KR20160082971A - 오존 발생기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 전극들 사이에 위치된 유전 매체를 가진, 적어도 두 개의 전극들(1, 2)로서, 상기 전극들은 방전 갭들(4)을 정의하는, 상기 적어도 두 개의 전극들(1, 2); 출력 단부(S)로 산소-로딩 가스를 순환시키기 위한 입력 단부(E); 상기 가스의 흐름의 방향으로 하나가 다른 것 뒤에 위치된, 적어도 두 개의 세그먼트들(1.1a1...1.1b2)로 구성된 적어도 하나의 전극(1); 전극들을 냉각시키기 위한 수단(R); 및 전극들 사이에 전압을 수립하며 가스가 흐르는 갭들 내에서 방전들을 야기하도록 전기 전류를 공급하기 위한 수단(A)을 포함한, 연속적 오존 발생기에 관한 것이다. 전극(1)의 세그먼트들은 적어도 두 개의 전기적으로 별개의 그룹들(1a, 1b)로 분할되고, 전기 전류 공급 수단(A)은 각각의 세그먼트 그룹(1a, 1b)에 각각 대응하는 적어도 두 개의 별개의 전기 공급 스테이지들(PSU1, PSU2)을 포함하며, 그에 따라 국소적 오존 농도를 고려하면서 전력이 각각의 스테이지에 의해 제공됨을 보장하는 반면, 전력 공급 최적화 수단(G1, G2)은 각각 각각의 전기 공급 스테이지(PSU1, PSU2)를 제어하기 위해 제공된다.

Description

오존 발생기{OZONE GENERATOR}

본 발명은 다음을 포함하는 것들의 유형의, 연속적 오존 발생기에 관한 것이다:

- 적어도 두 개의 전극들로서, 유전체가 그것들 사이에 배치되어, 방전 갭들을 정의하는, 상기 적어도 두 개의 전극들,

- 상기 갭들에서, 산소로 가득 채워진 가스의 유출구까지의 순환을 위한 유입구 단부,

- 상기 가스의 흐름의 방향으로 하나가 다른 것 뒤에 배치된, 적어도 두 개의 세그먼트들로 구성된 적어도 하나의 전극,

- 상기 발생기를 냉각시키기 위한 수단, 및

- 상기 전극들 사이에서 전압을 수립하며 상기 가스가 순환하는 상기 갭들에서 방전들을 유발하도록, 전기 전류를 공급하기 위한 수단.

이러한 발생기는 DBD(유전체 장벽 방전)로 알려진, 무음 방전에 의해 오존을 생성한다. 이러한 유형의 발생기들은, 특히 WO 2006/051173 및 WO 2007/014474로부터, 알려져 있다. 전극들 사이에 인가된 전기장은 전극들 사이에서 흐르는 산소-포함 가스에서 방전들을 발생시킨다. 저온 플라즈마는 갭들에서 개시된다. 플라즈마 방전들은 산소 분자들의 해리 및 오존의 형성을 야기한다. 플라즈마를 개시하며 유지하기 위한 에너지는 전극들에 연결된 전기 공급 유닛에 의해 제공된다.

많은 발생기들에서, 전극들 및 유전체는 관형 구조에 따라 배치되며 가스는 하나 이상의 관들 내에서 환상형 갭들을 통해 흐른다.

JP 53-96988은 논의 중인 유형의, 연속적 오존 발생기를 도시하며, 여기에서 전극의 세그먼트들은 적어도 두 개의 전기적으로 분리된 그룹들로 분할되며, 상기 그룹들 중 하나는 가스 유입구에 더 가까우며 다른 그룹은 유출구에 더 가깝고, 전기 전류를 공급하기 위한 수단은 세그먼트들의 각각의 그룹과 각각 연관된 적어도 두 개의 별개의 전기 공급 스테이지들을 포함한다.

전극들을 위해 사용된 특정 기하학적 구조와 관계없이, 가스는 연속적 흐름에 따라 갭들을 통해 흐르며 상기 발생기는, 가스의 잔류 시간이 충분하여 유출구에서 원하는 오존 농도를 획득하도록 설계되고, 이는 유입구 및 유출구 사이에서의 가스의 진로의 충분한 길이를 수반한다.

오존의 생성은 에너지를 소비하며 본 발명의 목적들 중 하나는 다름 아닌 바로 동일한 양의 에너지를 갖고 보다 많은 오존을 생성하기 위해 발생기의 효율을 증가시킴으로써 이러한 에너지 소비를 감소시키거나, 또는 미리 결정된 양의 오존에 대한 에너지 소비를 감소시키기는 것이다.

