KR20200024912A - 오존 가스 이용 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 시스템 구성의 소형화를 도모할 수 있는 오존 가스 이용 시스템을 제공하는 것과, 환경 부하의 저감을 도모하는 것을 목적으로 한다. 그리고 본 발명은, 오존 가스(62)를 생성하는 오존 발생 장치(100)를 구비한, 오존 이용 처리를 실행하는 소규모의 애플리케이션 장치(200)를 구비하고 있다. 오존 발생 장치(100)는, 승압 고주파 전압(72)을 얻는 부하 공진형 고주파 승압 트랜스(13)와, 승압 고주파 전압(72)을 동작 전압으로서 받아서, 산소 가스를 포함하는 원료 가스로부터 200g/㎥ 이상의 오존 농도의 오존 가스(62)를 생성하는 오존 가스 발생기(11)를 포함하고 있다. 애플리케이션 장치(200)는 0.2㎫ 이상의 압력 환경 하에서 오존 가스(62)를 받는다.
Description
본 발명은, 오존 가스 발생 처리 장치로부터 발생되는 오존 가스를 이용하는 오존 이용 처리를 행하는 애플리케이션 장치를 포함하는, 소규모화나 고효율화를 도모한 오존 가스 이용 시스템과, 환경 부하의 저감을 도모한 오존 가스를 이용하는 오존 이용 처리를 행하는 애플리케이션 장치에 관한 것이다.
종래의 오존 발생 기술로서, 방전을 이용하여 고효율로 고농도의 오존 가스를 발생시키는 오존 발생 기술이 있다. 이와 같은 방전을 이용한 오존 발생 기술에 있어서, 원료 가스와 방전면 재료를 조합한 기술을 개시한 문헌으로서, 예를 들어 특허문헌 1을 들 수 있고, 방전면 재료 기술을 개시한 문헌으로서, 예를 들어 특허문헌 2 내지 특허문헌 6을 들 수 있다.
특허문헌 1에 있어서는, 농도 200[g/㎥] 이상의 고농도 오존을 발생시킬 수 있는 오존 발생기로서는, 공급하는 원료 가스로서 산소 가스에 질소 가스를 0.1% 내지 수 % 첨가한 것을 이용하고 있다. 그리고 미량 첨가한 질소 가스가 방전에 의하여 질소 산화물 가스로 됨으로써, 이 미량의 질소 산화물 가스가 촉매 작용을 하여 다량의 산소 분자를 해리시켜 고농도의 산소 원자를 생성시키는 능력을 갖는다. 그 결과, 이 질소 산화물을 통하여 생성된 고농도의 산소 원자와 산소 분자의 3체 충돌 반응으로 고농도의 오존을 발생시킬 수 있다.
종래, 시판되고 있는 제품으로서의 오존 발생 장치의 태반은, 특허문헌 1에 개시된, 산소 가스에 질소 가스를 0.1% 이상(1000ppm 내지 수 %(수만 ppm) 첨가한 원료 가스로 오존을 발생시키는 기술과, 원료 가스 이외의 방전면과 산소의 화학 반응 작용으로 오존 가스를 발생시키는 기술의 두 기술로 분류된다. 종래의 오존 발생 장치에 있어서는, 주로 전자의 미량의 질소 가스를 첨가한 원료 가스로 오존을 발생시키는 기술이 채용되어 있으며, 방전에 의하여 생성된 전자의 산소 분자 충돌에 의한 산소 원자 해리량보다도, 질소 가스의 촉매 작용으로 생성된 산소 원자량(질소 산화물 가스를 생성함으로써, 질소 산화물 가스의 방전 광촉매 반응과 질소 산화물 가스의 화학 반응에 의한 촉매 작용으로 산소 원자를 생성하는 작용)이 매우 많고, 이 태반을 차지하는 산소 원자량을 이용하여 고농도의 오존 가스를 발생시키고 있다.
따라서 시판되고 있는 오존 발생 장치의 태반의 장치는, 원료 가스에 질소 가스를 포함시키는 것이 필수적이기 때문에, 오존 발생시키면 그에 수반하여 질소 첨가량의 수 % 내지 수십 % 정도에 상당하는 수십 ppm 내지 수백 ppm 정도의 이산화질소와 일산화질소 등의 NOx가 생성되는 장치로 되며, 종래의 태반의 오존 발생 장치에서는, 환경 부하를 높이는 NOx의 제거 대책이 불충분하였다.
