KR101164290B1

KR101164290B1 - 오존 발생 장치

Info

Publication number: KR101164290B1
Application number: KR1020087002772A
Authority: KR
Inventors: 귀도 베추
Original assignee: 드그레몽
Priority date: 2005-08-03
Filing date: 2006-05-22
Publication date: 2012-07-09
Also published as: KR20080041637A

Abstract

본 발명은 2개의 전극들(3.5) 및 이들 사이에 배치된 유전층(15)을 포함하고, 상기 유전층(15)과 상기 전극들중 한 전극(5) 사이에 산소 함유 기체가 운반될 수 있는 오존화 공간(13)이 형성되는 오존 발생 장치에 관한 것이다. 상기 기체의 흐름 방향을 따라서, 상기 유전층(15)의 유전 용량(C_D)이 감소하고/하거나 상기 유전층(15)의 층 두께가 증가함으로써, 상기 오존화 공간(13)의 공간 폭은 배출구측에서보다 유입구측에서 더 커질 수 있다.

오존 발생 장치, 오존화 공간, 유전층, 유전 용량, 산소 함유 기체

Description

오존 발생 장치 {OZONE GENERATOR}

관련 출원에 대한 고찰

본 출원은 본 명세서에 참고 인용한 2005년 8월 3일자 국제 특허 출원 PCT/CH2005/000458호에 대한 우선권을 주장한다.

본 발명은 청구항 1에서 정의한 바와 같이, 2개의 전극과 그 전극들 사이에 배치된 유전층을 포함하는 오존 발생 장치에 관한 것이다.

독일 특허 DE 32 20 018 C2호에는 오존 발생 장치가 개시되어 있으며, 이 오존 발생 장치는 2개의 관형 전극과 그 전극들 사이에 배치된 유전층을 포함하고, 이 구성 요소들은 이들 사이에 산소 함유 기체가 운반될 수 있는 오존화 공간으로서 작용하는 공간이 형성될 수 있도록 배열되어 있다. 상기 오존화 공간의 폭은 배출구측에서보다 유입구측에서 더 작다. 산소 함유 기체의 흐름 방향을 따라서 유전체의 유전 용량이 작아진다.

본 발명의 목적은 효율이 우수한 오존 발생 장치를 제공하는 것이다. 다시 말해서, 본 발명의 오존 장치는 부하되는 에너지당 많은 양의 오존을 발생하도록 개발된 것이다.

이와 같은 목적은 청구항 1에서 정의한 바와 같은 특징을 갖는 오존 발생 장치에 의해서 달성된다.

본 발명에 의한 오존 발생 장치에 있어서, 2개의 전극과 유전층은 상기 유전층과 전극들중 하나 사이에 산소 함유 기체가 운반될 수 있는 오존화 공간이 형성되도록 배열된다. 상기 유전층의 유전 용량은 기체의 흐름 방향을 따라서 작아진다. 대안으로서 또는 추가로, 상기 유전 층의 층 두께가 증가할 수 있다. 상기 오존화 공간의 폭은 배출구측에서보다 유입구측에서 더 크다. 상기 오존화 공간의 폭은 상기 기체의 흐름 방향을 따라서 연속적으로 또는 불연속적으로 증가하는 것이 바람직하다. 물론, 상기 공간의 폭은 특정 영역에서는 불연속적으로 증가하고 다른 영역에서는 연속적으로 증가할 수도 있다. 예를 들면, 오존화 공간의 불연속적인 증가는 어느 하나 또는 2개의 전극의 계단형 구성에 의해서 일어날 수 있다.

오존 농도가 낮을 경우에는, 오존 발생 효율이 실질적으로 온도에 의존하지 않는다. 그 반면에, 오존 농도가 상대적으로 높을 경우에는, 온도가 증가함에 따라서 오존 발생 효율이 저하된다. 소위 배출 채널내로 에너지를 공급하면 국소적이고 일시적인 온도 과잉 현상이 일어난다. 이러한 온도 과잉 현상은 산소 함유 기체의 흐름 방향을 따른 동력 입력의 설정에 의해 영향을 받을 수 있다.

