의 정면 단면도이다. 도 27은 도 23의 오존발생장치의 모듈의 평면도이다. 도 28은 도 23의 오존발생장치의 오존발생기 모듈의 가스 출입구측의 측면도이다. 도 29는 도 23의 평판적층형 오존발생장치의 오존발생이 모듈의 고전압 공급부측의 측면도이다.

본 실시의 형태의 장치는 원통상의 통용기(1100)을 가지고 있다. 통용기 (1100)는 양단면을 용접에 의해 단면 뚜껑(24a),(24b)으로 덮혀 밀폐구조로 되어 있다. 본 실시의 형태는 가늘고 긴 평판적층형 오존발생기(101)를 모듈대(24c)를 통해서 약 Φ100㎜의 원통상의 통용기(1100)내에 수납시킨 것이다. 냉각수의 출구배관(112a)은, 단면 뚜껑(24a)을 관통해서 외부로 뻗고 있다. 출구 배관(112a)의 단면 뚜껑(24a)을 관통하는 부분의 주위는 중앙부에 구멍이 형성된 배관 갭 C3는 접합부 W7로 접합되어 있다. 이 접합에는 납땜 또는 용접으로 되어 있다. 냉각수의 입구 배관(112b)은 단면 뚜껑(24a)을 관통해서 외부로 뻗어 있다. 입구 배관 (112b)이 단면 뚜껑(24a)을 관통하는 부분의 주위는 중앙부에 구멍이 형성된 배관 갭 C1으로 단면 뚜껑(24a)에 밀폐 고정되어 있다.

출구 배관(112a)과 배관 갭 C1은 접합부 W5로 접합되어 있다.

통용기(1100)에 연통하는 원료가스 취입 배관(1010)에서 원료가스를 공급하고, 통용기(1100)내에 원료가스를 충만시킨다. 이와 같이 해서 원료가스를 연속적으로 공급하고, 오존가스를 오존가스 인출 배관(111)으로부터 인출한다.

오존가스 인출 배관(111)은 단면 뚜껑(24a)을 관통해서 외부로 뻗고 있다. 오존가스 인출 배관(111)이 단면 뚜껑(24a)을 관통하는 부분의 주위는, 중앙부에 구멍이 뚫린 배관 갭 C2에서 단면 뚜껑(24a)에 밀폐해서 고정되어 있다. 오존가스 인출 배관(111)과 배관(111)과 배관 갭 C2는 접합부 W6은 접합되어 있다.

고압부싱(120)은, 단면 뚜껑(24b)을 관통해서 외부로 뻗고 있다. 고압부싱 (120)이 단면 뚜껑(24b)을 관통하는 부분의 주위는 고압급전용 프랜지(120a)에서 단면 뚜껑(24a)에 밀폐해서 고정되어 있다.

도 23, 도 24 및 도 25의 평판적층형 오존발생장치는 가늘고 긴 평판적층형 오존발생기(101)를 모듈대를 통해서 약 Φ100㎜정도의 원통상의 통용기(1100)에 수납하고, 통용기(1100)의 양단부에 오존가스 통로(8)에 연통하는 오존가스 인출 배관(111) 및 냉각수 통로(9)의 냉각수의 입구 배관(112a), 냉각수의 입구 배관(112 b), 출구(9b)가 형성되어 있으므로 오존가스 인출용 배관(111)과 원료가스 취입관 (1010) 및 고압부싱(120)을 설치하고, 냉각수의 입구 배관(112b), 출구 배관(112a)과 오존가스 인출 배관(111)에 배관 갭 C1, C2, C3를 덮어 밀폐 용접을 한다. 또 고압부싱(120)은 고압급전용 프랜지(120a)를 통해서 주위를 밀폐 용접되어 있다. 양단의 단면 뚜껑(24a),(24b)와 원통상의 통용기(1100)는 용접부 W2, W3로 주위를 밀폐 용접하고 있다.

실시의 형태 2의 장치에서는 냉각수의 출입구 배관과 오존가스의 인출 배관 및 고전압 급전단자는 바닥에 설치한 기대면에서 인출하는 구조로 되어 있으나, 본 실시의 형태에서는 장치의 스페이스 팩터, 통용기(1100)와의 조립의 용이성을 고려해서, 단면 뚜껑(24a)에 입구 배관(112b), 출구 배관(112a)과 오존가스 인출 배관 (11)을 설치하도록 하였다.

이와 같이 해서 평판적층형 오존발생장치(101)를 통상의 용기(1100)에 수납함으로서, 오존발생기의 컴팩트화, 대용량화를 도모할 수 있는 동시에, 용기(1100)를 원통용기로 하였으므로 용기의 압력강도를 강하고도 가볍게 할 수가 있다. 또 장치의 조립작업, 용접작업이 쉬워지고 조립라인의 자동화가 쉽게 할 수 있게 된다.

예로써, 종래의 도 29 및 도 50에 표시한 원통형 오존발생기로 Φ100㎜ 길이 500㎜정도의 발생기를 구성하면, 원통관상의 고압전극 공간이 필요없는 공간이 되고, Φ40㎜의 원통관을 6개정도 삽입해서 0.04㎝의 방전 갭을 설치한 구조로 오존을 200g/h정도만 발생시킨다. 이에 대해 본 실시의 형태의 오존발생기는 폭 6㎝, 길이 50㎝의 전극을 6방전면 정도가 되도록 적층구조로 하고, 전극의 냉각구조를 양면 냉각하고, 방전 갭을 0.01㎝로 하고 Φ100㎜ 길이 50㎝의 원통용기(300)로 하면, 오존발생기는 하나의 발생기로 약 0.5㎏/h의 량을 발생하고, 또 고농도의 오존을 발생한다.

실시의 형태 4.

도 30은 본 발명의 실시의 형태 4의 오존발생기를 구비한 평판적층형 오존발생장치으 개략의 종단면도이다. 도 31의 K-K선에 따른 화살표방향 단면도이다. 도 31은 평판적층형 오존발생장치의 횡단면도이고, 도 30의 L-L선에 따른 화살표 단면도이다. 본 실시의 형태는 각 형의 오존발생기를 구비한 평판적층형 오존발생장치고 하나의 용기에 다수의 평판적층형 오존발생기(101a),(101b),(101c),(101d)를 삽입하고, 대용량의 오존발생장치를 실현시킨 것이다. 도면에서, 본 실시의 형태의 장치는, 원통상의 통용기(1100)를 가지고 있다. 통용기(1100)는 양단면을 단면 뚜껑(24a),(24b)로 덮혀서 밀폐구조로 되어 있다. 본 장치는 선반상의 모듈대 (24c)를 가지고 있다.

