KR102573770B1 - 오존 발생 장치를 제어하는 방법 - Google Patents

오존 발생 장치를 제어하는 방법 Download PDF

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Abstract

오존 발생 장치에서 오존을 생산하는 방법은 이산소를 함유하는 공급 가스를 오존 발생기(OzG)의 가스 입구(O2IN)에서 정해진 공급 가스 유동과 공급 가스 압력으로 공급하는 단계; 방전을 일으켜 정해진 양의 오존을 오존 발생기(OzG)의 가스 출구(O3OUT)에 발생시키는 단계; 전력 및 복수의 공정 파라미터들 중 적어도 하나의 파라미터를 조절하는 단계들을 포함하되, 전력 및 복수의 공정 파라미터들 중 상기 적어도 하나의 파라미터를 감시하는 단계; 및 전력 및 상기 적어도 하나의 공정 파라미터의 조절에 응답하여 공급 가스 압력을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

오존 발생 장치를 제어하는 방법
본 발명은 오존 발생 장치를 제어하는 방법에 관한 것이고, 특히 오존화 갭과 유전층에 의해 분리되고 전력 유닛에 결합됨으로써 이산소(dioxygen)를 함유하며 오존화 갭에서 유동하는 가스에 방전을 일으키는 적어도 두 개의 전극을 구비하는 오존 발생기를 포함하는 오존 발생 장치에 관한 것이다.
문서 US8728402B2는 적어도 두 개의 전극을 포함하는 오존 발생 장치의 예를 설명하고 있다. 그런, 이러한 장치는 (정해진 농도와 정해진 배출 가스 유동으로) 정해진 양의 오존을 발생시키는 동안 다른 양의 오존을 배출하도록 설정될 수 있다. 이러한 경우, 전극들에 공급되는 전력 및/또는 유입되는 가스 유동은 새로운 재공 목표에 도달하도록 변한다. 그러나 이 문서에 개시된 방법의 효율은 증가될 수 있다.
본 발명은 종래기술의 위에서 언급한 단점들에 대처하고, 생산 범위가 변할 때에도 (전기 요금 또는 원료비 측면에서) 오존 생산 효율을 향상시키도록 적어도 두 개의 전극을 포함하는 오존 발생 장치를 제어하는 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적에서, 본 발명의 제1 태양은,
이산소를 함유하는 공급 가스를 수용하기 위한 가스 입구 및 오존을 포함하는 가스를 배출하기 위한 가스 출구를 적어도 포함하는 오존 발생기에 위치되고 오존화 갭과 유전층에 의해 분리되는 적어도 두 개의 전극을 포함하는 오존 발생장치에서 오존을 생산하는 오존 생산 방법으로,
이산소를 함유하는 공급 가스를 오존 발생기의 가스 입구에서 정해진 공급 가스 유동과 공급 가스 압력으로 공급하는 단계;
오존화 갭에 방전을 일으켜 정해진 양의 오존을 오존 발생기의 가스 출구에 발생시키도록 오존 발생기의 상기 적어도 두 개의 전극에 교류 전류를 공급하는 단계;
전력 및 공급 가스 유동, 전류 주파수, 전류 전압(electric current voltage), 오존 발생기의 냉각 온도를 포함하는 복수의 공정 파라미터들 중 적어도 하나의 파라미터를 조절하여, 오존 발생기에서 발생되는 오존의 양을 조절하는 단계를 포함하는 오존 생산 방법에 있어서,
오존 생산 방법이, 오존 생산 중에,
전력 및 공급 가스 유동, 전류 주파수, 전류 전압, 냉각 온도를 포함하는 복수의 공정 파라미터들 중 상기 적어도 하나의 파라미터를 감시하는 단계; 및
전력 및 상기 적어도 하나의 공정 파라미터의 조절에 응답하여 공급 가스 압력을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오존 생산 방법이다. 상기 방법에 따르면, 모든 생산 도중에 공정 파라미터들이 감시되고, 다른 공정 파라미터와 함께 전력을 조절하는 것에 더하여 가스 공급 압력이 조절된다. 이러한 가스 공급 압력 조절은 전형적으로 전력 소비와 비교한 발생된 오존의 양(오존 수율 또는 비 에너지 소비라고도 함)인 오존 생산의 전반적인 효율을 향상시키기 위해 행해진다. 달리 말하면, 방법은 생산비를 감소시키도록 생산 조건들을 최적화된 구성으로 설정하는 가스 공급 압력 조절 단계를 포함한다.