자연 및 발생기 양쪽 모두에서, 오존은 분자 산소를 제공하기 위해 재조합하며 붕괴하는 경향을 가진다. 붕괴는 발생기에 존재하는 방전들에 의해 가속화될 수 있다. 이러한 붕괴는 오존의 농도에 의존하며 오존의 농도가 증가할 때 증가한다. 이것의 결과는 주어진 유형의 오존 발생기에 대해, 오존의 생성 및 파괴가 동일하게 되는 오존의 농도가 존재한다는 것이다. 따라서, 오존 발생기에 대해, 이러한 발생기를 갖고 획득될 수 있는 최대 오존 농도가 대응하고 있다. 따라서, 높은 농도들의 오존에서 동작할 수 있는 발생기들을 개발하는 것이 산업적으로 큰 이점이 된다.

오존 발생기의 동작 포인트는 보통:

1/ 낮은 농도의 오존에서 동작하는 것이 바람직한, 에너지 출력, 및

2/ 공급 가스의 볼륨들을 감소시키며 그에 따라 오존의 농도를 증가시키는 것이 바람직한, 공급 가스의 비용 및 총 비용 사이에서 타협한다.

총 비용에 영향을 미치는 또 다른 인자는 오존 발생기의 크기이다. 에너지 효율에서의 개선은 미리 결정된 생성 용량에 대해, 발생기의 크기를 감소시키는 것을 가능하게 한다.

본 발명의 목적은 특히 높은 에너지 효율 및 높은 농도의 오존을 조합하는 양호한 타협을 제공하는 것이다.

본 발명은 에너지가 시스템에 공급되는 방식에 따라 동작함으로써 오존 발생기의 효율의 최적화를 제공한다.

본 발명에 따르면, 상기 정의된 유형의 오존 발생기는, 상기 공급의 전력 및/또는 전압 및/또는 전류 및/또는 주파수 및/또는 파형에 따라 및/또는 펄싱 공급의 경우에, 순환 비에 따라 동작할 수 있는 것에 의해 각각 각각의 전기 공급 스테이지를 제어하기 위해 및 상이한 국소적 농도들의 오존을 이용하기 위해 제공되는 에너지의 공급을 최적화하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

유리하게는, 각각의 공급 스테이지는 전기 에너지의 독립적 소스로 구성된다.

세그먼트들의 적어도 두 개의 그룹들로 구성되는, 전극은 동일한 크기의 두 개의 부분들로 제작될 수 있고, 전극의 두 개의 그룹들은 동일한 수의 세그먼트들을 포함하며, 발생기는 각각의 그룹에 대해 전기 에너지의 독립적 소스를 포함한다.

바람직하게는, 세그먼트들의 두 개의 그룹들과 연관된 두 개의 에너지 소스들에 의해 제공된 총 전력(P1+P2)에 대해, 보다 높은 농도의 오존과 연관된 제 2 소스에 의해 제공된 전력(P2)은 생성 레벨들이 비교적 낮을 때 다른 소스의 상기 P1보다 큰 반면, 보다 높은 생성 레벨들에 대해, 보다 낮은 농도의 오존과 연관된 소스에 의해 제공된 전력(P1)은 제공된 총 전력의 절반보다 크게 된다.

다른 실시예들에 대해, 전력들(P1 및 P2) 사이에서의 관계는 상이할 수 있다.

발생기는, 그것의 단부들에서 폐쇄되며, 내부 전극이 각각의 관에 배치되는 동안, 외부 전극을 구성하는 평행 관들을 포함한 컨테이너를 포함할 수 있으며, 전극들 중 적어도 하나는, 가스의 흐름의 방향을 따라, 하나가 다른 것 뒤에 배치되는, 복수의 관형 세그먼트들로 구성된다.

유리하게는, 관형 세그먼트들은 절연 브레이크에 의해 전기적으로 분리된 두 개의 그룹들로 분할되며, 상이한 세트들의 그룹들(한편으로는 1.1a, ... 1.na, 및 다른 한편으로는 1.1b, ... 1.nb)은 두 개의 그룹들(1a, 1b)을 형성하기 위해 전기적으로 병렬로 연결되고, 전기 전류를 공급하기 위한 수단은 두 개의 별개의 전기 공급 소스들을 포함한다.

각각의 내부 전극은 두 개의 전기적으로 분리된 그룹들로 분할된, 4개의 관형 세그먼트들을 포함할 수 있다.

물론, 전극의 세그먼트들의 수는 4와 상이할 수 있다.

본 발명은 유입구 및 유출구 사이에서의 가스의 루트가 상당한 길이를 보이는 임의의 오존 발생기에 적용된다. 이것은 연속적으로 동작하는 모든 오존 발생기들에 대해 그러하다. 이러한 발생기에서, 가스의 화학적 조성은 가스가 발생기를 통해 진행됨에 따라 변화하며, 오존의 농도는 유입구로부터 유출구를 향해 증가한다.