또 다수의 평판적층형 오존발생기(101a),(101b),(101c),(101d)의 냉각수의 출입 배관(112aa),(112ab),(112ac),(112ad),(112ba),(112bb),(112bc),(112bd)와 다수의 오존가스 인출 배관(111a),(111b),(111c),(111d)를 가지고 있다.

또, 다수의 평판적층형 오존발생기로 분산시키기 위한 분기관을 겸한 냉각수 헤더관 112a-p(여러개의 오존발생 모듈냉매를 분기시켜 송출하는 수단)과 여러개의 평판적층형 오존발생기로부터 집합시키기 위한 집합관을 겸한 냉각수 헤더관 112b-p(여러개의 오존발생 모듈로부터 냉매를 집합시켜서 인출하는 수단)이 설치되어 있다. 그리고, 통용기(1100)에는 장치 전체의 냉각수의 입출구로 입구 배관(112b), 출구 배관(112a)이 설치되고, 또 장치 전체의 오존 인출구(111p)(여러개의 오존발생 모듈에서 오존가스를 집합시켜서 인출하는 수단)과 장치 전체의 원료가스 취입 배관(1010)과 고압부싱(120)(여러개의 오존발생 모듈의 고압전극에 전압을 공급하는 수단)이 설치되어 있다.

본 실시의 형태에서는 하나의 용기(1100)내의 모듈대(24)에 가늘고 긴 평판적층형 오존발생기(101)를 여러개 나란히 설치해 평판적층형 오존발생기(101)의 냉각수의 출입구 배관과 오존가스 인출 배관을 냉각수 헤더관(112b-p),(112b-p)와 오존 인출구(111p)를 통해서 인출하도록 하고 있다.

여러개의 평판적층형 오존발생기(101)를 하나의 통상의 큰 용기에 수납하도록 한 것으로 수 10㎏/h급의 대형 오존발생기가 종래의 1/5이하의 크기로 되고, 콤팩트화를 도모할 수가 있다.

예로써, 본 실시의 형태는 Φ800㎜로 500㎜의 용기(용적 0.25㎤) 600㎜각, 길이 500㎜의 평판적층형 오존발생기(101)가 100개정도 수납된다. 즉 평판적층형 오존발생기(101)로 약 0.5㎏/h정도로 하면, 50㎏/h정도의 대용량의 오존발생장치가 얻어진다. 도 53과 같은 종래의 원통형 오존발생장치에 비해 대단히 작고 대용량으로 고농도 오존발생장치를 실현하는 것이 가능해진다.

실시의 형태 5.

도 32는 본 발명의 오존발생기를 구비한 평판적층형 오존발생장치의 다른 예를 표시하는 개략의 단면도이다.

본 실시의 형태에서는 고압전극(3)의 이면측에 절연과 냉각기능을 겸한 절연판(2)을 설치하고, 또 절연판(2)에 겹쳐서 고압전극 냉각판(1)을 설치하고 고압전극 냉각판(1)을 설치하고 고압전극 냉각판(1)면에 냉매를 흘림으로서, 절연판(2)을 통해서 고압전극(3)을 냉각할 수 있는 구조로 하고 있다.

고압전극 냉각판(1)은 2장의 금속판이 맞붙여서 제작되어 있다. 2장의 금속판의 한쪽 주면에는 미리 하프에칭 또는 기계가공에 의해 깊이 수 ㎜의 단면 ㄷ자형의 홈이 여러개 형각되어 있다. 그리고 2장의 금속판이 홈을 맞보게 붙여서 제작되고 내부에 냉각수 통로가 형성된다. 2장의 금속판은 납땜 또는 핫프래스등으로 겹쳐서 접합되어 내부가 기밀구조로 되어 있다.

고압전극 냉각판(1)의 측부에 설치된 입출부에는, 저압전극(7)과 같이 적층방향으로 뻗는 오존가스 통로 및 냉각수 통로가 형성되어 있다. 여기서 냉각수 통로는, 냉각수 입구(냉매입구)와 냉각수 출구(냉매출구)로 나뉘어서 설치되어 있다.

냉각수 입구 및 냉각수 출구에 연통하는 냉각수 통로는 저압전극(7)과 같이 고압전극 냉각판(1)의 내부에서 대략 전체에 걸쳐 형성되어 있다. 즉 냉각수 통로는, 구형 평판상의 고압전극 냉각판(1)에 중앙부에서 외주부까지 전체에 걸쳐 동심사으로 여여러개 형성되어 있다. 또 인접한 동심상태의 냉각수 통로는 폭이 가는 리브로 칸막이 되어 있다.

입출부에 형성된 적층방향으로 뻗는 오존가스 통로 및 냉각수 통로는 매니홀드 블록(23)에 설치된 오존가스 통로 및 냉각수 통로와 각각 직선상이 되도록 연결되고, 최종적으로 기대(24)에 설치된 오존가스 출구(11) 및 냉각수 출입구(12)에 연결되어 있다.

본 실시의 형태의 오존발생기에서는 저압전극(7)뿐 아니라, 고압전극(3)도 냉각하는 양전극 냉각의 구조로 함으로써, 장치에 주입하는 방전전력 및 밀도를 향상을 도모할 수가 있고 또 장치의 콤팩트화를 도모할 수도 있다. 또 고압전극(3)은 절연판(2)으로 전기적으로 절연되어 있으므로 고압전극(3)을 냉각하는 냉각수는 저압전극(7)의 냉각수와 공유할 수가 있다. 또 장치의 배관이 증가하지 않고 양전극 냉각의 구조로 할 수가 있다.

실시의 형태 6.

도 33은 본 발명의 오존발생기를 구비한 평판적층형 오존발생장치의 또다른 예를 표시하는 개략의 단면도이다.

본 실시의 형태는 오존발생장치의 부품수의 삭감, 장치의 원료가스 공간영역의 축소 및 발생기 커버(110)와 기대(24)와의 접합부의 축소 및 발생기 커버(110)의 부착 작업성의 개선을 목적으로 시행된 것이다.