오존 발생 장치에 의해 흡수된 킬로와트 단위의 동력(P)는 하기 수학식 1로부터 계산된 것이다:

상기 식에서, U_peak는 볼트 단위의 소위 최고 전압 또는 부하된 전압의 최고치를 나타내고; U_min은 소위 점화 전압 또는 최저 전압으로서, 이 전압에 도달한 후에 당해 전압부터는 오존 발생 장치가 안정한 상태로 존재하고 부하된 교류 전압의 전체 반감기에 걸쳐서 미소 방전(micro discharge)이 일어나는 전압을 나타내며; f는 부하된 전압의 헤르쯔 단위의 주파수이고; C_D는 유전 용량이며; β는 비율 C_G/C_D를 나타내고, 이때 C_G는 기체 공간 또는 오존화 공간의 용량이다. 구체적으로 부분 부하 작동 조건에서는, 유전층 전체가 활성이 아닐 수도 있다. 이러한 현상은 상기 수학식에 미소 방전이 일어나는 표면적 또는 유전층의 표면적당 미소 방전의 충전 밀도(packing density)를 고려한 상수 α를 곱하는 방식으로 고찰될 수 있다. 유전층의 단위 면적당 미소 방전의 수에 관한 유전층 표면의 유효 면적은 상기 상수 α에 의해서 고찰될 수 있다.

기체 공간 용량과 유전 용량의 비율 C_G/C_D는 감폭(damping)으로도 언급된다. 유전 용량이 높거나 감폭이 낮으면 보다 강하고 수가 적은 미소 방전이 일어나서, 유전층 표면당 미소 방전의 표면적 또는 충전 밀도 α가 낮다. 일정한 기체 공간 용량하에서 유전 용량을 저하시키면, 실질적으로 동일하게 유지되는 출력 P하에서 감폭 β가 높아지고 충전 밀도 α가 커진다. 따라서, 유전 용량을 감소시키면 오 존 발생 장치에 의해서 흡수되는 힘이 감소한다. 오존화 공간의 온도는 전술한 바와 같이 동력에 좌우되므로, 높은 오존 농도에서는, 특히 오존 발생 장치의 배출구측에서, 효율이 감소한다.

그러므로, 효율을 증가시키기 위해서, 오존 발생 장치의 유입구측으로부터 배출구측을 향해 유전 용량을 감소시킬 수 있다. 유입구측으로부터 배출구측을 향해서 유전층의 두께를 증가시킴으로써 상응하는 효과를 얻을 수도 있다. 배출구측에서보다 유입구측에서 동력 소모가 더 많다면, 오존 발생 장치의 효율이 개선될 것이다.

또한, 배출구측을 향해 오존화 공간의 폭이 감소해도 효율을 증가시킬 수 있다. 따라서, 최적의 공간 폭은 기체의 오존 함량이 증가함에 따라서 감소한다. 예를 들면, 기체 압력이 절대 압력으로 3.5 바아이고 냉각수 온도가 17℃이며 동력 밀도가 3 kW/m²이고 주파수가 975 헤르쯔일 때, 기체 상태의 오존 함량이 낮은 (실질적으로 1 중량％) 공기의 경우에 효율의 최대값은 공간의 폭이 0.5 mm를 약간 초과할 경우에 존재하는 반면에, 기체 상태의 오존 함량이 높은 (실질적으로 5 중량％) 공기의 경우에는 효율의 최대값이 공간의 폭이 0.4 mm 미만인 경우에 존재한다. 순수한 산소를 오존화 기체로서 사용한 경우에도 마찬가지이다. 그러므로, (상대적인) 오존화 효율은 κ/E 값으로서 정의되며, 여기서 κ는 주어진 상수이고, E는 오존 1 킬로그램당 필요한 전기 에너지이다. 이에 관해서는, 본 명세서에 참고 인용한 국제 특허 출원 PCT/CH2005/00458호를 참조할 수 있다. 이와 관련하여, 구체적으로, 다양한 오존 함량을 갖는 공기 또는 산소에 대하여 공간 두께 또는 폭에 좌우되는 오존 발생 효율을 도시한 그래프 및 명세서의 관련 부분을 참조할 수 있다.

공간의 폭을 감소시킴으로써 얻어지는 또 다른 장점은 오존화 공간의 횡단면적이 배출 영역을 향해서 감소한다는 점이다. 이로 말미암아 유속이 점점 더 증가하게 된다. 따라서, 오존화시키고자 하는 기체는 오존을 많이 함유하면 할수록 빠르게 유동한다. 이런 식으로, 오존 발생에 미치는 분해 반응의 영향은 줄어들 수 있다. 이러한 유형의 분해 반응은 예컨대 전극 표면으로부터 이온이 역류함으로써 유발되며, 이로써 금속 산화물 형태의 분진이 형성된다. 이러한 효과는 "스퍼터링(sputtering)"으로 언급되기도 한다. 이와 같은 분진의 형성은 유전층 반대면에서 전극이 분진으로 피복되는 결과를 유발하므로, 결국 오존화 공간의 용량을 제한하게 된다.