본 발명은 각각의 공급 스테이지가, 오존의 농도의 함수로서 오존의 생성을 위한 최적의 파라미터들을 선택하는 것을 가능하게 한다. 전기 공급의 둘 이상의 독립적 소스들의 사용은, 고려 중인 섹션에서 오존의 평균 농도를 고려할 때, 에너지가 유입구 및 유출구 사이에 위치되는 발생기의 상이한 섹션들에 공급되는 방식을 독립적으로 모니터링하는 것을 가능하게 한다. 각각의 연속적인 섹션에서, 오존의 평균 농도는 이전 섹션의 것에 대해 증가하며 그것의 전기 에너지가 이러한 섹션에 공급되는 방식은 그에 따라 최적화된다.

발생기의 상이한 섹션들에 에너지를 공급하기 위한 이상적인 조합은 일반적으로 발생기의 동작 포인트에, 즉 유출구에서의 오존의 농도에, 및 생성 스루풋에 의존한다. 공급의 독립적 소스들을 갖고 또는 독립적으로 제어된 공급 스테이지들을 갖고, 에너지가 주어진 동작 포인트를 위해 제공되는 방식을 최적화하는 것이 가능하다. 발생기의 효율은 임의의 동작 조건에 대해 조정되고 최적화될 수 있다.

시스템으로의 에너지의 공급은 전력, 전압, 전류, 주파수, 파형에 따라, 및 펄싱 공급의 경우에, 순환 비 또는 동작 사이클에 따라 동작함으로써 최적화될 수 있다. 이들 파라미터들은 반드시 서로 독립적인 것은 아니지만, 각각은 오존의 생성을 위한 프로세스에 대한 특정 효과를 생성한다. 이들 파라미터들의 각각을 국소적 오존 농도로 조정하는 것이 유리할 수 있지만, 실질적인 이유들로, 이들 파라미터들 중 하나 또는 이들 파라미터들 중 몇 개의 조합을 고려하는 것이 더 간단하다. 가장 적절한 선택은 오존 발생기의 상세들에 및 특히 그것의 전기 공급에 의존한다. 그러나, 대다수의 경우들에서, 발생기의 각각의 섹션은 상이한 에너지 밀도 및/또는 상이한 주파수 및/또는 상이한 전압 및/또는 상이한 파형 및/또는 상이한 순환 비를 갖고 동작할 것이다. 발생기는 따라서 효율적으로 동작할 수 있으며 주어진 농도에 대한 오존의 생성이 증가될 수 있다.

본 발명은, 상기 제시된 제공들을 제외하고, 첨부된 도면들을 참조하여 설명된, 이행적 예들의 대상에 대해 이하에서 보다 명시적으로 언급될 것이지만 결코 제한적이지 않은 특정한 수의 다른 제공들로 이루어진다.

본 발명에 따르면 높은 에너지 효율 및 높은 농도의 오존을 조합하는 양호한 타협을 제공할 수 있으며 에너지가 시스템에 공급되는 방식에 따라 동작함으로써 오존 발생기의 효율의 최적화를 제공한다.

도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 오존 발생기의 간소화된 다이어그램들.
도 5는 본 발명에 따른 관형 전극들을 가진 오존 발생기의 축방향 수직 섹션을 도시한 도면.
도 6은 중량 10%의 유출구에서의 오존의 농도에 대해, 가로 좌표상에서 다뤄진 kg/h로 표현된, 오존 생성의 함수로서, 퍼센트로서, 세로 좌표상에서 다뤄진, 에너지 효율에서의 변화를 예시한 그래프.
도 7은 유출구에서 오존의 농도가 중량 13%인 경우에, 도 6의 것과 유사한 그래프.
도 8은 중량 10% 및 13%에서의 오존 농도들의 경우에, 가로 좌표상에서 다뤄진, kg/h로 표현된, 오존 생성의 함수로서, 퍼센트로 표현되며 세로 좌표상에서 다뤄진, 두 개의 소스들에 의해 제공된 에너지의 분포를 예시한 다이어그램.

도면들 중 도 1을 참조할 때, 그것들 사이에서 방전 갭들(4)을 정의하는, 전극들 사이에 배치된 유전체 또는 유전체 장벽(3)을 가진 판들의 형태로 표현된 두 개의 전극들(1, 2)을 포함한 본 발명에 따른 오존 발생기의 도식적 표현이 보여질 수 있다. 도 1의 예에 따르면, 유전체 장벽(3)은 전극(1)으로 전환된 전극(2)의 면에 대해 적용된다.