본 실시의 형태에서는, 저압전극(7), 고압전극(3), 유전체판(5) 및 도시하지 않은 스페이서(13)에서 되고, 여러개가 적층된 전극모듈(102)을 소정으 압압력으로 기대(24)측으로 밀어부치는 기능을 발생기 커버(110)에 갖도록 했다. 발생기 커버 (110)는 두께가 얇은 스테인레스 강판을 사용해서 조리개 가공에 의해 제작되고, 천정부내측에 다수의 누름 블록(110a)을 가지고 있다. 누름 블록(110a)을 천정부의 이면에 높이가 소정의 높이가 되도록 관리되어 돌출 설치되어 있다. 그리고 발생기 커버(110)에는 실시의 형태 1의 것이 갖는 개구 주연부에 형성된 체결 고착용의 프랜지가 설치되어 있지 않다.

한편, 전극 모듈(102)이 적층해서 된 오존발생기 전극(101)을 올려놓은 기대 (24)의 주위에는 전주에 걸쳐 단면 L자형의 L자부재(24a)가 납땜에 의해 부착되어 있다. 그리고, 발생기 커버(110)는 오존발생기 전극(101)에 씌워져 오존발생기 전극(101)을 덮는 동시에 누름 블록(110a)에서 적층된 전극 모듈(102)을 상방에서 기대(24)측으로 압압한다. 그리고 발생기 커버(110)의 개구 주연부와 기대(22)의 외주부에 설치된 L자부재(24a)가 접합에 의해 접합되고 또 그 주위부분에 납땜재료가 흘러 납땜 또는 용접이 되어 일체구조로 되어 있다. 그리고 발생기 커버(110)와 기대(24)와는 내부에 밀폐공간을 형성하고 있다.

이같은 구성의 오존발생기에서는 장치의 콤팩트화를 도모할 수 있는 동시에 부품수의 삭감 및 조립 작업공정의 개선을 할 수가 있다.

실시의 형태 7.

도 34는 본 발명의 오존발생기의 또다른 예를 표시하는 저압전극의 모식도이다. 본 실시의 형태의 저압전극(7)은 은 주면이 전극을 이루고 내부에 오존가스 통로(8) 및 냉각수 통로(9)가 형성된 구형 평판상의 저압전극 방전부(1700)와, 저압전극 방전부(1700)의 한쪽의 변의 측부에 설치되고 오존가스 통로(7)의 가스 인출구(8a) 및 냉각수 통로(9)의 냉각수 입구(냉매입구)(9a), 냉각수 출구(냉매출구) (9b)가 형성된 입출부(1710)를 갖는다. 저압전극 방전부(1700)에 설치된 냉매 통로로서의 냉각수 통로(9)는 냉매로서의 냉각수가 저압전극 방전부(1700)의 전체를 샅샅이 순회하도록 저압전극 방전부(1700)의 전체에 걸쳐 형성되어 있다.

저압전극 방전부(1700)와 입출부(1710)와의 사이에는 목이 좁은 부분(1720)이 설치되어 있다. 이 부분(1720)은 저압전극 방전부(1700)와 입출부(1710)가 각각 체결볼트(21a)와 체결볼트(21b)로 체결될 때에, 저압전극 방전부(1700)와 입출부(1710)의 어느 것인가에서 발생하는 변형이 다른쪽의 체결력에 영향을 주지 않도록 강성이 작은 부분으로서 형성되어 있다.

저압전극(17)은, 도시하지 않은 2개의 금속전극이 맞붙여져서 제작되어 있다. 각각의 금속전극의 한쪽 주면에는 미리 하프에징 또는 기계가공에 의해 깊이 수 ㎜의 단면 ㄷ자형의 홈이 여러개 형각되어 있다. 그리고 2개의 금속전극이 홈을 서로 보도록 맞붙여져서 제작되어 내부에 오존가스 통로(8)와 냉각수 통로(9)가 형성된다. 즉, 각각의 금속전극의 한쪽 주면에는 오존가스 통로(8)가 형성되기 위한 단면 ㄷ자형의 홈과 냉각수 통로(9)가 형성되기 위한 단면 ㄷ자형의 홈의 양쪽이 형성되어 있다. 2개의 금속전극은 납땜 혹은 핫프래스등으로 겹쳐서 접합되어 내부가 기밀구조로 되어 있다.

기타의 구성은 실시의 형태 1과 같다.

이와 같이, 본 실시의 형태의 제1의 전극으로서의 저압전극(17)은 주면이 홈이 형성된 2개의 금속제의 형판이 홈을 서로 맞보게해서 붙여서 제작되어 내부에 오존가스 통로(8)와 냉각수 통로(9)가 형성되고, 맞붙여진 주면에는, 오존가스 통로 형성용의 홈과 냉매통로 형성용의 홈의 양쪽이 형성되어 있으므로 저압전극917)을 값싸게 제작할 수가 있고, 또 얇은 전극으로 할 수가 있다.

각각의 금속전극은 실시의 형태 1과 같이 주면에 6개의 오존 인출공 (28a~28f)이 천공되어 있다. 각각의 오존 인출공(28a~28f)는 오존가스 통로(8)에 연통되어 있다.

그리고 오존 인출공(28a~28f)으로부터 저압전극(7)내로 진입한 오존가슨느 저압전극(17)내에서 합류하고, 입출부(1710)에 설치된 오존가스 통로(8)로 인도된다.

한편, 냉매로서의 냉각수는 입출부(1710)에 설치된 냉각수 입구(냉매입구) (9a)로부터 저압전극(17)내로 진입하고, 저압전극(17)내를 전체에 걸쳐 순회한 후 입출부(1710)에 설치된 냉각수 출구(냉매출구)(9b)로부터 외부로 나간다.

이와 같은 구성의 오존발생기에서는 제1의 전극으로서의 저압전극(17)은 주면에 홈이 형성된 2개의 금속제의 평판이 홈이 마주보도록 해서 맞붙여져 제작되어 내부에 오존가스 통로(8)와 냉각수 통로(9)가 형성되고, 맞붙여진 주면에는, 오존가스 형성용의 홈의 냉매 통로 형성용의 홈의 양쪽이 형성되어 있으므로 값싸게 할 수 있고 또 얇은 전극으로 할 수가 있다.

실시의 형태 8.

도 35는 본 발명의 오존발생기의 또다른 예를 표시하는 저압전극의 모식도이다. 본 실시의 형태의 저압전극(27)은, 주면이 전극을 이루고 내부에 오존가스 통로(8) 및 냉각수 통로(9)가 형성된 구형 평판상의 저압전극 방전부(2700)와, 저압전극 방전부(2700)의 제1의 변의 측부에 설치되어 오존가스 통로(8)의 가스 인출구 (8a) 및 냉각수 통로(9)의 냉각수 입구(냉매입구)(9a)가 형성된 제1의 입출부 (2710)와, 저압전극 방전부(2700)의 제1의 변과 반대쪽의 제2의 변의 측부에 설치되고 냉각수 통로(9)의 냉각수 출구(냉매출구)(9b)가 형성된 제2의 입출부(2730)를 갖는다.

