KR19990028411A - 오존 생성 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

오존은 산소가 유전체를 통해 고전압인 고주파 교류로 제공될 때 생성된다. 산소는 알루미늄 산화물로 된 두 플레이트(2) 사이의 좁은 공간에 허용되고, 전류는 상기 공간내의 전극 네트(3)에 공급되고, 상기 플레이트의 반대측 면은 접지되고 냉각된다.

Description

오존 생성 방법 및 장치

오존 가스는 물의 취급을 조금도 소비하지 않는 많은 수로 증가하는 산업상의 적용 범위에 사용되고 있고, 예를 들어 복합 유기 분자, 화학적 폐기물로부터의 시안화물 및 페놀, 종이 공장 및 다이-밀(dye-mills)로부터의 폐기물, 세탁 공정중의 계면 활성체 및 청정제, 폐수 공장으로부터의 냄새를 파괴 또는 없앨 수 있다.

오존을 사용해 최종 단계에서 취급되는 폐수는 세탁, 관개 또는 진화 작업용으로 어려움 없이 재활용될 수 있다.

오존은 또한 오존의 질을 상당히 강화시켜 식수의 사전처리용으로 사용되고 있다.

특히 최종의 오존은 종이 제조 산업에서 펄프의 표백용으로 염소(chlorine)의 선택을 허용하는 곳에 사용된다.

따라서 오존의 수요는 매우 높고 꾸준히 증가한다.

오존은 산소 가스 또는 산소-과잉 가스 혼합물내의 소위 암(dark)전기 방전 또는 냉(cold)전기 방전에 의해 발생된다는 것은 공지되어 있다. 그러나, 현재 산업상의 적용을 위해 만족할 만한 량과 농도의 오존을 발생시키기 위해 공지되 있는 장치는 부피가 매우 크고 설비가 어렵고 비용이 많이 든다.

공지의 산소 발생기는 금속 컨테이너가 밀폐하듯이 봉입되어 종종 거대한 구조가 되고, 공급된 가스의 내외로 오존이 발생되는 곳으로부터 습기에 대단히 민감하다. 이미 저습도에서의 함유물 누전은 전기적인 누전에 대한 합성적인 위험을 발생시킬 수 있고, 문제의 발생기 유닛을 파괴시킬 수 있다.

본 발명의 목적은 상기 장치의 물리적인 부피를 줄이기 위해, 습기에 대한 민감성을 감소시키기 위해, 및 설비에서의 고장 시간을 최소화하기 위해 오존 생성 공정으로부터 생성물을 증가시키는 것이다.

본 발명은 유전체를 통해 고전압인 고주파 교류로 산소를 제공하므로써 오존을 생성하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명은 첨부된 도면들을 참조하여 하기에 더욱 상세히 설명될 것이다.

도 1 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 오존 발생기 유닛의 기본적인 구조를 도시한 개요도.

도 2 는 도 1 에 도시된 오존 발생기를 사용하기 위한 전극 네트를 도시한 평면도.

도 3 은 제 1 실시예에 따른 오존 발생기의 측면도.

도 4 는 본 발명에 따른 오존 발생기의 제 2 실시예를 도시한 평면도.

도 5 는 도 4 에 따른 실시예의 측면도.

도 6 은 도 4 및 도 5 에 따른 실시예에 대한 발생기 유닛의 평면도.

도 7 은 도 6 에 따른 발생기 유닛의 측면도.

본 발명에 따른 목적들은 산소 가스가 유전체를 구성하는 재료의 적어도 하나 이상의 평평한 벽으로 된 좁은 공간에 허용된다는 것과 고전압인 고주파 교류는 상기 공간내의 나사산형 전극에 적용되고, 상기 벽의 반대측면은 접지되고 냉각되는 것으로 이뤄진다.

양호하게는 좁은 공간은 유전체를 구성하는 재료로 된 두 개의 평평한 벽을 갖는다.

한 실시예에서 냉각 중간재를 함유하는 접지된 금속 블록은 벽들에 적용된다.

다른 실시예에서 접지된 냉각 중간재는 벽들에 직접적으로 적용된다. 내부 전극으로 각각의 벽들에 형성되는 발생기 유닛은 접지된 냉각 중간재내에 침수된다는 것을 알수 있다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 오존 발생기는 도 1 내지 도 3 에 개략적으로 설명된다.