파이프(5)에서 비롯된, 산소, 특히 공기로 가득 채워진 가스는 갭들(4)에서 유입구 단부(E)에서 유출구 단부(S)로 흐른다.

전극들(1, 2) 사이에서 전압을 수립하기 위해 및 가스가 순환하는 갭들(4)에서 방전들을 야기하기 위해, 도 1 내지 도 4에서 표현되지 않지만 도 5에 예시되는, 전극들을 냉각시키기 위한 수단(R) 및 또한 전기 전류, 특히 교류를 공급하기 위한 수단(A)이 제공된다.

적어도 전극(1)은 화살표(F)에 의해 표현된 가스의 흐름의 방향으로 서로 뒤에 배치된 적어도 두 개의 세그먼트들(1.1a, 1.1b)로 구성된다. 전극들(1 및 2) 사이에서 가스의 진로의 길이는 유출구에서, 원하는 농도의 오존을 획득하기에 충분하며, 이러한 농도는 유입구(E) 및 유출구(S) 사이에서 변화한다.

본 발명에 따르면, 전극(1)의 세그먼트들(1.1a, 1,1b)은 전기적으로 분리되는 적어도 두 개의 그룹들(1a, 1b)로 분할되며, 그룹들 중 하나(1a)는 가스 유입구(E)에 더 가까우며 다른 그룹(1b)은 유출구(S)에 더 가깝다.

도 1의 다이어그램에 따르면, 각각의 그룹(1a, 1b)은 단지 하나의 세그먼트(1.1a, 1.1b)만을 포함한다. 그러나, 각각의 그룹은 서로에 전기적으로 연결된 여러 개의 세그먼트들로 구성될 수 있다. 두 개의 그룹들(1a, 1b)의 전기적 분리는 전기적 절연 브레이크(6)에 의해 도식적으로 표현된다.

전기 전류를 공급하기 위한 수단(A)은 세그먼트들의 각각의 그룹(1a, 1b)과 각각 연관된 적어도 두 개의 별개의 전기 공급 스테이지들을 포함한다. 각각의 스테이지에 의해 제공된 에너지의 공급은 고려 중인 그룹(1a, 1b)에서 오존의 농도로 조정된다.

표현된 예에 따르면, 각각의 그룹(1a, 1b)의 전기 공급 스테이지들은 그룹(1a, 1b)과 각각 연관된, 두 개의 독립적 별개의 전기 공급 소스들(PSU1 및 PSU2)로 구성된다. 전극(2)은 소스들(PSU1 및 PSU2)의 단자들 중 하나인 것으로서, 접지에 연결되며, 이들 소스들의 다른 단자는 전극(1)의 연관된 그룹(1a, 1b)에 연결된다.

각각의 소스(PSU1 및 PSU2)에 의해 제공된 에너지의 공급은 연관된 그룹(1a, 1b)에서 오존의 농도의 함수로서 최적화된다. 각각의 에너지 소스는 제공된 전류 신호들의 에너지 밀도 및/또는 주파수 및/또는 전압 및/또는 파형 및/또는 순환 비에 따라 동작함으로써 최적화될 수 있으며, 이것은 오존 발생기의 출력을 개선하는 것을 가능하게 한다.

에너지의 공급을 최적화하기 위한 수단(G1, G2)은 각각의 에너지 소스를 제어하기 위해 제공된다. 오존의 농도는 발생기의 유출구(S)에서 측정될 수 있다. 일반적인 경우에, G1 및 G2는 공급의 전력 및/또는 전압 및/또는 전류 및/또는 주파수 및/또는 파형을 제어하기 위해 및/또는 펄싱 공급의 경우에, 에너지 소스들의 각각의 순환 비에 따라 동작하기 위해 시스템을 구성한다.

대안적인 형태로, G1 및 G2에 의해 형성된 최적화 시스템은 오존의 농도를 고려하기 위해 및 공급의 전력에서 및/또는 전압에서 및/또는 전류에서 및/또는 주파수에서 및/또는 파형에서의 변화를 보장하기 위해 및/또는, 펄싱 공급의 경우에, 에너지 소스들의 각각의 순환 비에 따라 동작하기 위해 제공될 수 있다. 시스템은 따라서, 오존의 농도가 측정되거나 또는 측정되지 않은 사실과 관계없이, 상이한 국소적 농도들을 이용한다.

도 2는 유전체가 전극(1)의 그룹들(1a, 1b)에 대해 적용된 두 개의 장벽들(3a, 3b)로 분리되는 본 발명에 따른 발생기를 예시한 또 다른 다이어그램이다. 도 1에 관하여 이미 설명된 요소들과 동일하거나 또는 유사한, 다른 요소들은 그것들의 설명이 반복되지 않고 동일한 참조들에 의해 지정된다.