특히, 오존 발생기의 냉각 온도는 오존 발생기의 냉각 경로에 들어가는 냉각 액체의 온도이다. 냉각 경로는 전형적으로 오존 발생기의 냉각 경로, 펌프 및 열교환기를 포함하는 냉각 회로의 일부이다. 냉각 액체는 첨가제(부식 방지, 동결 방지...)를 선택적으로 함유할 수 있는 물일 수 있다.
특히, 전력의 조절은 전력 밀도(전극 제곱미터 당 kW)의 조절이다.
유리하게는, 공급 가스 압력을 조절하는 단계가,
공급 가스 압력, 전력 및 상기 공정 파라미터들 중 상기 적어도 하나의 공정 파라미터에 기초하여 오존 발생기의 성능을 예측하는 모델의 공급 가스 압력에 대한 도함수를 계산하여, 전력의 조절된 값 및 상기 적어도 하나의 조절된 공정 파라미터로 작동되는 오존 발생기의 효율을 최대화시키는 최적의 공급 가스 압력을 결정하는 단계; 및
오존 발생기 내에서 최적의 가스 공급 압력에 도달하도록 공급 가스 압력을 조절하는 단계를 포함한다. 이 실시예에 따르면, 가스 공급 압력의 조절은 예측 모델에 따라 행해지는데, 예측 모델은 전력 및 상기 적어도 하나의 파라미터의 조절된 값들에 대해 오존의 생산이 가장 효율적이 되는 가스 공급 압력을 위한 최적의 값을 부여한다. 이러한 모델은 경험 모델일 수 있지만, 학습 단계 중의 심층 신경망에 의해 확립될 수 있거나 혹은 퍼지 논리에 의해 구동되는 모델일 수도 있다.
유리하게는, 방법이 오존 발생기를 통해 유동하는 가스의 유동을 측정하고 그리고/또는 오존 농도를 측정하는 것에 의해 오존 발생기의 가스 출구에서 발생되는 오존의 양을 감시하는 단계를 포함한다. 이 측정 단계는 전형적으로 (유동 및 압력 측정과 함께) 오존 농도를 정확하게 계산하기 위한 기초이다. 전형적으로, 임의의 오존 발생 장치가 기본적으로 이러한 센서를 장착하고 있으며, 혹은 장착하고 있지 않은 경우, 오존 농도 센서가 장치에 용이하게 추가될 수 있다.
유리하게는, 최적의 공급 가스 압력을 계산하는 단계 및 공급 가스 압력을 조절하는 단계가 동시에 수행되거나 혹은 전력 또는 복수의 공정 파라미터들 중 상기 적어도 하나의 파라미터의 변화에 후속하는 사전에 정해진 작동 시간 내에 수행된다. 달리 말하면, 발생되는 오존의 양을 조절하는 변화가 있을 경우 즉시, 가스 공급 압력이 생산 도중에 계속 조절된다.
유리하게는, 전력의 조절이 전류 주파수의 조절이다. 실제로, 전력은 주파수의 변경을 통해 조절될 수 있다. 이러한 경우, 조절될 다른 파라미터는 주파수가 아닌 다른 공정 파라미터이며, 이는 공급 가스 유동, 냉각 온도 등일 수 있다.
유리하게는, 전류 주파수 및 공급 가스 유동만이 조절되고,
전류 주파수의 증가는 공급 가스 압력의 증가를 초래하며,
전류 주파수의 감소는 공급 가스 압력의 감소를 초래한다. 공급 가스 압력의 이러한 변화는 효율 향상으로 이어진다.
유리하게는, 전력의 조절은 전류 전압의 조절이다. 실제로, 전력은 전류 전압(전압 진폭 또는 첨두 전압이라고도 함)의 변경에 의해 조절될 수 있다. 이러한 경우, 조절될 다른 파라미터는 전압이 아닌 다른 공정 파라미터이며, 이는 공급 가스 유동, 냉각 온도 등일 수 있다.
유리하게는, 전류 전압 및 공급 가스 유동만이 조절되고,
전류 전압의 증가는 공급 가스 압력의 증가를 초래하며,
전류 전압의 감소는 공급 가스 압력의 감소를 초래한다. 공급 가스 압력의 이러한 변화는 효율 향상으로 이어진다.