상술한 실시의 형태 7에서는 하나의 냉각수 통로(9)가 설치되어 있었으나, 본 실시의 형태에서는 2개의 냉각수 통로(9)가 설치되어 있다. 저압전극 방전부 (2700)에 설치된 냉매 통로로서의 냉각수 통로(9)는, 냉매로서의 냉각수가 저압전극 방전부(2700)의 전체를 샅샅이 순회하도록 저압전극 방전부(2700)의 전체에 걸쳐 형성되어 있다.

저압전극 방전부(2700)와 입출부(2710),)(2730)사이에는 각각 목이 접은부 (2720)가 설치되어 있다. 목이 좁은 부분(2720)은 저압전극 방전부(2700)와 입출부(2710),(2730)가 각각 체결볼트(21a)와 체결볼트(21b)로 체결될 때에, 저압전극 방전부(2700)와 입출부(2710),(2730)의 어느 곳에서 발생하는 변형이 다른 쪽의 체결부착력에 영향을 주지 않도록 강성이 작은 부분으로서 형성되어 있다.

기타의 구성은 실시의 형태 1과 같다.

본 실시의 형태의 저압전극(27)에서는 저압전극 방전부(2700)의 제1의 변의 측부에 설치한 제1의 입출부(2710)에 오존가스의 가스 인출구(8a)와 냉각수 입구 (9a)가 형성되고, 저압전극 방전부(2700)의 제1의 변과 반대측의 제2의 변의 측부에 설치한 제2의 입출부(2730)에 냉각수 출구(9b)가 형성되어 있다.

이와 같은 구성의 오존발생기에서는 제1의 전극으로서의 저압전극(27)은 주면이 전극을 이루고 내부에 오존가스 통로(9)가 형성된 구형 평판상의 전극 방전부 (2700)와 전극 방전부(2700)에 제1의 변의 측부에 설치되고, 오존가스 통로(8)의 가스 인출구(8a) 및 냉각수 통로(9)의 냉각수 입구(9a)가 형성된 제1의 입출부 (2710)와, 전극 방전부(2700)의 제1의 변에 대향하는 제2의 변의 측부에 설치되고, 냉각수 통로(9)의 냉각수 출구(9b)가 형성된 제2의 입출부(2730)를 가지므로 냉각수의 흐름이 한방향뿐응로 되어 하프에 에칭의 패턴이 단순화되는 동시에 냉각수가 저압전극(27)내를 통과할 때의 압력손실을 작게할 수 있으므로 장치에 흘리는 냉각수의 유량을 증가시킬 수 있고 냉각능력을 향상시킬 수가 있다.

실시의 형태 9.

도 36은 본 발명의 오존발생기의 또다른 예를 표시하는 저압전극의 모식도이다. 본 실시의 형태의 저압전극(37)은 주면이 전극을 이루고 내부에 오존가스 통로(8) 및 냉각수 통로(9)가 형성된 구형 평판상의 저압전극 방전부(3700)와, 저압전극 방전부(3700)의 제1의 변의 측부에 설치된 오존가스 통로(8)의 가스 인출구 (8a)가 형성된 제1의 입출부(3710)와 저압전극 방전부(3700)의 제1의 변과 반대측의 제2의 변의 측부에 설치된 냉각수 통로(9)의 냉각수 입구(냉매입구)(9a)가 형성된 제2의 입출부(3730)와, 마찬가지로 저압전극 방전부(3700)의 제2의 변의 측부에 설치되고 냉각수 통로(9)의 냉각수 출구(냉매출구)(9b)가 형성된 제2의 입출부 (3740)를 갖는다. 고압전극 방전부93700)에 설치된 냉매 통로로서의 냉각수 통로 (9)는 냉매로서의 냉각수가 저압전극 방전부(3700)의 전체를 샅샅이 순회하도록 저압전극 방전부(3700)의 전체에 걸쳐 형성되어 있다.

저압전극 방전부(3700)와 입출부(3710),(3730),(3740)와의 사이에는 각각 목이 좁은 부분(3720)이 설치되어 있다.

목이 좁은 부분(3720)은, 저압전극 방전부93700)와 입출부(3710),(3730), (3740)가 각각 체결볼트(21a)와 체결볼브(21b)로 체결 고착될 때에 저압전극 방전부(3700)와 입출부(3710),(3730),(3740)의 어느 곳에선가 발생하는 변형이 다른쪽의 체결 고착력에 영향을 주지 않도록 강성이 작은 부분으로 형성되어 있다.

기타의 구성은 실시의 형태 1과 같다.

본 실시의 형태의 저압전극(37)에서는, 저압전극 방전부(3700)의 제1의 변으 측부에 설치한 제1의 입출부(3710)에 오존가스의 가스 인출구(8a)가 형성되어 저압전극 방전부(3700)의 제2의 변의 측부에 설치한 2개의 제2의 입출부(3730),(3740)에 각각 냉각수 입구(9a)와 냉각수 출구(9b)가 형성되어 있다. 또 본 실시의 형태에서는 냉각수 입구(9a)와 냉각수 출구(9b)가 형성된 제2의 입출부는 입출부(3730)와 입출부(3740)의 2개로 분할되어 있으나, 하나로 정리되어도 된다.

이와 같은 구성의 오존발생기에서는, 제1의 전극으로서의 저압전극(37)은 주면이 전극을 이루고 내부에 오존가스 통로(8) 및 냉각수 통로(9)가 형성된 구형 평판상의 전극 방전부(3700)와 전극 방전부93700)의 제1의 변의 측부에 설치되어 오존가스 통로(8)의 가스 인출구(8a)가 형성된 제1의 입출부(3710)와 전극 방전부 (3700)의 제1의 변에 대향하는 제2의 변의 측부에 설치되어 냉각수 통로(9)의 냉각수 입구(9a), 냉각수 출구(9b)가 형성된 제2의 입출부(3730),(3740)을 소유하므로, 오존가스 통로(9)가 설치된 입출부와 냉각수 통로가 설치된 입출부를 분리할 수가 있고 이에 연통하는 오존발생기 외부의 오존가스 배관과 냉각수 배관도 서로 분리할 수가 있어 배관의 작업이 용이해진다.