표현되지 않은, 대안적인 형태에 따르면, 두 개의 전극들의 각각은 적어도 두 개의 별개의 세그먼트들로 구성될 수 있다.

도 3의 다이어그램에 따르면, 유전체 장벽(3)은 전극(2)에 대해 제공되며, 또한 유전체 장벽들(3a, 3b)은 전극(1)의 그룹들(1a, 1b)에 대해 제공된다.

도 4의 다이어그램에 따르면, 유전체 장벽(3)은 전극들 사이에 제공된다.

도 5는 그것의 단부들에서 폐쇄된, 수평 축을 가진, 원통형 또는 각기둥 또는 다른 일반적인 형태를 가질 수 있는 컨테이너(7)를 포함한 본 발명에 따른 오존 발생기를 예시한다. 컨테이너(7)는 그것의 종방향 단부들의 각각의 부근에서, 컨테이너의 기하 축에 직교하는 벽(8, 9)을 포함한다. 각각의 벽은 다른 벽의 것들에 면하는 홀들을 포함한다. 이들 홀들로 하나의 벽(8)에서 다른 벽(9)으로 연장된 관들(10)이 삽입되며 각각 이들 벽들에 대해 용접된다. 관들(10)은 여러 개의 유형들, 특히 내부 금속 코팅을 가진 금속 관들, 유리 관들 또는 세라믹 관들일 수 있다. 관들(10)은 컨테이너(7)를 갖고, 접지의 전위에 연결된 외부 전극들을 구성한다. 서로 전기적으로 연결된, 관들(10)의 세트는 도 1 내지 도 4의 전극(2)에 상응하는 단일 외부 전극을 형성한다는 것이 고려될 수 있다. 관들(10)의 길이는, 유입구(E)를 통해 도달하는 가스의 것보다 현저하게 더 클 유출구(S)에서 가스에서의 오존의 농도를 위해 충분하며, 특히 약 2미터들 이상이다.

냉각 수단(R)은 유입구(12)를 통해 관들(10)을 둘러싸는 공간(13)으로 냉각수를 도입하는 순환 펌프(11)를 포함한다. 액체 냉각재, 즉 물은 유출구(14)를 통해 방전된다.

내부 전극은 각각의 관(10)에 위치된다. 각각의 내부 전극은 제 1 전극에 대해 1.1a1, 1.1a2, 1.1b1, 1.1b2로 지정된, 복수의 관형 세그먼트들, 특히 금속 세그먼트들로 구성된다. 세그먼트들은 각각의 단부에서 폐쇄되며 외부적으로 유전체 장벽, 특히 세라믹 코팅을 제공받는다. 1.1a1 ... 1.1b2와 같은 관형 세그먼트들은, 정렬에서, 가스의 흐름의 방향을 따라, 하나가 다른 것 뒤에 배치된다. 고려된 예에서, 각각의 내부 전극은 4개의 세그먼트들로 구성되지만 세그먼트들의 수는 상이할 수 있다.

각각의 내부 전극의 세그먼트들은 두 개의 그룹들(1.1a 및 1.1b)로 분할되며, 양쪽 모두는 고려된 예에서, 그것들의 인접한 단부들 사이에서의 연결(15)에 의해 전기적으로 연결된 두 개의 세그먼트들로 구성된다. 두 개의 그룹들(1.1a, 1.1b)은 각각의 그룹의 이웃하는 세그먼트들의 페이싱 단부들 사이에서 전기적 절연 브레이크(6)에 의해 전기적으로 분리된다. 그룹(1.1a)은 가스에 대한 유입구(E)에 가장 가깝지만, 그룹(1.1b)은 유출구(S)에 가장 가깝다.

외부 전극에 대하여 관형 세그먼트들을 유지하기 위한 수단들(표현되지 않음)은 세그먼트들의 외부 표면 및 외부 전극의 내부 표면 사이에서 환상형 방전 갭들(4)의 형성을 위해 제공된다.

상이한 세트들의 그룹들, 한편으로 1.1a, 1.2a, ... 1.na, 및 다른 한편으로 1.1b, 1.2b ... 1.nb는 이들 두 개의 세트들의 그룹들이 두 개의 그룹들(1a, 1b)을 형성한 것으로 간주될 수 있도록 전기적으로 병렬로 연결된다.

그룹(1a)은 외부 전극들의 제 1 절반에 위치되며, 이 부분에서 오존의 농도는 외부 전극의 제 2 부분에 위치된 다른 그룹(1b)에 존재하는 것보다 낮다.

전기 전류를 공급하기 위한 수단들(A)은 전기 공급의 두 개의 별개의 소스들(PSU1 및 PSU2)을 포함한다. 소스(PSU1)는 그룹(1a)의 세그먼트들에 병렬로 연결된 단자를 포함하며, 소스의 다른 단자는 접지에 연결된다.