유리하게는, 오존 발생기 내의 가스 절대 압력은 [0/5바(절대압) 내지 6바(절대압)]의 범위에서 변한다.
유리하게는, 오존 발생 장치가 오존 발생기에 연결되는 압력 조절기를 포함하고, 오존 발생기의 공급 가스 압력을 조절하는 단계가 압력 조절기를 제어하는 단계를 포함한다.
유리하게는, 오존 발생 장치가 오존 발생기의 적어도 두 개의 전극에 연결되는 전력 유닛을 포함하고, 전극들에 공급되는 전력을 조절하는 단계가 전력 유닛을 제어하는 단계를 포함한다.
유리하게는, 오존 발생 장치가 오존 발생기에 연결되는 유동 조절기를 포함하고, 공급 가스 유동을 조절하는 단계가 유동 조절기를 제어하는 단계를 포함한다.
유리하게는, 오존 발생기의 가스 입구에서 공급 가스를 공급하는 단계는 적어도 95%의 이산소 가스를 함유하는 가스를 공급하는 단계이다.
유리하게는, 오존 발생기의 가스 입구에서 공급 가스를 공급하는 단계는 5% 이하의 질소 가스 또는 아르곤 가스를 함유하는 가스를 공급하는 단계이다.
유리하게는, 오존 발생기의 가스 입구에서 공급 가스를 공급하는 단계는 공기를 공급하는 단계이다.
유리하게는, 방법은
오존 발생량을 감시하는 단계;
공급 가스 압력을 감시하는 단계;
전기 소비량을 감시하는 단계;
오존의 발생량과 전기 소비량에 기초하여 오존 수율을 계산하고 그리고/또는 측정하고 그리고 감시하는 단계;
가스 공급 압력을 조절하는 단계 전후의 오존 수율을 비교하는 단계;
오존 수율을 최적화하도록, 가스 공급 압력을 조절하는 단계 후에 오존 수율이 감소되면 공급 가스 압력을 조절하는 단계를 반복하는 단계를 포함한다.
상기 실시예에 따르면, 공급 가스 압력을 조절하는 효과가 (계산에 의해, 또는 오존 농도, 가스 유동/가스 압력의 측정에 기초하여) 점검되고, 효율의 손실(오존 수율의 손실)이 있으면 추가 조절이 행해진다. 조절은 시행착오법에 의해 최적의 가스 공급 압력을 발견하도록 작동 범위를 스크리닝하는 "시행 및 검증(try and test)" 전략에 따라 행해질 수 있다. 이는 또한 심층 신경망에 의해 주어지는 명령들, 또는 예측 모델에서의 기본 계산들 또는 퍼지 논리 계산들에 기초할 수도 있다.
유리하게는, 방법은, 오존 수율을 더 증가시키도록, 가스 공급 압력을 조절하는 단계 후에 오존 수율이 증가되거나 혹은 동일한 경우 가스 공급 압력을 더 조절하는 단계를 포함한다.
유리하게는, 방법은 가스 공급 압력을 조절하는 단계 후에 오존 수율이 증가되거나 혹은 동일하면 가스 공급 압력을 유지하는 단계를 포함한다. 최적 조건에 일단 도달되면, 가장 효율적인 조건에서 오존을 생산하기 위해 최적 조건이 유지된다.
본 발명의 제2 태양은 오존 발생 장치에 관한 것으로,
이산소를 함유하는 가스를 수용하기 위한 가스 입구 및 오존을 포함하는 가스를 배출하기 위한 가스 출구를 포함하는 오존 발생기;
오존 발생기에 위치되고, 오존화 갭과 유전층에 의해 분리되는 적어도 두 개의 전극;
오존 발생기에 연결되는 압력 조절기;
적어도 두 개의 전극에 연결되는 전력 유닛;
오존 발생기에 연결되는 유동 조절기; 및
제1 태양에 따른 방법을 수행하기 위해, 상기 압력 조절기, 전력 유닛, 유동 조절기를 제어하도록 구성된 제어 유닛을 포함한다.
실시예에서, 전극들은 금속재이고, 유전층은 전극들 중 적어도 하나에 도포되는 세라믹 피복을 포함한다.
본 발명의 다른 피처들과 장점들은 첨부 도면에 도시된 본 발명의 상세하고 비한정적인 예들에 대한 아래의 상세한 설명을 읽으면 보다 명확하게 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 오존 발생 장치를 도식적으로 도시한다.