실시의 형태 10.

도 27은 본 발명의 오존발생기의 또다른 예를 표시하는 고압전극의 상면도. 도 38은 고압전극의 정면 단면도, 도 39는 고압전극의 측단면도이다. 본 실시의 형태의 고압전극(33)에서는 스테인레스 강판등의 도전성 박판을 두장 겹쳐서 접합해서 제작하고 있다. 한장의 도전성 박판은 표면에 다수의 편평상의 철부(凸部), 이면에 다수의 편평상의 요부(凹部)가 형성되도록 프래스 가공되고, 이면끼리가 겹쳐져서 접합된다. 그리고 고압전극(33)에서는 양주면에 각각 6개의 개략 정방형의 철부(33a~ 33f)가 형성되어 있다. 이와 같이 제작된 고압전극(33)은 외형에서는 실시의 형태 1의 고압전극과 개략 같다.

이와 같은 구성의 오조발생기에서는 제2의 전극으로서의 고압전극(33)은 표면에 철부(凸部)가 형성되는 동시에 이면의 철부(凸部)에 대응하는 위치에 철부가 형성된 2장의 금속제의 평판이 요부(凹部)를 서로 맞보게 해서 붙여 제작되어 있으므로, 고압전극(33)을 가볍게 할 수가 있다. 또 재료가 삭감되어 코스트 다운할 수가 있고, 또 더나가서는 분할된 방전영역의 구성을 용이하게 구축할 수가 있다. 또 철부의 정상면의 형상이 대략 정방형이므로 이에 대응해서 형성되는 분할된 방전영역의 아스펙트비를 개략 1:1로 할 수가 있다.

실시의 형태 11.

도 40은 본 발명의 오존발생기의 또다른 예를 표시하는 고압전극의 상면도, 도 41은 고압전극의 정면 단면도, 도 42는 고압전극의 측단면도이다. 본 실시의 형태의 고압전극(43)에서는 스테인레스 강판등의 도전성 박판을 두장 겹쳐서 접합해서 제작하고 있다. 한장의 도전성 박판을 표면에 철부(凸部), 이면에 요부(凹部)가 형성되도록 프래스 가공되고 이면끼리가 겹쳐져 접합되어 있다. 그리고 고압전극(43)에서는 양주면에 각각 6개의 원형의 철부(43a~43f)가 형성되어 있다. 기타의 구성은 실시의 형태 10과 같다.

이같은 구성의 오존발생기에서는, 철부(43a~43f)의 정상면의 형사잉 개략 원형이므로 이에 따라 형성되는 방전영역(27a~27f)도 원형이 된다. 이로 인해, 방전영역(27a~27f)에의 오존가스의 유속을 일정하게 할 수가 있고 오존농도의 저하를 방지하고, 또 오존발생효율을 향상시킬 수가 있다.

또 상술 실시의 형태 10의 고압전극(33)에 형성된 철부(33a~33f)는, 개략 정방형 본 실시의 형태의 고압전극(43)에 형성된 철부(43a~43f)는 원형으로 형성되어 있다.

그리고, 고압전극에 형성되는 철부(凸部)는, 정방형이나 원형으로 한정되지 않고, 정방형과 원형의 중간의 형상이 되어도 되고, 중요한 것은, 아스펙트비가 1.5:1.0이내가 된다는 것이다.

실시의 형태 12.

도 43은 본 발명의 오존발생기의 또다른 예를 표시하는 유전체판의 상면도, 도 44는 유전체판의 정면도, 도 45는 유전체판의 측면도이다. 본 실시의 형태의 유전체판(35)에서는 고압전극(3)과 접촉하는 쪽의 면에 형성된 6ㅐ의 도전성막 (35a~35f)은 원형을 이루고 있다. 이때문에 이 6개의 도전성막(35a~35f)가 대응한 위치에 형성되는 6개의 방전영역(27a~27f)도 개략 원형으로 형성되고, 방전영역내의 오존가스의 유속을 일정하게 할 수가 있고, 오존농도의 저하를 방지하고, 또 오존발생효율을 향상시킬 수가 있다. 또 인접한 도전성막 35a~35f사이에는 원료가스가 각각 방전영역(27a~27f)에 균등하게 흐르도록 대소의 원료가스 균등 공급공 (35g),(35f)가 뚫려 있다.

또, 본 실시의 형태의 유전체판(35)에서는, 유전체판(35)의 도전성막(35a~ 35f)가 형성된 면과 반대측의 면, 즉 유전체판(5)의 저압전극(7)측(방전영역(27a~ 27f)을 형성하기 위한 스페이서(14)가 설치되어 있다. 스페이서(14)는 예를 들면 0.01㎜의 높이의 경이 작은 원통형상의 다수의 돌기로서 형성되어 있다. 스페이서 (14)는 예를 들면 판상의 유전체판(35)을 기계가공해서 주위를 깎음으로서 스페이서(14)가 상대적으로 凸형상으로 깎아줌으로서 형성되어 있다. 이와 같이 유전체판(35)과 스페이서(14)를 하나의 재료로부터 일체로 깎아냄으로서 유전체판(35)과 스페이서(14)를 따로 따로 제작해서 접합하는 순서를 비교해 스페이서(14)단체의 부품이 없어져서 부품수가 감소하고 또 스페이서(14)의 위치결정 공정이 불필요해지고, 오존발생기의 조립이 용이해진다.

즉, 이와 같은 구성의 오존발생기에서는 유전체판(35)은 고압전극(3)측의 주면에 설치된 도전성막(35a~35f)을 고압전극(3)에 밀착시켜서 고압전극(3)과 전기적으로 접합되고, 이들의 도전성막(35a~35f)은 다수로 분할된 방전영역(27a~27f)에 대응해서 분할되어 있으므로 분할된 방전영역(27a~27f)의 구성을 쉽게 실현시킬 수가 있다.

도전성막(35a~35f)의 형상이 원형이므로 대응해서 형성되는 분할된 방전영역의 형상도 대략 원형상태가 되고, 방전영역내의 오존가스의 유속을 일정하게 할 수가 있고, 오존농도의 저하를 방지하고 또 오존발생효율을 향상시킬 수가 있다. 또 유전체판(35)의 도전성막(35a~35f)과 반대측의 주면에 스페이서(14)가 일체로 설치되어 있으므로, 부품수를 삭감할 수 있는 동시에 스페이서(14)의 위치결정 공정이 불필요하게 되고 조립작업을 쉽게 할 수가 있다.