또한 특허문헌 2 내지 특허문헌 6에서 개시된 기술에 있어서는, 방전면에 광촉매 물질을 도포함으로써, 원료 가스에 질소 가스를 함유시키지 않고 많은 산소 원자량을 생성시킴으로써 오존을 생성시키는 장치 및 기술(무질소 오존 발생 장치 및 무질소 오존 발생 기술)이 나타나 있으며, 원료 가스에 거의 질소 가스를 함유시키지 않고 고효율로 오존 가스를 발생시킬 수 있기 때문에, 발생한 고농도 오존 가스에는 이산화질소와 일산화질소 등의 NOx가 거의 없는, 환경 부하가 작은 오존 발생 장치를 실현할 수 있다는 특징을 갖는다.
오존 발생 기술을 이용한 오존 발생 장치는 최근, 점차 보급되고 있지만, 오존 발생 장치의 전기 용량이나 오존 발생 용량이나 장치 용적이 큰 것이기 때문에, 전기 공급원의 확보, 원료 가스의 확보, 및 장치의 설치 장소 확보 등의 다양한 난점이 있어서, 아직 오존 가스를 이용하여 오존 이용 처리를 실행하는 많은 애플리케이션 장치에는 사용되고 있지 않다.
또한 다수의 시판되고 있는 종래 오존 발생 장치는, 산소 가스에 1%(10000ppm) 정도의 질소를 포함한 원료 가스로부터 오존 가스를 발생시키는, 대형 방전식 오존 발생 장치를 이용하고 있다. 따라서 종래의 오존 발생 장치는 오존 발생 시에 방전에 의하여, 질소 첨가량의 수 % 내지 수십 % 정도에 상당하는 수십 ppm 내지 수백 ppm 정도의 이산화질소와 일산화질소 등의 NOx가 생성되어 버린다. 이 때문에, 종래의 오존 발생 장치로부터 생성되는 오존 가스를 이용하는 것은, NOx 가스를 포함한 오존 가스를 이용하는 것이 되기 때문에, 환경 부하를 높이는 NOx의 제거 대책이 충분히 이루어져 있지 않은 것이 된다.
전기 용량 및 오존 발생 용량이 큰 오존 발생 장치는, 오존 처리 용량이 매우 대규모인 처리장을 타깃으로 한 오존 가스 이용 시스템에 적합한 장치이다. 이와 같은 비교적 규모가 큰 오존 발생 장치는, 장치 용적이 매우 커서 원료 가스 설비가 매우 커지며, 오존 이용 처리를 실행하는 애플리케이션 장치의 규모도 대규모화되게 된다. 또한 오존 발생 장치의 전기 용량이 크기 때문에 오존 발생 장치용 전기 공급원의 확보가 어려워진다. 따라서 비교적 규모가 큰 오존 발생 장치에서는, 벽지나 낙도에 있어서 사용하기 쉬운 소규모의, 오존 가스를 이용한 애플리케이션 장치를 포함하는 오존 가스 이용 시스템을 만들어 낼 수 없었다.
또한 대형 객선의 물이나 컨테이너선, 원유 탱커 등의 선박의 밸러스트수에 대하여, 2004년도 국제 해사 기구(IMO)가 「밸러스트수 관리 조약」이 발효되어 2017년까지, 취항하고 있는 선박을 포함한 모든 국제 항해 선박에 사용하는 물이나 밸러스트수 중의 생물 수를 일정 수 이하로 수처리(살멸·제균)하는 장치의 탑재가 의무화되기 때문에, 오존 가스를 이용한 소규모 수처리 장치의 수요가 높아지고 있다. 그러나 대형 객선의 물이나 컨테이너선, 원유 탱커의 밸러스트수의 수처리 등에 있어서, 소형 오존 발생 장치를 채용한 수처리 장치를 충분히 실현할 수 없었다.
또한, 오존 가스를 이용하는 종래의 애플리케이션 장치는, 산소 가스에 1%(10000ppm) 정도의 질소를 포함한 대형 방전식 오존 발생 장치로부터 발생되는 오존 가스를 이용하고 있다. 즉, 종래의 애플리케이션 장치는 오존 발생 시에 방전에 의하여, 질소 첨가량의 수 % 내지 수십 % 정도에 상당하는 수십 ppm 내지 수백 ppm 정도의 이산화질소와 일산화질소 등의 NOx가 생성되며, NOx 가스가 포함된 오존 가스를 이용하고 있기 때문에, 환경 부하가 높은 NOx의 제거 대책이 불충분하다는 문제점이 있었다.