공급 소스(PSU2)는 유출구를 향해 위치된 그룹(1b)의 세그먼트들에 병렬로 연결된 단자 및 접지에 연결된 또 다른 단자를 포함한다.

물론, 오존 발생기의 레이아웃은 도 5에 관하여 주어진 예에 제한되지 않는다. 세그먼트들의 그룹들의 수 및 각각의 그룹에서 세그먼트들의 수는 2와 상이할 수 있고 별개의 전기 공급들의 수는 또한 2와 상이할 수 있으며 일반적으로 그룹들의 수에 대응할 수 있다.

대안적인 형태로, 도 5에 예시된 두 개의 별개의 공급 소스들은 다름 아닌 바로 동일한 전기 소스의 두 개의 독립적 공급 스테이지들로 교체될 수 있으며, 각각의 스테이지의 파라미터들이 다른 스테이지의 것들과 관계없이 조절되는 것이 가능하다.

에너지가 각각의 그룹(1a 및 1b)에 전달되는 방식은, 대응하는 소스(PSU1 또는 PSU2)에 관하여, 고려된 그룹의 가스에서의 오존의 농도에 대해 조정된다. 상기 조정은 전력 및/또는 전압 및/또는 전류 강도 및/또는 주파수 및/또는 파형에 대한 및/또는, 펄싱 소스의 경우에, 순환 비 또는 동작 사이클에 대한 동작으로 이루어질 수 있다. 소스들에 의해 전달된 전류의 주파수는 약 1.45 kHz일 수 있다. 전류의 주파수는 일반적으로 500 Hz에서 50 kHz까지의 범위에 있다.

상기 설명된 것들과 유사한, 에너지의 공급의 최적화를 위한 수단들(G1, G2)이 부가적으로 제공될 수 있다.

오존 발생기는 그것의 에너지 효율에 의해 특성화될 수 있다. 100%에서의 최대 효율은 제공된 에너지의 각각의 kWh에 대해, 주어진 생성의 레벨에 대해 및 미리 결정된 농도의 오존(O₃)에 대해 1.22 kg의 오존을 생성할 수 있는 이상적 시스템의 것으로서 정의된다. 소스(PSU1)에 의해 공급된 전력(P1) 및 다른 소스에 의해 공급된 전력(P2)은 독립적으로 모니터링될 수 있다. 다름 아닌 바로 동일한 총 전력(P1+P2)은 따라서 소스들(PSU1 및 PSU2)에 의해 공급된 전력들(P1, P2)에 대한 값들의 상이한 조합들을 사용함으로써 획득될 수 있다.

도 5에 따른 본 발명의 발생기는 사실상 동일한 구조이지만 전기적으로 연결된 즉 브레이크(6)가 전기 연결로 교체되는 전극(1)의 내부 세그먼트들 모두, 및 단일 전기 소스에 의해 공급되는 내부 세그먼트들의 모두를 가진 종래의 오존 발생기와 비교되는 테스트들이 실행되어 왔다.

도 6 및 도 7의 그래프들에 관하여, 발생기의 동작을 나타내는 포인트는 킬로그램들/시간(kg/h)로 표현된, 오존의 생성에 대한 스루풋에 대응하는 가로 좌표에 의해, 및 상기 설명된 최대 효율의 퍼센트로서 표현된, 에너지 효율에 대응하는 세로 좌표에 의해 결정된다.

도 6 및 도 7의 그래프들은 그것의 동작 포인트들이 작은 원들(m)로 표현되는, 도 5에 따른 발생기의 에너지 효율을, 그 동작 포인트들이 x표들(q)에 의해 예시되는, 종래의 발생기와 비교한다. 도 6은 중량 10%의 오존으로 가득 채워진 여자(exiting) 가스의 생성에 대응하는 반면, 도 7은 중량 13%의 오존으로 가득 채워진 여자 가스의 생성에 대응한다.

본 발명에 따른 효율에서의 증가는 그래프들 상에서 명확하게 분명하다. 증가는 보다 낮은 생성 스루풋들에 대해 더 높다. 도 7에 따르면, 종래의 발생기를 갖고, 어떤 포인트(q)도 그것이 더 이상 7 및 8 kg/h의 생성 레이트들에 대해 중량 13%의 오존으로 가득 채워진 가스를 생성하는 것이 가능하지 않기 때문에 6 kg/h 이상으로 그려지지 않는다.

본 발명에 따른 오존 발생기의 경우에, 소스들(PSU1 및 PSU2)에 의해 에너지를 공급하는 상이한 조합들이 가능하지만 에너지 효율에 대하여 같지 않다. 본 발명에 따른 발생기의 평가를 위해, 두 개의 소스들(PSU 1 및 PSU2)에 의해 에너지를 공급하기 위한 최적의 구성이 채택되었다.