층 두께가 일정하거나 유전 용량이 일정하다면, 오존 발생 장치가 작동을 시작한 이후에는, 동력 흡수의 국소적인 가중치가 너무 낮거나 동력 입력의 국소적인 가중치가 없으므로, 효율면에서 실질적인 증가를 얻을 수는 없다. 본 발명에 따라서, 유전층의 유전 용량을 감소시키고/시키거나 유전층의 층 두께를 배출구측을 향해 증가시켜서 공간의 폭을 감소시킴으로써, 오존 발생 장치에 의해 동력의 흡수를 국소적으로 가중시킬 수 있다. 이러한 단계들을 단독으로 또는 함께 취하면 바람직하게도 동력 소모를 안정화시킬 수 있으므로 오존 발생 장치에 의한 흡수 기간을 단축시킬 수 있다.

소위 스퍼터링 효과를 감소시키기 위해서, 산화질소, 특히 N₂O₅를 통상 오존화시키고자 하는 기체에 첨가한다. 산화질소에 의해서 UV광이 추가로 방출되고, 이어서 보다 제어되지 않은 방전이 가능해지므로, 작동 전압의 전압 수준이 저하될 수 있다. 더욱이, 산화질소는 금속 산화물과 포접 화합물을 형성할 수 있으므로 이런 식으로 분진의 형성을 방지할 수 있다. 그러므로, 산화질소로 인하여, 전극의 표면상에 분진 형태로 침전되는 금속 산화물의 부동태 막이 형성된다.

본 발명에 의한 오존 발생 장치에 있어서는, 공간의 폭이 배출구를 향해 감소하고 유전층의 유전 용량이 기체의 흐름 방향을 따라 감소하고/하거나 유전층의 층 두께가 증가한다는 점에서 국소적으로 가중된 동력의 소모가 일어난다. 이와 같은 오존 발생 장치의 국소적으로 가중된 동력의 소모에 기인하여, 전극 표면들의 작용이 감소되고 동력 소모의 가중을 통해서 오존 발생 장치의 신뢰성이 증가될 수 있다. 예를 들면, 이로써 얻어지는 장점은 전극 표면상에 침전된 금속 산화물의 부동태 막 형성에 필요한 질소 또는 산화질소의 양이 감소한다는 점이다. 예컨대, 2000 ppm정도의 농도로 질소를 사용하는 것으로 충분할 수 있다. 또한, 오존 발생 장치의 작동 기간이 12 시간 미만으로 줄어들 수 있는 반면에, 일정한 오존화 공간, 유전층의 일정한 유전 용량 및 일정한 층 두께를 갖는 통상의 오존 발생 장치의 작동 기간은 500 시간을 초과한다.

이상적이지 않은 조건하에서조차도, 본 발명에 의한 오존 발생 장치는, 일정한 공간 폭, 유전층의 일정한 유전 용량 및 유전층의 일정한 층 두께를 갖는 오존 발생 장치에서 통상적인 오존 농도 이상일 수 있는 오존 농도에서도, 신뢰성있게 작동하며 문제점이 거의 또는 전혀 없이 작동할 수 있다. 이상적이지 않은 조건의 예로서는, 질소 부족, 압력 급증, 중독 한계에 가까운 오존 농도, 높은 이슬점 또는 높은 응축 온도 및/또는 오존화시키고자 하는 기체중의 높은 미량 탄화수소 함량을 들 수 있다. 높은 이슬점과 오존화시키고자 하는 기체중의 미량의 탄화수소는 오존화 공간에서 전극 표면들을 습윤시키는 결과를 초래한다. 이와 같이 전극들이 습윤되면 오존 발생 장치는 독립적으로 진동(pulsation)하기 시작한다. 여기서, "진동"이라는 용어는 일련의 반복되는 유사한 펄스(pulse) 또는 스파크(spark)를 말한다. 본 발명에 의한 오존 발생 장치에는 국소적으로 가중된 동력의 소모가 있기 때문에, 이러한 진동이 효율에 미치는 영향이 줄어들 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시양태에 의하면, 각각의 직렬 연결된 영역들이 제공되며, 각 영역에서의 유전 용량은 일정하고, 하류에 위치한 영역들은 상류에 위치한 영역들보다 작거나 같은 유전 용량을 갖는다. 추가로 또는 대안으로서, 각각의 직렬 연결된 영역들은 각 영역내의 유전층의 층 두께가 일정하도록 제공될 수 있고, 하류에 위치한 영역들은 상류에 위치한 영역들보다 크거나 같은 층 두께를 가질 수 있다. 또한, 추가로 또는 대안으로서, 각각의 직렬 연결된 영역들은 각 영역이 일정한 오존화 공간의 폭을 갖도록 제공될 수 있고, 하류에 위치한 영역들은 상류에 위치한 영역들보다 작은 공간 폭을 갖는다.