도 1 에 도시한 것처럼, 오존 발생기 유닛(1)은 순수 알루미늄 산화물 또는 세라믹재 알루미나인 두 개의 플레이트(2)를 포함한다. 99.9% 이상의 순도를 갖는 알루미늄 산화물을 사용하는 것이 바람직하다. 각각의 플레이트는 예를 들어 길이 160mm, 폭 115mm 및 두께 0.65mm의 치수를 가질 수 있다.

산화방지 스테인리스 스틸과 같은 재료로 된 네트의 형성에서 금속 전극(3)은 두 개의 세라믹 플레이트(2) 사이에 배열된다. 또한 도 2 에 도시한 네트(3)는 둘레에 플레이트와 같은 재료로 된 프레임(3')이 제공되고, 두 개의 플레이트(2) 사이에 높이가 같은 공간을 제공하는 0.5mm의 두께를 가질수 있다. 플레이트(2)와 프레임(3')은 예를 들어 유리를 접착시키는 수단인 가스 밀착 유닛에 연결된다.

상기 공간에 분리 네트를 선택적으로 제공하는 것처럼, 나사산형 전극재는 플레이트(2)의 내부 표면상에 배열될 수 있다.

각각의 발생기 유닛(1)은 산소 가스(O₂)의 투입을 위해, 플레이트(2) 사이의 공간으로부터 산소 가스내에 형성된 오존 가스(O₃)를 이동시키기 위해 개구가 제공된다. 또한, 발생기 유닛은 네트(3)에 전기적인 접속을 한다.

상을 구성하는 네트(3)에서 발생기 유닛(1)을 냉각시키기 위해, 시스템에 전기적인 접지를 제공하기 위해 금속 블록(4)은 발전기 유닛(1)의 양측면에 배열된다. 각각의 금속 블록(4)은 적절한 냉각 중간재를 위해 채널(4')에 제공되고 발생기 유닛(1)으로부터 가스의 실행을 위해 보어(4")에 제공된다. 상기 블록(4)은 접지를 위해 접속되고 고전압 전원을 위해 네트(3)에 접속된다. 유체 접속과 전기적인 접속은 도면에 도시되지 않는다.

금속 블록(4)을 따라 순환되는 상기 냉각 중간재는 양호하게는 물 및 글리콜 또는 다른 알코올의 혼합물이다. 상기 냉각 중간재는 블록(4)을 통해 이동하는 동안 중간재의 온도 상승이 선택된 작업 온도 -5℃에서 1℃의 크기내에 존재할 수 있는 그런 량과 속도의 압축 수단에 의해 순환된다.

설명된 시스템에서, 네트(3)가 접지를 위한 블록(4)에 교류로 접속될 때 각각의 플레이트(2)는 유전체로서의 기능을 한다. 사인 곡선인 교류의 전압은 양호하게는 6,000V를 지시하지만, 어떤 발명이 35,000V 수준에서 얻어진다면 이론적으로 25,000V 내지 30,000V의 고전압이 사용될 수 있다. 교류 주파수는 2kHz 내지 100kHz 범위내에 있을 수 있고, 양호하게는 2.5kHz이다.

상기 전류가 네트(3)에 적용될 때, 소위 코로나 효과(corona effect)로 불리는 냉각 방전은 선형 네트부와 금속 블록(4)의 접지된 표면 사이에 플레이트(2)로 구성된 유전체를 통해 얻어진다. 여기서 발생기 유닛(1)을 통해 전달된 산소의 어떤 부분은 오존으로 전환된다. 상기의 환경하에서의 결과는 산소 가스내에 18 내지 20 vol%일 수 있고, 단지 3 내지 11 vol%인 산소의 결과는 종래의 공정들에서 얻어질 수 있다. 18% 이상의 오존을 함유하는 산소 혼합물은 자연적으로 폭발할 수 있다.

산소는 플레이트 사이의 적절한 이송을 보증하기 위해 발생기 유닛으로의 도입시에 예를 들어 0.5 bar의 초과압력이 주어질 수 있다. 또한 산소 가스는 유닛내의 산소에 대한 시간과 거리를 증가시키기 위해, 내부 벽들의 제공에 의해 발전기 유닛(1)내의 공간을 통해 권취 경로를 따라 힘이 주어질 수도 있다.

비록 가능한 최고 온도가 60℃ 내지 80℃일지라도 유전체의 작업 온도를 20℃로 유지하는 것이 양호하고, 여기에서 공급된 전기 에너지의 약 80%는 열로 변형되어 냉각되어야 한다.

상기 환경하에서, 각 발생기 유닛으로부터의 생성물은 20 g/h를 지시할 수 있고, 이는 시간당 오존 1 kg을 생성하기 위해서는 50개의 발생기 유닛 또는 요소가 요구된다는 것을 의미한다. 상기 량은 예를 들어 대략 2,000가구로부터의 폐수를 정화하기 위해 요구되는 량과 같다.