도 2는 도 1의 오존 발생 장치의 효율 곡선의 예를 도시한다.
도 3은 도 1의 오존 발생 장치의 오존 발생기의 단면을 도시한다.
도 1은 복수의 전극 세트(ES)가 하우징(H) 내에 배치되어 있는 도 3에 도시된 바와 같은 오존 발생기(OzG)를 포함하는 오존 발생 장치(OGM)를 간략하게 도시한다. 각각의 전극 세트는 오존화 갭(OG) 및 유전층(명료성을 위해 미도시)에 의해 분리되는 두 개의 전극(E1, E2)을 포함한다. 오존 발생 장치(OGM)는 또한 전극 세트 각각에 전류를 공급하기 위한 전력 유닛(EPU)도 포함한다. 각각의 오존화 갭(OG)은, 오존 발생 장치가 작동될 때, 상류에서 이산소를 함유하는 가스를 수용하기 위한 오존 발생기(OzG)의 가스 입구(O2IN)에 그리고 하류에서 오존을 함유하는 가스를 배출하기 위한 가스 출구(O3OUT)에 연결된다.
오존화 갭(OG)들에 가스 유동을 생성하기 위하여, 오존 발생 장치는 산소 순환 펌프(OCP)를 포함하는데, 산소 순환 펌프는 오존 발생기에 특정 가스 공급 유동 및 특정 가스 공급 압력을 설정하도록 설계된다. 전극들에 전력이 공급되고 가스 유동이 확립될 때, 전극들 사이의 오존화 갭(OG)에 방전이 일어나 코로나 효과가 발생되고, 가스 입구(O2IN)에 공급되는 산소 중 일부가 오존으로 변환되어 가스 출구(O3OUT)에서 정해진 양으로 배출된다.
오존 생산 중에 안정적인 환경을 보장하도록, 냉각 회로가 오존 발생기(OzG) 내에 냉각 경로를 포함함으로써 냉각 액체가 전극 세트(ES)들 각각을 직접 냉각하도록 오존 발생기(OzG)를 통해 유동할 수 있다. 도 3은 냉각수(WC)가 오존 발생기(OzG)에 존재하는 것을 도시한다. 오존 발생기는 냉각수 입구(WCIN) 및 냉각수 출구(WCOUT)를 포함한다.
일반적으로, 오존 발생 장치(OGM)는 아래의 범위들에서 작동될 수 있다.
전력 밀도 범위: 전극 제곱미터 당 [0.1 내지 10]kW
전류 주파수 범위: [10 내지 30000]Hz
첨두 전압의 상한 범위: [2 내지 20]kV
가스 출구에서 오존 농도: 1 내지 16중량%
공급 가스의 절대 압력 범위: [0.5바(a) 내지 6바(a)]
공급 가스에 질소(N2) 및/또는 아르곤(Ar)이 적어도 0.1 내지 5중량%의 농도로 존재하고 나머지는 이산소인 것이 바람직할 수 있다. 대안적으로 공기를 오존 발생기에 공급할 수 있다.
오존 발생 장치(OGM)는 또한 오존 생산을 감시하고 점검하는 적당한 센서들을 구비하는데, 오존 발생 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 산소 농도 센서(OCS), 산소 압력 센서(POPS), 산소 유동 센서(OFS), 오존 농도 센서(O3S), 오존 압력 센서(O3PS), 오존 순환 유동 센서(O3Q), 입구 냉각수 온도 센서(IWCTS), 출구 냉각수 온도 센서(OWCTS), 입구 냉각수 유동 센서(IWCQS), 및 출구 냉각수 유동 센서(OWCQS), 예를 들어 전극 세기 센서, 전극 전압 센서 및 주파수 센서를 구비하는 전극 전력 측정 수단(EPS)을 포함할 수 있다.
오존의 생산은 사용자 요구에 따라 조절될 수 있고, 일반적으로 전력 유닛(EPU)이 전극들(E1, E2)에 공급되는 전력을 조절하도록 배치된다. 전류 전압(전류 진폭 또는 첨두 전압이라고도 함) 및/또는 전류 주파수를 조절할 수도 있다. 산소 순환 펌프(OCS)가 순환 유동을 변화시킬 수 있도록 가스 공급 유동을 조절하는 것 또한 가능하다. 대안적으로 또는 부가적으로, 유동 레귤레이터(OR3)가 가스 경로를 따라 가스 공급 유량(및 결과적으로 가스 배출 유동)을 소정 값으로 설정하도록 실시하는 것이 가능하다. 조절되는 다른 파라미터는 오존 발생기의 온도이며, 이를 위해 냉각수 온도를 조절하는 것이 가능하다.