특히 바람직한 실시양태에 의하면, 상기 영역들은 실질적으로 동일한 길이를 갖고, 제 1 유전 용량을 갖는 영역들 : 상기 제 1 유전 용량보다 큰 제 2 유전 용 량을 갖는 영역들의 비율이, 상기 영역들의 총 수를 4로 나눌 수 있는 경우에는 1:3과 같고, 영역들의 총 수를 3으로 나눌 수는 있지만 4로 나눌 수는 없는 경우에는 1:2와 같다. 대안으로서 또는 추가로, 제 1 층 두께를 갖는 영역들 : 상기 제 1 층 두께보다 큰 제 2 층 두께를 갖는 영역들의 비율이, 상기 영역들의 총 수를 4로 나눌 수 있는 경우에는 1:3과 같고, 영역들의 총 수를 3으로 나눌 수는 있지만 4로 나눌 수는 없는 경우에는 1:2와 같다. 또한, 대안으로서 또는 추가로, 제 1 공간 폭을 갖는 영역들 : 제 2의 보다 작은 공간 폭을 갖는 영역들의 비율이, 상기 영역들의 총 수를 4로 나눌 수 있는 경우에는 1:3과 같고, 영역들의 총 수를 3으로 나눌 수는 있지만 4로 나눌 수는 없는 경우에는 1:2와 같다.

영역들로 분할된 오존 발생 장치에 있어서, 오존 발생 장치에 의해 소모되는 전체 동력은 하기 수학식 2에 의해서 계산된다;

상기 식에서, 지수 i는 i번째 영역을 나타내고, n은 영역들의 총 수이다.

영역들의 비율이 1:2인 경우에는, 제 1 영역의 공간의 폭 및/또는 유전 용량 및/또는 유전층의 층 두께를 나머지 영역들의 상대적인 크기에 따라서 적절히 선택함으로써, 지금까지 필요했던 에너지의 약 1/3로 제 1 영역에서 대략 2/3의 오존 농도를 조기에 달성할 수 있다. 따라서, 가능한 한 높은 동력을 제 1 영역에서 소 모하기 때문에, 높은 오존 농도, 예를 들면 목표로 하는 농도의 2/3을 조기에 얻을 수 있는 한편, 유전 용량을 적절히 선택함으로써 흐름 방향을 따라 제 1 영역과 연결된 2개의 영역들에서는 최종 목표 농도를 달성하기 위한 동력의 소모가 줄어든다.

그 결과, 여전히 비교적 낮은 오존 농도만으로도 온도가 높아질 수 있는 한편, 오존 농도가 증가함에 따라서 온도는 저하된다. 이로 말미암아, 오존 발생 장치의 효율이 증가하게 된다.

공간의 폭, 유전층의 유전 용량 및/또는 유전층의 두께를 변화시키는 것 대신에, 또는 이에 추가하여, 전압 공급 및/또는 전극 길이를 통해서 오존 발생 장치의 국소적으로 가중된 동력 소모가 일어날 수 있다. 따라서, 예를 들면, 배출구측에 위치한 영역들에 공급되는 것보다 유입구측에 위치한 영역들에 보다 높은 전압이 공급되거나, 유입구측으로부터 배출구측을 향해 최고 전압이 감소할 수 있다.

이하에서는 첨부 도면과 관련하여 본 발명의 바람직한 실시양태들을 더욱 상세히 설명하고자 한다.

도 1은 오존 발생 장치의 단면도이다.

도 2는 본 발명에 의한 오존 발생 장치의 전극 배열의 제 1 실시양태에 대한 단면도이다.

도 3은 본 발명에 의한 오존 발생 장치의 전극 배열의 제 2 실시양태에 대한 단면도이다.

도 4는 본 발명에 의한 오존 발생 장치의 전극 배열의 제 3 실시양태에 대한 단면도이다.

도 5는 본 발명에 의한 오존 발생 장치의 전극 배열의 제 4 실시양태에 대한 단면도이다.

도면에서, 동일한 도면 부호는 구조적으로 동일하거나 기능적으로 동일한 작용을 하는 구성 요소들을 가리킨다.