도 6 및 도 7에 관하여 제공된 결과들은 동일한 크기들의 두 개의 부분들로 분리된 본 발명에 따른, 즉 0.5:0.5 비에 따른 오존 발생기의 경우에 획득되었다. 테스트들은 또한 활성 방전 영역에서 전기적 분리의 상이한 조합들을 사용하여 실행되었다. 실제로, 조합들의 완전한 범위는 세그먼트들의 분포에 관해 0.1 내지 0.9에서 0.9 내지 0.1까지 탐색되었다. 두 개의 별개의 소스들에 의한 공급을 갖고 두 개의 그룹들로의 전극들의 분리에 의해 제공된 이득은 단지 내부 전극의 세그먼트들의 분할의 비에 약간 의존한다는 것이 명백하다. 0.5:0.5 비는 실질적인 이유들로 선호되었다.

동일한 크기들의 두 개의 부분들로 분리된 오존 발생기의 경우에, 도 8의 그래프는 생성을 최적화하기 위해 두 개의 소스들 사이에서 에너지의 공급 시 분포를 제공한다. kg/h로 표현된, 오존의 생성은 가로 좌표상에 도시된다. 소스(PSU1)에 의해 공급된 전력(P1) 대 두 개의 소스들에 의해 공급된 총 전력(P1+P2)의 비는 퍼센트로서, 세로 좌표상에 도시된다. 작은 원들(s)에 의해 표현된 포인트들은 중량 10%의 오존으로 가득 채워진 가스의 생성에 대응하는 반면, x표들(t)에 의해 표현된 포인트들은 중량 13%의 오존으로 가득 채워진 가스의 생성에 대응한다.

10%의 오존으로 가득 채워진 가스의 경우에, 예를 들면, 대략 5 kg/h의 오존의, 비교적 낮은 생성 레벨들에 대해, 제 2 소스(PSU2)에 의해 보다 많은 전력(P2), 즉 총 전력의 대략 55%를 공급하는 것이 바람직한 반면, 전력(P1)은 총 전력의 대략 45%임이 명백하다. 소스들의 각각에 의해 공급된 전력은 근본적으로 7 kg/h의 생성에 대해 동일하며, 그 후 상기, 소스(PSU1)의 전력(P1)은 공급된 총 전력의 절반보다 크게 된다.

본 발명은 그것들의 크기에 관계없이, 둘 이상의 그룹들로 전기적으로 분리된 임의의 시스템에 적용될 수 있다. 그러나, 가스의 흐름의 방향을 따라 적용될 그룹들의 분리 및 각각의 섹션 또는 그룹이 실질적으로 상이한 오존(O₃) 농도에 대응하는 것이 필요하다.

중요한 포인트는 에너지가 공급되는(현재 경우에, 그것은 활성 방전 표면적의 단위당 에너지이다) 방식을 평균 국소적 오존 농도에 대해 조정하는 것이다. 고려된 예에서, 발생기는 두 개의 부분들로 분할되지만, 본 발명의 해결책은 둘 이상의 부분들로 분해된 시스템에 대해 동일한 방식으로 적용될 수 있다.

두 개의 소스들(PSU1 및 PSU2)은 각각의 섹션에 에너지의 전용 공급을 제공하기 위해 독립적으로 조절된다. 고려된 예에서, 독립적인 전력 조절은 두 개의 소스들(PSU1 및 PSU2)을 위해 및 결과적으로 분명하게 전력에 의존하는, 강도의 및 전압의 조절을 위해 사용되었다.

그러나, 유사한 최적화는 전극들에 인가된 교류의 파형 및 주파수와 같은, 다른 파라미터들에 따라 동작함으로써, 및 오존의 국소적 농도로 이들 파라미터들을 조정함으로써 획득될 수 있다.

본 발명은 처음에 정의된 유형의 임의의 오존 발생기에 적용될 수 있으며 여기에서 산소-포함 가스의 스트림은 발생기를 통해 흐르고 가스에서의 오존의 농도는 가스가 반응기를 통해 또는 반응기의 상이한 스테이지들에서 진행됨에 따라 증가한다.