근년, 공장 사업 활동이나 자동차로부터 배출되는 환경 부하 물질로서, 지구 온난화의 원인이라 여겨지는 온실 가스(GHG)를 비롯하여 황 산화물(SOx), 매진, 휘발성 유기 화합물(VOC) 및 질소 산화물(NOx)의 배출량 삭감하는 것이 중요해지고 있으며, 오존 발생 장치에 있어서도, 오존 가스에 포함되는 NOx양의 저감시킨 장치로 할 것이 요망되고 있다.
본 발명에서는, 상기와 같은 문제점을 해결하여 시스템 구성의 소형화가 실현되는 목적, 보다 바람직하게는, 오존 가스에 포함되는 NOx양의 저감화(환경 개선 목적)를 도모한 오존 가스 이용 시스템을 제공하는 목적으로 이루어지는 두 목적(발명)을 주된 것으로 한다.
본 발명에 따른 오존 가스 이용 시스템은, 산소 가스를 포함하는 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급 장치와, 상기 원료 가스로부터 오존 가스를 생성하는 오존 발생 장치와, 상기 오존 가스를 이용하여 오존 처리 전 물질로부터 오존 처리 후 물질을 얻는 오존 이용 처리를 실행하는 애플리케이션 장치를 구비하고, 상기 오존 발생 장치는, 공급 고주파 전압을 생성하는 인버터 전원과, 상기 공급 고주파 전압을 승압하여 승압 고주파 전압을 얻는 공진형 트랜스부와, 상기 공진형 트랜스부로부터 받는 상기 승압 고주파 전압을 동작 전압으로서 받아서, 상기 원료 가스로부터 200g/㎥ 이상의 오존 농도의 상기 오존 가스를 생성하는 오존 가스 발생기를 포함하고, 상기 애플리케이션 장치는, 0.2㎫ 이상의 압력 환경 하에서 상기 오존 가스를 받는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 있어서의 오존 가스 이용 시스템에 있어서, 애플리케이션 장치는 200g/㎥ 이상의 비교적 높은 오존 농도로 오존 가스를 받기 때문에, 오존 가스 공급량 자체를 작게 하여 장치 구성의 콤팩트화를 도모할 수 있다.
또한, 애플리케이션 장치는 0.2㎫ 이상의 압력 환경 하에서 오존 발생 장치로부터 오존 가스를 받기 때문에, 오존 이용 처리에 있어서의 처리 능력의 향상을 도모할 수 있다.
본 발명의 목적, 특징, 국면 및 이점은 이하의 상세한 설명과 첨부 도면에 의하여 보다 명백해진다.
도 1은 본 발명에 의한 실시 형태인 오존 가스 이용 시스템의 구성을 도시하는 설명도이다.
도 2는 실시 형태의 오존 가스 이용 시스템의 효과를 나타내는 그래프이다.
도 3은 도 1에서 도시한 오존 발생 장치의 내부 구성을 도시하는 설명도이다.
도 4는 도 3에서 도시한 부하 공진형 고주파 승압 트랜스의 내부 구조의 상세를 도시하는 설명도(그 첫 번째)이다.
도 5는 도 3에서 도시한 부하 공진형 고주파 승압 트랜스의 내부 구조의 상세를 도시하는 설명도(그 두 번째)이다.
도 6은 도 1에서 도시한 애플리케이션 장치에 있어서의 오존 가스 처리 리액터의 상세 구성을 도시하는 설명도이다.
도 7은 도 1에서 도시한 원료 가스 정제 장치의 상세를 도시하는 설명도이다.
도 8은 도 1에서 도시한 전원 공급 장치를 재생 에너지 발전 장치로 한 구성예를 도시하는 설명도이다.
도 9는 오존 가스 이용 시스템의 제1 변형예의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 10은 오존 가스 이용 시스템의 제2 변형예의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 11은 오존 발생기의 전극 구성과 오존 농도 검출기의 시험 구성을 모식적으로 도시하는 설명도(그 첫 번째)이다.
도 12는 오존 발생기의 전극 구성과 오존 농도 검출기의 시험 구성을 모식적으로 도시하는 설명도(그 두 번째)이다.
도 13은 방전면 재료를 부동체 절연체막으로 구성한 시험용 오존 발생기 Ⅰ(도 11)에 있어서의 오존 농도 생성 급상승 특성을 나타내는 그래프이다.