도 3 은 발생기 유닛(1)과 블록(4)의 적층을 도시한다. 상기 적층은 다섯 개 이상의 유닛과 여섯 개 이상의 블록이 도시된 복수의 유닛과 블록을 포함한다.

본 발명에 따른 오존 발생기의 제 2 실시예는 도 4 내지 도 7 에 도시된다. 도 1 내지 도 3 에 따른 제 1 실시예에 관한 주요 차이점은 금속 블록이 결여된 경우와 부호 10을 가지는 경우의 발생기 유닛이 액체 속에 침수되는 것이고, 상기 두 경우는 냉각 중간재와 전기 접지를 구성한다.

상기 실시예에 대한 발생기 유닛(10)은 도 6 및 도 7 에 도시된다. 본질적으로 상기 유닛(10)은 제 1 실시예에 대한 유닛(1)과 원칙적으로 차이가 없고, 전극 네트 사이의 가스밀착 공간내에 유전체를 구성하는 두 개의 플레이트를 포함한다.상기 유닛(10)은 산소용 입구(11)가 제공되고 오존과 산소로 형성된 혼합물용 출구(12)가 제공된다. 또한 상기 유닛은 전극 네트를 위한 전기 접속(13)이 제공된다.

상기 발생기 유닛(10)의 적층은 산소용 입구 튜브(14)와 오존/산소용 출구 튜브(15) 사이에서 현수되고, 상기 적층은 컨테이너(16)내의 액체(17)에 침수된다. 또한 발생기 유닛에 교류를 공급하기 위한 절연된 전기 케이블(18)이 있다. 비교적 많은 수의 발생기 유닛(10)을 포함하는, 예를 들어 여섯 개의 적층은 상기 수가 19로 도시된 바와 같이 하나의 컨테이너(16)내에 배열된다. 명확성을 위해 단 하나의 입구 튜브(14)는 도 5 에서 실선으로 도시되고 하나의 출구 튜브(15)는 점선으로 도시된다. 도 4 에서 적층된 발생기 유닛으로부터 산소와 오존/산소의 흐름은 화살표로 도시된다.

컨테이너(16)에 사용되는 상기 액체(17)는 접지를 위해 접속되거나 접지 플레이트에 제공되고, 전기적으로 양호한 고주파 전압용 전도체이고, 수용성이다. 실질적인 이유로 제 1 실시예의 냉각 중간재로 사용되었던 것과 같은 동일 액체가 사용될 수 있다. 이는 컨테이너(16)내의 어떤 움직임에서 액체(17)를 유지시키는 이점이 있다.

발생기 유닛에 상응하는 수로 제 2 실시예의 배열은 더욱 효과적일 수 있다. 즉, 에너지의 소모가 적다. 또한 그것은 이웃한 발생기 유닛들(10) 사이의 거리가 5mm 정도로 작게 유지될 수 있다는 용적 효과일수도 있다.

Claims (6)

1. 유전체 재료의 두 벽(2) 사이의 공간에 고전압인 고주파 교류로 산소를 제공하므로써 오존을 생성시키는 장치에 있어서,

   상기 공간은 평평한 전극(3)을 포함하고, 상기 벽들은 외부로 접지되고 냉각되며, 나사산형재로 된 상기 평평한 전극(3)은 산소 가스용인 좁은 공간을 충분히 채우고, 오존 발생기(1)는 벽들(2)을 포함하고, 상기 전극(3)은 밀봉된 유닛으로 제조되는 것을 특징으로 하는 오존 생성 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 두 벽(2)은 세라믹재인 것을 특징으로 하는 오존 생성 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 세라믹재는 알루미늄 산화물이고 상기 전극(3)은 산화방지 스테인리스 스틸인 것을 특징으로 하는 오존 생성 장치.
4. 제 2 항에 있어서, 접지된 금속 블록(4)은 발생기 유닛(1)의 양 측면에서 직선으로 배열되는 냉각 중간재를 포함하는 것을 특징으로 하는 오존 생성 장치.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 발생기 유닛(1)은 접지된 냉각 중간재(17)내에 침수되는 것을 특징으로 하는 오존 생성 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 몇몇 발생기 유닛(1)은 접지된 냉각 중간재내의 산소용 입구 튜브(14)와 오존/산소용 출구 튜브(15) 사이에 적층되어 현수된 것을 특징으로 하는 오존 생성 장치.