도 1에는 오존 발생 장치가 예시되어 있으며, 도시된 장치는 다수의 실질적으로 관형인 전극 배열(2)을 구비한 하우징(1)을 포함한다. 각각의 전극 배열(2)은 내부 전극(3) 및 상기 내부 전극(3) 주위에 동심원상으로 배열된 관형 외부 전극(5)을 포함한다. 상기 내부 전극(3)은 기체의 흐름 방향에서 볼 때 서로 뒤쪽에 배열된 실질적으로 원통형인 전극 지지체(4)상에 배열된다. 상기 내부 전극(3)은 고전압 교류 전원(6)에 접속된다. 상기 외부 전극(5)은 접지되어 있다. 상기 전극 배열(2)들 사이의 공간(7)은 유입 라인(8)을 통해 공급되어 배출 라인(9)를 통해 제거되는 냉각수에 의해 세정된다.

오존화시키고자 하는 산소 함유 기체(순수한 산소일 수도 있음)는 개구(10)을 통해서 오존 발생 장치의 주입 영역 또는 입력 영역(11)내로 공급되어, 상기 영역으로부터 상기 전극 배열들(2)의 내부 전극들(3)과 외부 전극들(5) 사이에 형성된 오존화 공간(13)을 통해서 유동한다. 상기 오존화 공간(13)에서, 상기 기체는 상기 오존화 공간(13)에 대하여 횡방향으로 배치된 전극들(3 및 5)에 의해서 발생 된 전기장에 의해, 이른바 정적 전기 방전에 의해 오존화된다. 오존화된 기체는 상기 전극 배열들(2)의 단부에 위치한 배출 영역 또는 출력 영역(12)으로 유입되어 배출구(14)를 통해 상기 영역을 빠져 나온다. 기체의 흐름 방향은 구체적으로 부호를 붙이지 않은 화살표로 나타내었다. 흐름 방향은 후속 도면에서도 화살표로 나타내었다.

도 2는 전극 배열(2)의 제 1 실시양태에 대한 단면도이다. 제 1 실시양태에 의하면, 관형 외부 전극(5)은 일정한 내경을 갖는다. 마찬가지로 관형인 상기 내부 전극(3)은 일정한 외경을 갖는다. 유전층(15)가 상기 외부 전극(5)을 향하는 방향으로 상기 내부 전극(3)상에 배치된다. 상기 유전층은 상기 내부 전극(3)과 상기 외부 전극(5) 사이에 형성된 공간(도시 생략함)내의 다른 위치에 제공될 수도 있다. 상기 유전층의 두께는 배출구측을 향해 점점 더 증가한다. 이로 말미암아 (도시된 바와 같이) 오존화 공간(13)의 폭은 줄어들 수 있다. 유전층(15)의 층 두께를 증가시키는 대신에, 또는 이에 추가하여, 기체의 흐름 방향을 따라서 유전 용량을 감소시킬 수도 있다.

도 3은 본 발명에 의한 오존 발생 장치의 제 2 실시양태의 일부에 대한 단면도이다. 제 2 실시양태에 의하면, 외부 전극의 내경은 기체의 흐름 방향을 따라서 동심원상으로 감소한다. 물론, 다른 방식으로 내경이 감소하는 구성도 가능하며, 예를 들어서 계단의 형태로 외부 전극(5)의 내면이 불연속적으로 감소하는 구성도 가능하다. 상기 내부 전극(3)은 일정한 외경을 갖는다. 상기 유전층(15)도 일정한 외경을 갖는다. 다른 실시양태에 의하면(도시 생략), 전술한 바와 같은 구성 대신에 또는 이에 추가하여, 내부 전극(3)의 외경이 흐름 방향을 따라서 증가할 수도 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 제 1 및 제 2 실시양태를 함께 조합하여, 예를 들면 제 2 실시양태에서 유전층(15)의 층 두께가 흐름 방향을 따라서 증가하고/하거나 유전 용량이 흐름 방향을 따라서 감소할 수 있다.

상기 유전 용량은 유입구측에서 9 나노패럿(nF) 이상, 구체적으로 10.63 nF이고, 배출구측에서는 9 nF 미만, 구체적으로 7.8 nF인 것이 바람직하다. 상기 오존화 공간의 폭은 유입구측에서는 0.35 밀리미터 초과, 구체적으로 0.38 밀리미터이고, 배출구측에서는 0.35 밀리미터 미만, 구체적으로 0.32 밀리미터인 것이 바람직하다. 따라서, 유전 용량은 흐름 방향을 따라서 실질적으로 2.83 나노패럿(nF)만큼 감소하는 것이 바람직한 반면, 오존화 공간의 폭은 흐름 방향을 따라서 실질적으로 0.06 밀리미터만큼 감소하는 것이 바람직하다. 기체 공간 용량 : 유전 용량의 비율은 유입구측에서는 실질적으로 0.2인 것이 바람직하고, 배출구측에서는 0.3 초과인 것이 바람직하다. 이런 식으로 유전 용량과 공간 폭의 변수들을 선택함으로써, 오존 발생 장치의 특히 우수한 효율을 얻을 수 있다.