도 14는 방전면 재료를 광촉매 절연막으로 구성한 시험용 오존 발생기 Ⅱ(도 12)에 고순도 산소 가스의 오존 농도 생성 급상승 특성 등을 나타내는 그래프이다.
도 2는 실시 형태의 오존 가스 이용 시스템의 효과를 나타내는 그래프이다.
도 3은 도 1에서 도시한 오존 발생 장치의 내부 구성을 도시하는 설명도이다.
도 4는 도 3에서 도시한 부하 공진형 고주파 승압 트랜스의 내부 구조의 상세를 도시하는 설명도(그 첫 번째)이다.
도 5는 도 3에서 도시한 부하 공진형 고주파 승압 트랜스의 내부 구조의 상세를 도시하는 설명도(그 두 번째)이다.
도 6은 도 1에서 도시한 애플리케이션 장치에 있어서의 오존 가스 처리 리액터의 상세 구성을 도시하는 설명도이다.
도 7은 도 1에서 도시한 원료 가스 정제 장치의 상세를 도시하는 설명도이다.
도 8은 도 1에서 도시한 전원 공급 장치를 재생 에너지 발전 장치로 한 구성예를 도시하는 설명도이다.
도 9는 오존 가스 이용 시스템의 제1 변형예의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 10은 오존 가스 이용 시스템의 제2 변형예의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 11은 오존 발생기의 전극 구성과 오존 농도 검출기의 시험 구성을 모식적으로 도시하는 설명도(그 첫 번째)이다.
도 12는 오존 발생기의 전극 구성과 오존 농도 검출기의 시험 구성을 모식적으로 도시하는 설명도(그 두 번째)이다.
도 13은 방전면 재료를 부동체 절연체막으로 구성한 시험용 오존 발생기 Ⅰ(도 11)에 있어서의 오존 농도 생성 급상승 특성을 나타내는 그래프이다.
도 14는 방전면 재료를 광촉매 절연막으로 구성한 시험용 오존 발생기 Ⅱ(도 12)에 고순도 산소 가스의 오존 농도 생성 급상승 특성 등을 나타내는 그래프이다.
<실시 형태>
(기본 구성)
도 1은, 본 발명에 의한 실시 형태인 오존 가스 이용 시스템의 구성을 도시하는 설명도이다. 도 2는, 실시 형태 1의 오존 가스 이용 시스템의 효과를 나타내는 그래프이며, 구체적으로는, 오존 발생 장치(100)와 애플리케이션 장치(200) 사이에 있어서의 주입하는 오존 농도와 오존의 수 정화 능력의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 3은, 실시 형태 1의 오존 가스 이용 시스템에서 이용되는 오존 발생 장치(100)의 내부 구성을 도시하는 설명도이다. 도 4 및 도 5는, 도 3에서 도시한 부하 공진형 고주파 승압 트랜스(13)의 내부 구조의 상세를 도시하는 설명도이며, 도 5에 있어서 트랜스 몰드 코일(132)의 구조를 도시하고, 도 4에 있어서 트랜스 몰드 코일(132)을 제외한 구조를 도시하고 있다.
도 1에 도시하는 오존 발생 장치(100)는, 후술에서 설명한 오존 발생기 내의 방전면 재질을 특정 광촉매 재질로 함으로써, NOx 가스를 포함하지 않는 고농도 오존 가스를 발생시킬 수 있는 무질소 오존 발생 장치로 된다. 즉, 무질소 오존 발생 장치는, 질소를 첨가하지 않는 산소 가스, 또는 99.99[%] 이상의 고순도의 산소 가스를 원료 가스로서 이용하더라도 고농도의 오존 가스를 취출할 수 있는 소규모 오존 발생 장치이다.
도 1에 도시한 바와 같이 실시 형태 1의 오존 가스 이용 시스템은, 오존 발생 장치(100), 애플리케이션 장치(200), 원료 가스 정제 장치(300), 전원 공급 장치(400), 배오존 분해 장치(500) 및 오존 장치 지시·상태 표시부(16)를 주요 구성부로서 포함하고 있다.
애플리케이션 장치(200)는 오존 발생 장치(100)로부터 생성되는 오존 가스(62)를 이용하여 오존 이용 처리를 행한다. 오존 이용 처리는, 오존 가스를 이용하여 오존 처리 전 물질(91)로부터 오존 처리 후 물질(92)을 얻는 처리이다.
원료 가스 정제 장치(300)는, 순도 99.99[%] 이상의 산소 가스를 원료 가스로서 오존 발생 장치(100)에 공급하는 원료 공급계의 장치이다.