1, 2: 전극 3: 유전체 장벽
4: 갭 6: 전기적 절연 브레이크
7: 컨테이너 8, 9: 벽
10: 관 11: 순환 펌프
12: 유입구 14: 유출구

Claims (6)

1. 연속적 오존 발생기로서,
   - 적어도 두 개의 전극들(1, 2)로서, 유전체(3)가 그것들 사이에 배치되어, 방전 갭들(4)을 정의하는, 상기 적어도 두 개의 전극들(1, 2),
   - 상기 갭들에서, 산소로 가득 채워진 가스의 유출구 단부(S)까지의 순환을 위한 유입구 단부(E),
   - 상기 가스의 흐름의 방향으로, 하나가 다른 것 뒤에 배치된, 적어도 두 개의 세그먼트들로 구성된 적어도 하나의 전극(1),
   - 상기 발생기를 냉각시키기 위한 수단, 및
   - 상기 전극들 사이에 전압을 수립하기 위해 및 상기 가스가 순환하는 상기 갭들에서 방전들을 야기하기 위해, 전기 전류를 공급하기 위한 수단(A)을 포함하며,
   상기 전극의 세그먼트들은 적어도 두 개의 전기적으로 분리된 그룹들(1a, 1b)로 분할되고, 상기 그룹들 중 하나는 상기 가스 유입구에 더 가깝고 다른 그룹은 상기 유출구에 더 가까우며, 상기 전기 전류를 공급하기 위한 수단(A)은 세그먼트들의 각각의 그룹(1a, 1b)과 각각 연관된 적어도 두 개의 별개의 전기 공급 스테이지들(PSU1, PSU2)을 포함하는, 상기 연속적 오존 발생기에 있어서,
   상기 공급의 상기 전력 및/또는 상기 전압 및/또는 상기 전류 및/또는 상기 주파수 및/또는 상기 파형에 따라 및/또는, 펄싱 공급의 경우에, 순환 비에 따라 동작할 수 있는 것에 의해, 각각의 전기 공급 스테이지(PSU1, PSU2)를 각각 제어하기 위해 및 상이한 국소적 농도들의 오존을 이용하기 위해 제공되는 에너지의 공급을 최적화하기 위한 수단들(G1, G2)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 연속적 오존 발생기.
2. 제 1 항에 있어서,
   각각의 공급 스테이지는 전기 에너지의 독립적 소스(PSU1, PSU2)로 구성되는 것을 특징으로 하는, 연속적 오존 발생기.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   세그먼트들의 적어도 두 개의 그룹들로 구성된 상기 전극(1)은 동일한 크기의 두 개의 부분들로 제작되고, 상기 전극(1)의 두 개의 그룹들(1a, 1b)은 동일한 수의 세그먼트들을 포함한다는 것, 및 상기 발생기가 각각의 그룹에 대해 전기 에너지의 독립적 소스(PSU1, PSU2)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 연속적 오존 발생기.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 세그먼트들의 두 개의 그룹들(1a, 1b)과 연관된 상기 두 개의 에너지 소스들(PSU1, PSU2)에 의해 제공된 총 전력(P1+P2)에 대해, 보다 높은 농도의 오존과 연관된 상기 제 2 소스(PSU2)에 의해 제공된 전력(P2)은 상기 생성 레벨들이 비교적 낮을 때 다른 소스(PSU1)의 것(P1)보다 큰 반면, 보다 높은 생성 레벨들에 대해, 보다 낮은 농도의 오존과 연관된 상기 소스(PSU1)에 의해 제공된 상기 전력(P1)은 제공된 상기 총 전력의 절반보다 크게 되는 것을 특징으로 하는, 연속적 오존 발생기.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   그것의 단부에서 폐쇄되며, 내부 전극이 각각의 관(10) 내에 배치되는 동안, 외부 전극(2)을 구성하는 평행 관들(10)을 포함한 컨테이너(7)로서, 전극들 중 적어도 하나는 상기 가스의 흐름의 방향을 따라, 하나가 다른 것 뒤에 배치된, 복수의 관형 세그먼트들(1.1a1, 1.1a2, 1.1b1, 1.1b2, ... 1.na1, 1.na2, 1.nb1, 1.nb2)로 구성되는, 상기 컨테이너(7)를 포함하는, 연속적 오존 발생기로서,
   상기 관형 세그먼트들은 절연 브레이크(6)에 의해 전기적으로 분리된 두 개의 그룹들(1.1a, 1.1b, ... 1.na, 1.nb)로 분할되며, 상이한 세트들의 그룹들(한편으로 (1.1a, ... 1.na), 및 다른 한편으로 (1.b, ... 1.nb))은 두 개의 그룹들(1a, 1b)을 형성하기 위해 전기적으로 병렬로 연결되고,
   상기 전기 전류를 공급하기 위한 수단(A)은 두 개의 별개의 전기 공급 소스들(PSU1, PSU2)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 연속적 오존 발생기.
6. 제 5 항에 있어서,
   각각의 내부 전극은, 두 개의 전기적으로 분리된 그룹들로 분할된, 4개의 관형 세그먼트들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 연속적 오존 발생기.

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