대체로, 전극들에 공급되는 전력, 및 공급 가스 유동, 전류 주파수, 전류 전압, 오존 발생기의 냉각 온도를 포함하는 복수의 공정 파라미터들 중 적어도 하나를 조절함으로써 오존 발생기의 가스 출구(O3OUT)에서 발생 오존의 양을 조절하는 것이 가능하다.
오존의 생산 중에, 전력 및 일부 다른 파라미터들을 조절함으로써 오존 발생기에서 발생되는 오존의 양을 변경하는 것이 가능하다. 이러한 조절에 부가하여, 가스 유동 압력을 조절함으로써 오존 발생기(OzG)를 최적화된 생산 조건에 놓이게 하는 것이 또한 제안된다.
이를 가능하게 하도록, 방법은, 전력 및 다른 공정 파라미터(들)의 변화와 동시에 또는 사전 결정된 작동 시간 내에, 전력과 다른 공정 파라미터(들)의 값들을 연속적으로 감시하는 것에 의해 가스 공급 압력을 조절하는 것을 제안한다.
그러면, 가스 공급 압력의 조절을 관리하는 가능성이 몇 가지 존재한다.
첫 번째 옵션은 공급 가스 압력, 전력 및 상기 공정 파라미터들 중 상기 적어도 하나에 기초하여 오존 발생기의 성능을 예측하는 모델의 공급 가스 압력에 대한 도함수(derivatives)를 계산하여, 전력의 조절된 값 및 상기 적어도 하나의 조절된 공정 파라미터로 작동되는 오존 발생기의 효율을 최대화시키는 최적의 공급 가스 압력을 결정하는 것이다. 그러면, 가스 공급 압력을 계산된 값으로 설정함으로써 오존 생산의 효율 향상으로 이어지고 이는 다시 원료비 또는 에너지 비용에 대한 비용 절감으로 이어진다.
모델의 예로, 오존 농도, 공급 가스 압력, 전력 밀도, 냉각수 온도 및 전류 주파수와 관련한 장치 효율을 계산하기 위해 다음의 공식을 사용할 수 있을 것이다.
η(c,p,q,T,f) = 9.234E+00 + 2.124E-01 × c + 2.451E+00 × p + 3.072E-01 × q + 2.568E-01 × T + 1.688E-03 × f + 0.000E+00 × c × p - 1.774E-01 × c × q - 2.679E-02 × c × T + 0.000E+00 × c × f + 9.869E-01 × p × q + 0.000E+00 × p × T - 1.502E-03 × p × f - 3.585E-02 × q × T + 3.888E-04 × q × f + 0.000E+000 × T × f - 4.680E-02 × c2 - 1.238E+00 × p2 - 2.777E-01 × q2 - 1.873E-03 × T2 + 1.000E-08 × f2
여기서,
c = 오존 농도 (중량%)
p = 공급 가스 압력(bar-a)
q = 전력 밀도 (kW/m2)
T = 냉각수 온도(℃)
f = 오존 발생기에 공급되는 전류의 주파수(Hz)
이러한 모델은 일반적으로 실험 계획법(DoE) 측정 계획에 따른 측정 캠페인을 실행하는 것에 의해 결정된다. 변수들을 변화시키면서 기술의 물리적 거동을 설명하는 모델의 계수를 결정하기 위해, 각각의 새로운 기술의 시제품 또는 기존 기술의 장치가 공정 제어 및 측정 기구에 바람직하게는 고도의 정밀도/정확도로 연결된다. 이어서 실험 계획법의 규칙들에 따른 5개의 변수들을 이용한 측정 플랜이 생성되는데, 5개의 모든 변수들은 요구되는 범위에 걸쳐 변화된다(참조: Myers, Raymond H, Response Surface Methodology. Boston: Allyn abd Bacon, Inc. 1971). 이 범위는 예를 들면 아래와 같을 수 있다.