전원 공급 장치(400)는, 오존 발생 장치(100)의 동작 전원으로 되는 공급 전원(70)을 오존 발생 장치(100)에 공급한다.
배오존 분해 장치(500)는, 애플리케이션 장치(200)의 오존 이용 처리에 이용된 후에 배출되는 배오존 가스(63)를 받고, 배오존 가스(63)를 분해 처리하여 처리 완료 가스(64)를 얻는 장치이다.
도 1에 도시한 바와 같이 오존 발생 장치(100)는 오존 발생기(11), 인버터 전원 장치(120) 및 부하 공진형 고주파 승압 트랜스(13)를 주요 구성부로서 포함하고 있다. 인버터 전원 장치(120)는, 오존 발생기(11)에 고주파 전압의 전기 제어를 하는 장치이며, 메인 전원 구성으로서의 컨버터/인버터부(12)와, 컨버터/인버터부(12)가 공급하는 고주파 전압(71)(공급 고주파 전압)을 제어하는 제어 회로부(14)를 포함하여 구성된다.
인버터 전원 장치(120)의 컨버터/인버터부(12)로부터 생성되는 고주파 전압(71)은 부하 공진형 고주파 승압 트랜스(13)에서 승압되어 승압 고주파 전압(72)으로 되어 오존 발생기(11)에 부여된다. 따라서 오존 발생기(11)는 승압 고주파 전압(72)을 동작 전압으로 하여 오존 가스 발생 처리를 행하여 원료 가스인 고순도 산소 가스(61)로부터 오존 가스(62)를 발생시킬 수 있다. 또한 오존 장치 지시·상태 표시부(16)는 제어 회로부(14)의 제어 내용의 지시, 제어 상태의 표시, 감시를 행한다.
애플리케이션 장치(200)는 오존 가스 처리 리액터(21), 오존 농도 검출기(81), 센서(82) 및 오존 처리 물질·축적부(22)를 주요 구성부로서 포함하고 있다.
오존 가스 처리 리액터(21)는 오존 발생 장치(100)로부터 오존 가스(62)를 받고, 오존 가스(62)를 이용하여 오존 처리 전 물질(91)인 처리수에 대하여 오존에 의한 수 정화 처리를 행하여 오존 처리 후 물질(92)(오존 처리수)을 얻는다. 이와 같이 오존 가스 처리 리액터(21)는 오존 이용 처리로서 수 정화 처리를 실행하고 있다.
오존 처리 후 물질(92)은 오존 처리 물질·축적부(22)에 일시적으로 축적되며, 활성탄 처리물(93)로서 최종적으로 출력된다. 오존 농도 검출기(81)는 오존 가스(62)의 농도를 검출하고, 센서(82)는 오존 처리 후 물질(92)의 처리 상태를 검지한다.
도 2의 결과를 얻을 때, 오존 처리 전 물질(91)인 처리수에 대한 오존 주입율을 3㎎/L 일정 조건에서, 오존 가스 처리 리액터(21)가 갖는 처리 탱크 내에서의 처리수와 오존이 접촉하는 시간인 오존 접촉 시간(오존 체류 시간)을 10min 확보할 수 있는 처리 탱크 체적으로 설정하고 있다. 도 2는, 상기 설정 하에서 종래의 오존 발생 장치 및 실시 형태 1의 오존 발생 장치(100)로부터 각각 주입되는 오존 농도(특성 c1000, 특성 c2000)와, 그에 수반하는 오존에 의한 물의 정화 능력(특성 w1000, 특성 w2000)의 비교 결과를 나타내고 있다.
도 2에 있어서, 횡축을, 오존 발생 장치로부터 공급되는 오존 가스의 주입 유량(L/min)을 취하고, 종축에, 오존 가스 처리 리액터(21)가 갖는 처리 탱크를 이용하여 행하는 오존 가스에 의한 물의 처리 능력(㎥/일)과, 주입 오존 농도(g/㎥)를 나타내고 있다.
주입 오존 농도 특성 c1000은, 종래의 오존 발생 장치에 있어서의 오존 가스 유량에 대한 주입 오존 농도 특성을 나타내고 있고, 주입 오존 농도 특성 c2000은, 본 실시 형태의 오존 발생 장치(100)에 있어서의 오존 가스 유량에 대한 주입 오존 농도 특성을 나타내고 있다.