또 본 실시의 형태에서는 스페이서(14)는 유전체판(35)의 도전성막(35a~35f)이 형성된 면과 반대쪽 면에서 도전서막(35a~35f)에 대응하는 원의 내측에 설치되어 있으나, 스페이서(14)가 설치되어 있는 위치는 이 원의 내측에 한정되는 것은 아니고, 이 원의 외측에 설치되어도 된다.

또 도전성막의 형상은 정방형이나 원형에 한정되지 않고, 정방형과 원형의 중간의 형상이 되어도 되고 중요한 것은 아스펙트비가 1.5:1.0이내로 되는 것이다.

실시의 형태 13.

도 46은 본 발명의 오존발생기의 또다른 예를 표시하는 전극모듈의 단면도이다. 도 47은 (38)의 전극모듈의 유전체판의 상면도이다. 본 실시의 형태의 유전체판(45)은 6개의 방전영역(27a~27f)에 대응해서 6개로 분할되어 있다.

그리고 개략 정방형 평판상의 유전체판(45)은, 주면에 구형의 도전성막(45a)을 소유하고 있다. 도전성막(45a)과 반대측 면에는 0.1㎜두께의 가늘고 긴 봉상태의 스페이서(13)가 유전체판(45)과 일체로 설치되어 있다.

이러한 구성으로 함으로서, 유전체판(45)은 판상에 하나의 도전성막(45a)이 형성된 단순한 구조로 되므로, 제작이 쉬워지고 코스트 다운할 수 있을뿐 아니라 양산성도 향상된다.

실시의 형태 14.

도 48은 본 발명의 오존발생기의 또다른 예를 표시하는 유전체판의 상면도이다. 본 실시의 형태의 유전체판(55)은 6개의 방전영역(27a~27f)에 대응해서 개로 분할되어 있다. 그리고, 원판상의 유전체판(550은 주면에 원형의 도전성막(55a)을 가지고 있다. 도전성막(55a)과 반대측의 면에는 스페이서(14)가 경이 작은 원통형상의 다수의 돌기로서 형성되어 있다.

이와 같이 구성함으로서, 유전체판(55)의 제작이 쉬워지고 코스트 다운이 가능한 동시에 양산성도 향상되고, 또 방전영역(27a~27f)이 대략 원형상으로 형성되므로 방전영역내의 오존가스의 유속을 일정하게 할 수가 있고 오존농도의 저하를 방지하고, 또 오존발생효율을 향상시킬 수가 있다.

본 발명에 관한 오존발생기는, 평판상의 제1의 전극과, 제1의 전극의 주면에 대향하는 평판상의 제2의 전극과, 제1의 전극과 제2의 전극과의 사이에 설치된 평판상의 유전체판 및 방전공극을 형성하는 스페이서를 갖는 전극모듈이 다수 적층되고, 제1의 전극과 제2의 전극의 사이에 교류전압이 인가되고, 적어도 산소가스를 포함한 가스가 주입된 방전영역의 갭간에 방전을 발생시켜서 오존가스를 발생시키며, 제1의 전극에는, 방전영역에 대향하는 전극면의 복수의 개소에 분산 천공되어 발생한 오존가스를 인출하는 복수의 오존가스 인출공과, 상기 복수의 오존가스 인출공으로부터 인출된 오존가스를 합류시켜 배출하는 오존가스 통로가 형성되어 있으므로, 오존발생성능을 손상하지 않고 방전영역을 증대시킬 수가 있고 하나의 전극면에 대해 방전영역을 증가시켜도 오존발생성능을 손상하지 않고 또 신뢰성이 높은 것으로 할 수가 있고 모듈의 적층구조를 쉽게 구출할 수가 있고 오존가스 인출용 배관을 간소하게 할 수가 있다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1의 오존발생기를 구비한 평판적층형 오존발생장치의 개략의 단면도.

도 2는 도 1의 평판적층형 오존발생장치를 위에서 본 도면.

도 3은 본 발명의 실시의 형태 1의 오존발생기를 표시하는 오존발생기 전극의 모식적인 상세 단면도.

도 4는 도 3의 E부분의 확대도.

도 5는 본 발명의 실시의 형태 1의 오존발생기의 저압전극의 상면도.

도 6은 도 5의 A-A선을 따른 화살표방향 단면도.

도 7은 도 5의 B-B선을 따른 화살표방향 단면도.

도 8은 도 5의 C-C선을 따른 화살표방향 단면도.

도 9는 도 5의 D-D선을 따른 화살표방향 단면도.

도 10은 본 발명의 실시의 형태 1의 오존발생기의 고압전극의 상면도.

도 11은 도 10의 고압전극의 정면도.

도 12는 도 10의 고압전극의 측면도.

도 13은 실시의 형태 1의 전 p ×d과의 방전전압의 관계를 표시하는 특성도.

도 14는 실시의 형태 1의 방전전압과 고전압의 절연거리와의 관계를 표시하는 특성도.

도 15는 실시의 형태 1의 적 p ×d의 값을 가변시켰을 때의 적 p ×d와 방전셀의 용적비와의 관계의 한예를 표시하는 특성도.

도 16은 실시의 형태 1의 방전전력 밀도를 가변시켰을 때의 방전전력 밀도의 방전셀의 용적비와의 관계의 한예를 표시하는 특성도.

도 17은 본 발명의 실시의 형태 1의 오존발생기의 유전체판의 상면도.

도 18은 도 17의 유전체판의 정면도.

도 19는 도 17의 유전체판의 측면도.

도 20은 본 발명의 실시의 형태 2의 오존발생기를 구비한 평판적층형으로 오존발생장치의 개략의 단면도.

도 21은 도 20의 평판적층형 오존발생장치를 위에서 본 도면.

도 22는 본 발명의 실시의 형태 2의 오존발생기를 구비한 평판적층형 오존발생장치의 다른 예를 표시하는 도 20의 평판적층형 오존발생장치를 위에서 본 도면.

도 23은 본 발명의 실시의 형태 3의 오존발생기를 구비한 평판적층형 오존발생장치의 정면 단면도.

도 24는 도 23의 평판적층형 오존발생장치의 가스 출입구측의 측면도.

도 25는 도 23의 평판적층형 오존발생장치의 고전압 공급부측의 측면도.

도 26은 도 23의 평판적층형 오존발생장치의 오존발생기 모듈의 정면 단면도.

도 27은 도 23의 평판적층형 오존발생장치의 오존발생기의 모듈의 정면 평면도.

도 28은 도 23의 평판적층형 오존발생장치의 오존발생기의 가스 출입구측의 측면도.