c ∈ [1;5]중량%
p ∈ [1;2]bar-a
q ∈ [0.5;2.5]kW/m2
T ∈ [5;40]℃
f ∈ [500;1000]Hz
이어서, 각각의 변수에 요구되는 값 범위에서 시스템의 물리적 거동을 모델링하기에 적당한 수학 함수, 본 발명의 경우에서는 완전 이차 다항식의 형태인
η(c,p,q,T,f) = a0 + a1 × c + a2 ×q + a4 × T +a5 × f + a6 × c × p + a7 × c × q + a8 × c × T + a9 × c × f + a10 × p × q +a11 × p × T + a12 × p × f + a13 × q × T + a14 ×q × f +a15 × T × f a16 × c2 + a17 × p2 + a18 × q2 +a19 × T2 +a20 × f2
이 선택된다. 충분한 수의 변수 조합들을 측정한 후에, 모든 계수들(ai, i = 0...20)의 정확한 값들을 결정하기 위하여 기록된 데이터 세트의 선형 회귀 분석이 수행된다.
이러한 첫 번째 옵션에 따르면, 최적의 가스 공급 압력이 정확하게 예측되고, 장치 파라미터들을 새로운 값들로 설정하는 것은 직접적이고 신속하게 최적화된 오존 생산으로 이어진다. 일부 계수들이 영인 것을 알아야 하는데, 이는 이 계수들이 특정 기술에 의존하기 때문이다. 다른 기술, 예컨대 상이한 갭 폭, 다른 전극 소재, 또는 상이한 발생기 기하학적 형상에 대해, 모델 계수들이 상이할 것이고 이에 따라 표준 단계들이 적절한 모델/계수들을 결정하도록 이러한 측정 캠페인을 수행하거나 혹은 재수행할 것이라는 점에 유의해야 한다. 또한 다른 차수의 다항식들, 대수 함수 또는 지수 함수, 멱함수 또는 이들의 조합을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다른 수학 함수들이 효율을 예측하는 데 사용될 수 있음을 알아야 한다. 그러나 유전 배리어 방전을 이용한 오존 발생기의 각각의 실시에 대해, 위에서 설명한 절차에 따른 효율을 예측하는 적합 곡선을 발생시키는 적당한 수학 함수를 발견하는 것이 가능할 것이다.
그러나, 학습 단계 후에, 전력 및 다른 공정 파라미터의 설정 변화 후 가스 공급 압력의 최적화된 값을 예측할 수 있는 심층 신경망을 사용하는 것도 가능하다. 이 경우, 모델은 심층 신경망이 생산 데이터(발생되는 오존의 양) 중의 생산 파라미터들, 변화들 및 결과들을 저장하는 학습 단계 중에 구축되기 때문에 순전히 경험적이다. 다른 대안에서, 퍼지 논리를 이용하여 가스 공급 압력 변화를 유도함으로써 경험 모델을 구축하는 것도 가능하다.
두 번째 옵션에서, 시행착오법에 따라 전력과 적어도 하나의 다른 공정 파라미터의 설정 변화 후 가스 공급 압력의 범위를 스크리닝하는 것이 가능하다. 이 경우, 적어도 가스 공급 압력 변화 전후에 오존 수율이 (발생된 오존의 양 및 소비된 전력에 기초하여) 계산되고 감시된다. 가스 공급 압력이 오존 수율의 감소를 초래하면, 가스 공급 압력은 이전의 보다 양호한 생산 조건으로 복원하도록 이전 값으로, 또는 더 양호한 조건들이 발견될 수 있을지 점검하도록 다른 값으로 다른 시점에 변화된다. 목적은 가스 공급 압력을 스크리닝하는 것에 의해 장치 효율을 최적화하는 것이다.
이 두 번째 옵션에서 최소 압력으로부터 최고 압력까지의 스크리닝 및 결과들을 비교하여 공급 가스 압력을 효율이 최대인 정도로 설정하는 것과 같은 몇몇 절차들이 이어질 수 있다. 전력 및 상기 적어도 하나의 다른 공정 파라미터의 조절 후에, 오존 발생 장치의 효율을 최대화화기 위하여 추종할 추세를 우선 결정하기 위한 공급 가스 압력의 규칙적인 감소 및 공급 가스 압력의 증가를 계획하는 것도 가능하다. 물론, 방법은 공급 가스 압력을 최소한 오존 수율이 증가되거나 혹은 오존 수율이 가능한 최고인 것으로 결정되는 레벨로 유지할 것이다.
가스 공급 압력 조절을 되풀이하는 것을 최소화하기 위해 첫 번째 옵션(최적 가스 공급 압력을 예측하는 계산)과 두 번째 옵션(공급 가스 압력의 조절 및 추가 조절을 결정하기 위한 전/후의 효율 비교)을 혼합하는 것도 가능하다.