도 4는 전극 배열(2)의 제3 실시양태의 일부를 도시한 것으로서, 도시된 실시양태에서 외부 전극(5)는 일정한 내경을 갖고 내부 전극(3)은 일정한 외경을 갖는다. 그러나, 내부 전극(3)의 외경은 흐름 방향을 따라서 증가할 수 있다. 유사하게, 외부 전극(5)의 내경은 흐름 방향을 따라 감소할 수 있다. 예를 들면, 전극 배열(2)은, 바람직하게는 동일한 길이를 갖는, 4개의 영역들(16.1, 16.2, 16.3, 16.4)로 분할되고, 각각의 영역(16.1, 16.2, 16.3, 16.4)에 해당하는 유전층(15.1, 15.2, 15.3, 15.4)이 상이한 층 두께 및/또는 상이한 유전 용량을 갖는다. 유전층들(5.1, 15.2, 15.3, 15.4)의 층 두께는 흐름 방향을 따라 영역 단위로 증가하는 것이 바람직하며, 이로써 오존화 공간(13)의 폭은 감소할 수 있다. 대안으로서 또는 추가로, 유전층들(5.1, 15.2, 15.3, 15.4)의 유전 용량이 흐름 방향을 따라서 감소할 수 있다.

특히 바람직한 실시양태에서는, 제 1 영역(16.1)의 공간 폭이 0.38 밀리미터이고, 제 2 영역(16.2)의 공간 폭이 0.36 밀리미터이며, 제 3 영역(16.3)의 공간 폭은 0.34 밀리미터이고, 제 4 영역의 공간 폭은 0.32 밀리미터이다. 제 1 영역(16.1)에서, 유전 용량은 10.63 나노패럿(nF)인 것이 바람직하고, 제 2 영역에서는 9.31 nF, 제 3 영역에서는 8.41 nF, 그리고 제 4 영역에서는 7.80 nF인 것이 바람직하다. 이런 식으로, 낮은 에너지하에 특히 높은 오존 발생율, 즉, 특히 높은 효율을 얻을 수 있다. 다른 구성도 가능하다. 따라서, 예컨대 영역들(16.1, 16.2, 16.3, 16.4)에서 유전 용량이 순서대로 다음과 같은 값들을 가질 수 있다: 15 나노패럿(nF), 11.3 nF, 9.2 nF 및 7.8 nF, 또는 10.63 nF, 10.21 nF, 9.82 nF 및 9.46 nF.

구체적으로, 배출구측에 있는 영역(16.3, 16.4)에서, 유전 용량 및/또는 층 두께는 일정하게 유지되는 것이 유리할 수 있다. 따라서, 예컨대 영역들(16.1, 16.2, 16.3, 16.4)에 대한 유전 용량은 순서대로 다음과 같은 값을 가질 수 있다: 10.63 나노패럿(nF), 8.41 nF, 7.8 nF 및 7.8 nF. 이런 식으로 해서 특히 우수한 효율을 얻을 수 있다.

도 5는 본 발명에 의한 오존 발생 장치의 전극 배열(2)의 특히 바람직한 제 4 실시양태의 일부를 도시한 것이다. 예를 들면, 4개의 영역들(16.1, 16.2, 16.3, 16.4)이 제공되며, 여기서 제 1 영역(16.1)의 유전층(15.1)의 층 두께는 흐름 방향을 따라서 상기 제 1 영역(16.1)과 연결된 영역들(16.2, 16.3, 16.4)의 유전층들(15.5)의 두께보다 작다. 이러한 층 두께의 변화에 추가하여 또는 그 대신에, 제 1 영역(16.1)의 유전용량이 다른 영역들(16.2, 16.3, 16.4)의 유전 용량(일정한 것이 유리함)보다 클 수 있다. 흐름 방향을 따라서 외부 전극(5)의 내경을 감소시키고/시키거나 내부 전극(3)의 외경을 증가시킴으로써 공간의 폭을 변화시킬 수 있다. 따라서, 예를 들면, 제 1 영역(16.1)으로부터 제 2 영역(16.2)로 이동할 때, 외부 전극(5)는 계단 형태로 축소되고/되거나 내부 전극이 계단 형태로 확대됨으로써, 영역들(16.2, 16.3, 16.4)의 공간 폭은 일정하되 제 1 영역(16.1)의 공간 폭보다 작아질 수 있다.