도 29는 도 23의 평판적층형 오존발생장치의 오존발생기의 고전압 공급부측의 측면도.

도 30은 본 발명의 실시의 형태 4의 오존발생기를 구비한 평판적층형 오존발생장치의 개략의 종단면도이고 도 31의 K-K선을 따른 화살표방향 단면도.

도 31은 본 발명의 실시의 형태 4의 오존발생기를 구비한 평판적층형 오존발생기의 개략의 횡단면도이고 도 30의 L-L선에 따른 화살표 단면도.

도 32는 본 발명의 실시의 형태 5의 오존발생기를 구비한 평판적층형 오존발생장치의 개략의 단면도.

도 33은 본 발명의 실시의 형태 6의 오존발생기를 구비한 평판적층형 오존발생장치의 개략의 단면도.

도 34는 본 발명의 실시의 형태 7의 오존발생기의 저압전극의 모식도.

도 35는 본 발명의 실시의 형태 8의 오존발생기의 저압전극의 모식도.

도 36은 본 발명의 실시의 형태 9의 오존발생기의 저압전극의 모식도.

도 37은 본 발명의 실시의 형태 10의 오존발생기의 고압전극의 상면도.

도 38은 도 37의 고압전극의 정면 단면도.

도 39는 도 37의 고압전극의 측면 단면도.

도 40은 본 발명의 실시의 형태 11의 오존발생기의 고압전극의 상면도.

도 41은 도 40의 고압전극의 정면 단면도.

도 42는 도 40의 고압전극의 측면 단면도.

도 43은 본 발명의 실시의 형태 12의 오존발생기의 유전체판의 상면도.

도 44는 도 43의 유전체판의 정면도.

도 45는 도 43의 유전체판의 측면도.

도 46은 본 발명의 실시의 형태 13의 오존발생기의 전극 모듈의 단면도.

도 47은 도 46의 전극모듈의 유전체판의 상면도.

도 48은 본 발명의 실시의 형태 14의 오존발생기의 유전체판의 상면도.

도 49는 종래의 동축원통방식 오존발생장치의 측단면도.

도 50은 도 49의 동축원통방식 오존발생장치의 F-F선에 따른 단면도.

도 51은 종래의 동축원통방식 오존발생장치의 다른 예를 표시하는 측단면도.

도 52는 도 51의 동축원통방식의 오존발생장치의 J-J선에 따른 단면도.

도 53은 종래의 대형 동축원통방식 오존발생장치를 표시하는 일부를 단면으로 하는 측면도.

도 54는 종래의 오존발생장치의 또다른 요부의 횡단면도이고 도 55의 H-H선에 따른 화살표 단면도.

도 55는 종래의 오존발생장치의 요부의 종단면도이고 도 54의 G-G선을 따른 화살표방향 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 고압전극 냉각판, 3,33,43 : 고압전극(제2의 전극)

3a~3f,33a~33f, 43a~43f : 철부(凸部),

5,35,45,55 : 유전체판,

5a~5f,35a~35f,45a~45f : 도전성 막,

7,17,27,37 : 저압전극(제1의 전극),

8 : 오존가스 통로, 9 : 냉각수 통로(냉매통로),

13 : 스페이서, 24 : 기대,

24a : L자 부재, 27a~27f : 방전영역,

28a~28f : 오존가스 인출공, 100 : 오존발생기,

102 : 전극모듈, 110 : 발생기 커버,

110a : 누름블록,

700,1700,2700,3700 : 전극 방전부,

710 : 입출부, 720 : 잘록한 부,

1710 : 입출부,

1720 ,2710,3710 : 잘록한 부,

2710,3710 : 입출부(제1의 입출부),

2730,3730,3740 : 입출부(제2의 입출부).

Claims (25)

1. 평판상의 제1의 전극과, 상기 제1의 전극의 주면에 대향하는 평판상의 제2의 전극과, 상기 제1의 전극과 상기 제2의 전극과의 사이에 설치된 평판상의 유전체판 및 방전공극을 형성하는 스페이서를 갖는 전극모듈이 다수 적층되고,

   상기 제1의 전극과 상기 제2의 전극의 사이에 교류전압이 인가되고, 적어도 산소가스를 포함한 가스가 주입된 방전영역의 갭간에 방전을 발생시켜서 오존가스를 발생시키며,

   상기 제1의 전극에는, 상기 방전영역에 대향하는 전극면의 복수의 개소에 분산 천공되어 발생한 오존가스를 인출하는 복수의 오존가스 인출공과, 상기 복수의 오존가스 인출공으로부터 인출된 오존가스를 합류시켜 배출하는 오존가스 통로가 형성되는 것을 특징으로 하는 오존발생기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 오존가스 인출공을 중심으로 한 경방향의 유속분포가 균일하게 되도록, 상기 복수개의 오존가스 인출공에 대응하여 상기 방전영역이 상기 제1의 전극과 상기 제2의 전극의 사이에서 복수개로 분할되어 있는 것을 특징으로 하는 오존발생기.
3. 제2항에 있어서,

   상기 방전영역의 아스펙트비가 1.5:1.0 이내인 것을 특징으로 하는 오존발생기.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제1의 전극의 내부에 냉매를 유통시키는 냉매통로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 오존발생기.
5. 제4항에 있어서,

   상기 제1의 전극은,

   주면이 전극을 이루고 내부에 상기 오존가스 통로 및 상기 냉매통로가 형성된 구형평판상(矩形平板狀)의 전극 방전부와,

   상기 전극 방전부의 어느 한 변의 측부에 설치되어 상기 오존가스 통로의 가스 인출구 및 상기 냉매통로의 냉매입구, 냉매출구가 형성된 입출부를 갖는 것을 특징으로 하는 오존발생기.
6. 제4항에 있어서,

   상기 제1의 전극은,

   주면이 전극을 이루고 내부에 상기 오존가스 통로 및 상기 냉매통로가 형성된 구형평판상의 전극 방전부와,

   상기 전극 방전부의 제1의 변의 측부에 설치되어 상기 냉매통로의 냉매입구가 형성된 제1의 입출부와,

   상기 전극 방전부의 상기 제1의 변에 대향하는 제2의 변의 측부에 설치되어 상기 냉매통로의 냉매출구가 형성된 제2의 입출부를 갖는 것을 특징으로 하는 오존발생기.
7. 제4항에 있어서,