도 2는 가스 공급 압력이 본 발명에 따라 조절될 때 도 1의 오존 발생 장치(OGM)의 효율 곡선들을 나타낸다. 곡선들은 상대 효율을 나타내는데, 기준치는 2.8바(절대압)에서 오존 농도가 10중량%이고 부하가 100%인 생산 포인트이다.
첫 번째 케이스는 장치의 전용량(100% 부하)으로 생산하는 도중 및 장치의 절반 용량(50% 부하)으로 생산하는 도중의 제1 오존량(10중량%)이 발생될 때의 효율에 대한 효과를 보여준다. 이 케이스는 두 개의 상부 곡선(작은 점선 및 이점쇄선)에 의해 표시되어 있다.
이 케이스(10중량% 오존 발생)에서, 상부 곡선(작은 점선)은 장치가 용량의 50%로 작동될 때 최적의 공급 가스 압력이 약 2.6바(절대압)임을 나타낸다. 부하가 전용량으로 증가될 때, 제2 곡선(이점쇄선)은 최적의 공급 가스 압력이 약 2.75바(절대압)임을 나타낸다. 오존발생기의 가스 출구에서 10중량%의 동일한 오존 농도로 생산(발생된 오존의 양)이 증가할 때, 효율을 수 포인트 절감하기 위해 공급 가스 압력을 증가시키는 것이 유리하다.
오존 발생기(OzG)의 가스 출구(O3OUT)에서 발생된 오존의 농도가 13중량%일 때의 두 번째 케이스가 또한 표시되어 있다. 이 케이스는 두 개의 하부 곡선(큰 점선 및 일점쇄선)에 의해 표시되어 있다.
이 케이스(13중량% 오존 발생)에서, 최하측 곡선(일점쇄선)은 장치가 용량의 50%로 작동될 때 최적의 공급 가스 압력이 약 2.1바(절대압)인 것을 나타낸다. 부하가 전용량으로 증가될 때, 아래로부터 두 번째 곡선(큰 점선)은 최적의 공급 가스 압력이 약 2.35바(절대압)인 것을 나타낸다. 오존발생기의 가스 출구에서 13중량%의 동일한 오존 농도로 생산(발생된 오존의 양)이 증가할 때, 효율을 수 포인트 절감하기 위해 공급 가스 압력을 증가시키는 것이 유리하다.
물론 통상의 기술자에게 명백한 개선 및/또는 변형이 실시될 수 있고, 이는 여전히 특허청구범위에 한정된 본 발명의 범위 내에 있다.

Claims (13)

  1. 이산소를 함유하는 공급 가스를 수용하기 위한 가스 입구(O2IN) 및 오존을 포함하는 가스를 배출하기 위한 가스 출구(O3OUT)를 적어도 포함하는 오존 발생기(OzG)에 위치되고 오존화 갭(OG)과 유전층에 의해 분리되는 적어도 두 개의 전극(E1, E2)을 포함하는 오존 발생 장치(OGM)에서 오존을 생산하는 오존 생산 방법으로,
    이산소를 함유하는 공급 가스를 오존 발생기(OzG)의 가스 입구(O2IN)에서 정해진 공급 가스 유동과 공급 가스 압력으로 공급하는 단계;
    오존화 갭(OG)에 방전을 일으켜 정해진 양의 오존을 오존 발생기(OzG)의 가스 출구(O3OUT)에 발생시키도록 오존 발생기(OzG)의 상기 적어도 두 개의 전극(E1, E2)에 교류 전류를 공급하는 단계;
    전력 및 공급 가스 유동, 전류 주파수, 전류 전압, 오존 발생기(OzG)의 냉각 온도를 포함하는 복수의 공정 파라미터들 중 적어도 하나의 파라미터를 조절하여, 오존 발생기(OzG)의 가스 출구(O3OUT)에서 발생되는 오존의 양을 조절하는 단계를 포함하는 오존 생산 방법에 있어서,
    오존 생산 방법이, 오존 생산 중에,
    전력 및 공급 가스 유동, 전류 주파수, 전류 전압, 냉각 온도를 포함하는 복수의 공정 파라미터들 중 상기 적어도 하나의 파라미터를 감시하는 단계; 및
    전력 및 상기 적어도 하나의 공정 파라미터의 조절에 응답하여 공급 가스 압력을 조절하는 단계를 포함하고,
    공급 가스 압력을 조절하는 단계가,
    공급 가스 압력, 전력 및 상기 공정 파라미터들 중 상기 적어도 하나의 공정 파라미터에 기초하여 오존 발생기의 성능을 예측하는 모델의 공급 가스 압력에 대한 도함수(derivatives)를 계산하여, 전력의 조절된 값 및 상기 적어도 하나의 조절된 공정 파라미터로 작동되는 오존 발생기(OzG)의 효율을 최대화시키는 최적의 공급 가스 압력을 결정하는 단계; 및