따라서, 바람직하게는, 2개로 분할된 동력의 소모가 일어남으로써 제 1 영역(16.1)에서 가능한 한 많은 동력이 흡수되고 영역들(16.2, 16.3, 16.4)내의 남아있는 유로상에서 동력 소모는 더 줄어들게 된다. 제 1 영역(16.1)에서의 동력소모는 낮은 감폭에서, 예를 들면 감폭 약 0.2에서 일어나는 것이 바람직한 반면에, 영역들(16.2, 16.3, 16.4)에서 감폭은 0.3을 초과하는 것이 바람직하다. 감폭은 기체 공간 용량과 유전 용량의 비율로서 정의된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 총 4개의 영역들이 제공되는 경우에는, 유입구측 의 영역이 높은 동력 소모를 나타내는 반면에, 상기 유입구측의 영역과 연결된 다른 영역들은 보다 낮은 동력 소모를 나타내는 것이 바람직하다. 따라서, 도 5에는, 동력 소모가 많은 영역(16.1) 및 동력 소모가 적은 3개의 영역들(16.2, 16.3, 16.4)이 도시되어 있다. 따라서, 2개의 동력 소모가 많은 영역(16.1) 및 6개의 동력 소모가 적은 영역들을 제공할 수 있으며, 이러한 동력 소모가 적은 영역들은 흐름 방향을 따라서 유입구측에 있는 상기 2개의 동력 소모가 많은 영역(16.1)들에 연결된다.

전체적으로 단 3개의 영역만이 제공된다면, 유입구측에 있는 한 영역이 높은 동력 소모를 나타내고, 흐름 방향을 따라 이에 연결된 2개의 영역들은 낮은 동력 소모를 나타내는 것이 바람직하다. 만일 총 6개의 영역이 제공된다면, 유입구측에 있는 처음 2개의 영역들이 높은 동력 소모를 나타내고 이에 연결된 4개의 영역들이 낮은 동력 소모를 나타내는 것이 바람직하다.

만일 총 5개의 영역이 제공된다면, 유입구측에 있는 한 영역이 높은 동력 소모를 나타내고 흐름 방향을 따라서 이에 연결된 나머지 4개의 영역들은 낮은 동력 소모를 나타내는 것이 바람직하다.

이외에도 영역들의 배치 및 영역들의 총 수에 좌우되는 동력 소모에 관한 다른 실시양태를 실시할 수 있으며, 이로써 본 발명의 오존 발생 장치는 흐름 방향을 따라서 오존화 공간(13)의 전체 길이의 처음 15 내지 35％ 부분에서 적어도 20 내지 40％의 동력 소모가 일어날 수 있도록 바람직하게 설계된다.

이상에서는 본 발명을 구체적인 실시양태에 의거하여 설명하였지만, 본 발명 의 보호 범위가 이들에 제한되는 것은 아니며, 첨부된 청구의 범위에 의해 정해지는 바와 같은 본 발명의 보호 범위내에서 다른 변경예를 실시할 수 있음을 잘 알 것이다.