   상기 제1의 전극은,

   주면에 전극을 이루고 내부에 상기 오존가스 통로 및 상기 냉매통로가 형성된 구형평판상의 전극 방전부와,

   상기 전극 방전부의 제1의 변의 측부에 설치되어 상기 오존가스 통로의 가스 인출구가 형성된 제1의 입출부와,

   상기 전극 방전부의 상기 제1의 변에 대향하는 제2의 변의 측부에 설치되어 상기 냉매통로의 냉매입구, 냉매출구가 형성된 제2의 입출부를 갖는 것을 특징으로 하는 오존발생기.
8. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제1의 전극은, 주면에 홈이 형성된 2매 이상의 금속제의 평판을 그 홈을 서로 마주보도록 하여 접합시켜 제작되어 내부에 상기 오존가스 통로와 상기 냉매통로가 형성되고, 상기 접합된 주면에는 상기 오존가스 통로 형성용의 홈과 상기 냉매통로 형성용의 홈의 양쪽이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 오존발생기.
9. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제1의 전극은, 주면에 홈이 형성된 2매 이상의 금속제의 평판을 그 홈을 서로 마주보도록 하여 접합시켜 제작되어 내부에 상기 오존가스 통로와 상기 냉매통로가 형성되고, 상기 접합된 주면에는 상기 오존가스 통로 형성용의 홈과 상기 냉매통로 형성용 홈의 양쪽이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 오존발생기.
10. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제2의 전극은, 주면에 복수의 편평상(扁平狀)의 철부(凸部)가 설치되고, 상기 철부의 정상면에 전극면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 오존발생기.
11. 제10항에 있어서,

    상기 제2의 전극은, 표면에 상기 철부가 형성됨과 동시에, 이면의 상기 철부에 대응하는 위치에 요부(凹部)가 형성된 2매의 금속제의 평판을 그 요부를 마주 보도록 하여 접합시켜 제작되는 것을 특징으로 하는 오존발생기.
12. 제10항에 있어서,

    상기 철부의 상기 정상면의 형상이 정방형인 것을 특징으로 하는 오존발생기.
13. 제10항에 있어서,

    상기 철부의 상기 정상면의 형상이 원형인 것을 특징으로 하는 오존발생기.
14. 제1항에 있어서,

    상기 유전체판은, 상기 제2의 전극측의 주면에 설치된 도전성막을 가지고, 상기 도전성막을 상기 제2의 전극에 밀착시켜 전기적으로 접합한 것을 특징으로 오존발생기.
15. 제2항에 있어서,

    상기 유전체판은, 상기 제2의 전극측의 주면에 설치된 도전성막을 가지고, 상기 도전성막을 상기 제2의 전극에 밀착시켜 전기적으로 접합하고, 상기 도전성막은 상기 복수로 분할된 방전영역에 대응하여 분할되어 있는 것을 특징으로 하는 오존발생기.
16. 제15항에 있어서,

    상기 유전체판은, 상기 복수로 분할된 방전영역에 대응하여 분할되어 있는 것을 특징으로 하는 오존발생기.
17. 제15항에 있어서,

    상기 도전성막의 형상이 정방형인 것을 특징으로 하는 오존발생기.
18. 제15항에 있어서,

    상기 도전성막의 형상이 원형인 것을 특징으로 하는 오존발생기.
19. 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 유전체판의 상기 도전성막과 반대측의 주면에, 상기 스페이서가 일체로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 오존발생기.
20. 제1항에 있어서,

    상기 방전영역의 갭 길이가 0.06[㎝] 이하이고, 또 상기 방전영역의 가스방전 압력이 0.4[MPa] 이하이며, 또 상기 방전영역의 방전전력 밀도가 0.3[W/㎠] 이상인 것을 특징으로 하는 오존발생기.
21. 제1항에 있어서,

    상기 방전영역의 면적이 3000[㎠] 이하인 것을 특징으로 하는 오존발생기.
22. 제1항에 있어서,

    상기 적층된 전극모듈을 적층방향으로 소정의 압력으로 압압(押壓)하여 상기 방전영역을 소정의 두께로 함과 동시에, 상기 적층된 전극모듈을 밀폐하는 발생기 커버를 구비한 것을 특징으로 하는 오존발생기.
23. 제1항에 있어서,

    상기 적층된 전극모듈이 재치되는 기대(基台)와,

    상기 적층된 전극모듈을 밀폐하는 발생기 커버를 구비하고,

    상기 기대와 상기 발생기 커버가 납땜, 용접 또는 접착으로 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 오존발생기.
24. 제1항에 있어서,

    상기 적층된 전극모듈을 적층방향으로 소정의 압력으로 압압하여 상기 방전영역을 소정의 두께로 함과 동시에, 상기 적층된 전극모듈을 밀폐하는 원통상의 발생기 커버를 구비하고, 냉매의 출입관, 원료가스 취입배관, 오존가스 인출배관, 및 고압부싱의 어느 하나가 상기 발생기 커버의 단면(端面)에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 오존발생기.
25. 평판상의 제1의 전극과, 상기 제1의 전극의 주면에 대향하는 평판상의 제2의 전극과 상기 제1의 전극과 상기 제2의 전극의 사이에 설치된 평판상의 유전체판 및 방전공극을 형성하는 스페이서를 갖는 전극모듈이 복수개 적층되어 구성된 오존발생모듈을 구비한 오존발생기에 있어서,

    상기 제1의 전극과 상기 제2의 전극 사이에 교류전압을 인가하여, 적어도 산소가스를 포함한 가스가 주입된 방전영역의 갭간에 방전을 발생시켜 오존가스를 발생시키고,

    상기 제1의 전극에는, 상기 방전영역에 대향하는 전극면의 복수의 개소에 분산하여 천공되어 발생한 오존가스를 인출하는 복수의 오존가스 인출공과, 상기 복수의 오존가스 인출공으로부터 인출된 오존가스를 합류시켜 배출하는 오존가스 통로가 형성되고,

    상기 각각의 방전영역에서 발생한 오존가스를 집합시켜 인출하는 상기 오존발생모듈을 하나의 밀폐용기내에 복수개 배설할 수 있도록, 상기 하나의 밀폐용기내에서 복수개의 상기 오존발생모듈로 냉매를 분기시켜 송출하는 수단과, 복수개의 상기 오존발생모듈로부터 냉매를 집합시켜 인출하는 수단과, 복수개의 상기 오존발생모듈로부터 오존가스를 집합시켜 인출하는 수단과, 복수개의 상기 오존발생모듈의 고압전극으로 전압을 공급하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 오존발생기.