    오존 발생기(OzG) 내에서 최적의 가스 공급 압력에 도달하도록 공급 가스 압력을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오존 생산 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    오존 발생기(OzG)를 통해 유동하는 가스의 유동을 측정하고 그리고/또는 오존 농도를 측정하는 것에 의해 오존 발생기(OzG)의 가스 출구(O3OUT)에서 발생되는 오존의 양을 감시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오존 생산 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    최적의 공급 가스 압력을 계산하는 단계 및 공급 가스 압력을 조절하는 단계가 동시에 수행되거나 혹은 전력 또는 복수의 공정 파라미터들 중 상기 적어도 하나의 파라미터의 변화에 후속하는 사전에 정해진 작동 시간 내에 수행되는 것을 특징으로 하는 오존 생산 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    전력의 조절은 전류 주파수의 조절인 것을 특징으로 하는 오존 생산 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    전력 및 복수의 공정 파라미터들 중 적어도 하나의 공정 파라미터를 조절하는 단계 중에, 전류 주파수 및 공급 가스 유동만이 조절되고,
    전류 주파수의 증가가 공급 가스 압력의 증가를 초래하고,
    전류 주파수의 감소는 공급 가스 압력의 감소를 초래하는 것을 특징으로 하는 오존 생산 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    전력의 조절은 전류 전압의 조절인 것을 특징으로 하는 오존 생산 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    전력 및 복수의 공정 파라미터들 중 적어도 하나의 공정 파라미터를 조절하는 단계 중에, 전류 전압 및 공급 가스 유동만이 조절되고,
    전류 전압의 증가가 공급 가스 압력의 증가를 초래하고,
    전류 전압의 감소는 공급 가스 압력의 감소를 초래하는 것을 특징으로 하는 오존 생산 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    오존 발생기(OzG) 내의 가스 절대 압력은 [0.5바(절대압) 내지 6바(절대압)]의 범위에서 변하는 것을 특징으로 하는 오존 생산 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    오존 발생량을 감시하는 단계;
    공급 가스 압력을 감시하는 단계;
    전기 소비량을 감시하는 단계;
    오존 발생량과 전기 소비량에 기초하여 오존 수율을 계산하고 감시하는 단계;
    가스 공급 압력을 조절하는 단계 전후의 오존 수율을 비교하는 단계;
    오존 수율을 최대화하도록, 가스 공급 압력을 조절하는 단계 후에 오존 수율이 감소되면 공급 가스 압력을 조절하는 단계를 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오존 생산 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    오존 수율을 더 증가시키도록, 가스 공급 압력을 조절하는 단계 후에 오존 수율이 증가되거나 혹은 동일하면 가스 공급 압력을 더 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오존 생산 방법.
  11. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
    가스 공급 압력을 조절하는 단계 후에 오존 수율이 증가되거나 혹은 동일하면 가스 공급 압력을 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오존 생산 방법.
  12. 오존 발생 장치(OGM)로,
    이산소를 함유하는 가스를 수용하기 위한 가스 입구(O2IN) 및 오존을 포함하는 가스를 배출하기 위한 가스 출구(O3OUT)를 포함하는 오존 발생기(OzG);
    오존 발생기(OzG)에 위치되고, 오존화 갭(OG)과 유전층에 의해 분리되는 적어도 두 개의 전극(E1, E2);
    오존 발생기(OzG)에 연결되는 압력 조절기;
    적어도 두 개의 전극(E1, E2)에 연결되는 전력 유닛(EPU);
    오존 발생기(OzG)에 연결되는 유동 조절기(O3R); 및
    청구항 1에 따른 방법을 수행하기 위해, 상기 압력 조절기, 전력 유닛, 유동 조절기를 제어하도록 구성된 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 오존 발생 장치.
  13. 삭제
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