Claims

2개의 전극들(3,5) 및 이들 사이에 배치된 유전층(15)을 포함하고, 상기 유전층(15)과 상기 전극들중 한 전극(5) 사이에 산소 함유 기체가 운반될 수 있는 오존화 공간(13)이 형성되며, 상기 기체의 흐름 방향을 따라서 상기 유전층(15)의 유전 용량(C_D)이 작아지거나, 또는 상기 유전층(15)의 층 두께가 커지거나, 또는 상기 유전 용량은 작아지고 상기 유전층 두께는 커지며, 상기 오존화 공간(13)의 공간 폭이 배출구측에서보다 유입구측에서 더 큰 것을 특징으로 하는 오존 발생 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 2개의 전극(3,5)이 내부 전극(3) 및 상기 내부 전극(3)을 둘러싸는 외부 전극(5)으로서 구성된 것을 특징으로 하는 오존 발생 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 외부 전극(5)의 내경이 흐름 방향을 따라 감소하는 것을 특징으로 하는 오존 발생 장치.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 내부 전극(3)의 외경이 흐름 방향을 따라 증가하는 것을 특징으로 하는 오존 발생 장치.
제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 오존화 공간(13)의 공간 폭이 상기 기체의 흐름 방향을 따라서 연속적으로 또는 불연속적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 오존 발생 장치.
제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 각각의 직렬 연결된 영역들(16.1, 16.2, 16.3, 16.4)이 제공되고, 이들은 각 영역(16.1, 16.2, 16.3, 16.4)에서 일정한 유전 용량(C_D)을 가지며, 하류에 위치한 영역들(16.2, 16.3, 16.4)은 상류에 위치한 영역들(16.1, 16.2, 16.3)보다 작거나 같은 유전 용량(C_D)을 갖는 것을 특징으로 하는 오존 발생 장치.
제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 각각의 직렬 연결된 영역들(16.1, 16.2, 16.3, 16.4)이 제공되고, 각 영역(16.1, 16.2, 16.3, 16.4)내의 유전층(15)의 층 두께는 일정하며, 하류에 위치한 영역들(16.2, 16.3, 16.4)은 상류에 위치한 영역들(16.1, 16.2, 16.3)보다 크거나 같은 층 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 오존 발생 장치.
제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 각각의 직렬 연결된 영역들(16.1, 16.2, 16.3, 16.4)이 제공되고, 각 영역(16.1, 16.2, 16.3, 16.4)내의 오존화 공간(13)의 공간 폭은 일정하며, 하류에 위치한 영역들(16.2, 16.3, 16.4)은 상류에 위치한 영역들(16.1, 16.2, 16.3)보다 작은 공간 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 오존 발생 장치.
제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 유전 용량(C_D)이 상기 유입구측에서는 9 nF 이상, 구체적으로 10.63 nF이고, 상기 배출구측에서는 9 nF 미만, 구체적으로 7.8 nF인 것을 특징으로 하는 오존 발생 장치.
제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 오존화 공간(13)의 공간 폭이 상기 유입구측에서는 0.35 mm 초과, 구체적으로 0.38 mm이고, 상기 배출구측에서는 0.35 mm 미만, 구체적으로 0.32 mm인 것을 특징으로 하는 오존 발생 장치.
제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 유전 용량(C_D)이 상기 기체의 흐름 방향을 따라서 2.83 nF만큼 감소하는 것을 특징으로 하는 오존 발생 장치.
제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 오존화 공간(13)의 공간 폭이 상기 기체의 흐름 방향을 따라서 0.06 mm만큼 감소하는 것을 특징으로 하는 오존 발생 장치.
제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 기체 공간 용량(C_G) : 유전 용량(C_D)의 비율이 상기 유입구측에서는 0.2이고, 상기 배출구측에서는 0.3을 초과하는 것을 특징으로 하는 오존 발생 장치.
제 6 항에 있어서, 상기 영역들(16.1, 16.2, 16.3, 16.4)이 동일한 길이를 갖고, 상기 영역들(16.1, 16.2, 16.3, 16.4)의 총 수가 4로 나누어질 수 있는 경우에는, 제 1 유전 용량을 갖는 영역(16.1) : 상기 제 1 유전 용량보다 큰 제 2 유전 용량을 갖는 영역들(16.2, 16.3, 16.4)의 비율이 1:3이며, 상기 영역들의 총 수가 3으로 나누어질 수 있지만 4로는 나누어질 수 없는 경우에는 상기 비율이 1:2인 것을 특징으로 하는 오존 발생 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 영역들(16.1, 16.2, 16.3, 16.4)이 동일한 길이를 갖고, 상기 영역들(16.1, 16.2, 16.3, 16.4)의 총 수가 4로 나누어질 수 있는 경우에는, 제 1 층 두께를 갖는 영역(16.1) : 상기 제 1 층 두께보다 큰 제 2 층 두께를 갖는 영역들(16.2, 16.3, 16.4)의 비율이 1:3이며, 상기 영역들의 총 수가 3으로 나누어질 수 있지만 4로는 나누어질 수 없는 경우에는 상기 비율이 1:2인 것을 특징으로 하는 오존 발생 장치.
제 8 항에 있어서, 상기 영역들(16.1, 16.2, 16.3, 16.4)이 동일한 길이를 갖고, 상기 영역들(16.1, 16.2, 16.3, 16.4)의 총 수가 4로 나누어질 수 있는 경우에는, 제 1 공간 폭을 갖는 영역(16.1) : 상기 제 1 공간 폭보다 작은 제 2 공간 폭을 갖는 영역들(16.2, 16.3, 16.4)의 비율이 1:3이며, 상기 영역들의 총 수가 3으로 나누어질 수 있지만 4로는 나누어질 수 없는 경우에는 상기 비율이 1:2인 것을 특징으로 하는 오존 발생 장치.
제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 흐름 방향을 따라서 상기 오존화 공간(13)의 전체 길이의 처음 15 내지 35％에서 적어도 20 내지 40％의 동력 소모가 일어날 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 오존 발생 장치.