또한 수 정화 능력 특성 w1000은, 종래의 오존 발생 장치로부터 공급되는 오존 가스(오존 가스 유량)에 대한, 종래의 애플리케이션 장치의 물의 정화 능력 특성을 나타내고 있고, 수 정화 능력 특성 w2000은, 무질소 오존 발생 장치(100)로부터 공급되는 오존 가스(오존 가스 유량)에 대한, 애플리케이션 장치(200)의 물의 정화 능력 특성을 나타내고 있다.
이와 같이 도 2는, 애플리케이션 장치에 공급한 오존 발생기로부터의 오존화 가스 주입 가스 유량에 대한, 물의 정화 능력의 특성을 나타낸 그래프이다.
도 2에 있어서, 주입 오존 농도 특성 c1000은, 종래의 오존 발생 장치에서의 오존 주입 농도를 나타내며, 종래의 오존 발생 장치에 있어서는 오존 농도는 통상, 주입 오존 가스 유량에 따라 농도 180g/㎥에서 120g/㎥로 낮아지는 특성을 나타내고 있다.
이에 비해, 본 실시 형태의 오존 발생 장치(100)는, 주입 오존 가스 유량에 대하여, 저유량에서는 오존 농도가 약 400g/㎥에 가까운 값으로부터 대유량 영역(가스 유량 약 65SLM(Standard Liter/Min)))에서 200g/㎥ 정도의 오존 주입 농도를 공급하는 것이 가능해진다. 오존 가스 처리 리액터(21)를 종래기와 마찬가지의 설계 조건에서 비교하면, 물의 정화 능력 특성은 수 정화 능력 특성 w1000에 비해 수 정화 능력 특성 w2000까지 향상시킬 수 있다.
즉, 오존 가스를 이용한 물의 정화 능력을 일정 조건에서 비교하면, 본 실시 형태의 오존 발생 장치(100)에서는 오존 가스 유량이 작아짐과 함께, 오존 발생기(11)가 필요로 하는 전력량도 작게 할 수 있다. 또한, 오존 가스 처리 리액터(21)에 체류시키는 오존 시간을 일정값(예를 들어 10min)으로 고정하는 처리 탱크 용적을 설계하면, 오존 가스 주입 유량이 작아짐에 따라 처리 탱크 용적도 작게 하는 것이 가능해진다.
도 2에서는, 일례로서 물의 정화 능력을 3000㎥/일로 설정하고 있으며, 종래의 오존 발생기에 있어서는, PA점의 48L/min의 오존 가스 유량이 필요하다. 이에 비해, 본 실시 형태의 오존 발생 장치(100)(오존 발생기(11))를 이용하면, 오존 발생 효율이 종래의 오존 발생기에 비해 높은 능력을 갖기 때문에 PB점의 21L/min으로 되어서, 종래에 비해 약 44%의 오존 가스 유량으로 충분해지며, 그만큼 오존 발생기(11)에 투입하는 전력도 작게 할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 애플리케이션 장치(200)의 오존 가스 처리 리액터(21)에 있어서의 처리 탱크 용적은, 정화 능력을 일정하다면, 오존 가스 주입 유량이 낮아지면 그만큼 작은 처리 탱크 용적으로 할 수 있다.
이와 같이 오존 발생 장치(100)는 주입 오존 농도 특성 c2000을 종래의 오존 발생 장치 주입 오존 농도 특성 c1000보다 높일 수 있는 만큼, 오존 발생 장치(100)용 전력의 절약 전력화, 애플리케이션 장치(200)에 있어서의 오존 가스 처리 리액터(21)의 처리 탱크 용적의 소형화를 도모할 수 있다.
(오존 발생기(11))
도 3 내지 도 5에 있어서, 오존 발생 장치(100)의 소형화를 도모한 오존 발생기(11)에 있어서의 인버터 전원 장치(120)와 부하 공진형 고주파 승압 트랜스(13)의 상세 구성을 도시하고 있다.
오존 발생기(11)는, 오존 생성 메커니즘에 적합한 방전면 재료가 사용됨으로써, 질소 가스를 포함하지 않는 산소 가스를 원료 가스로 하더라도 고농도의 오존 가스를 생성할 수 있는 무질소 오존 발생기로 하고 있다. 또한 유전체 배리어 방전이 생기는 방전 공간은, 고전계 방전을 실현시키기 위하여 0.4㎜ 이하의 갭 길이로 단갭화를 실시함과 함께, 도 4에서는 도시는 하고 있지 않지만, 방전면을 냉각하기 위한 수 냉각 기능을 장착함으로써 오존 생성량을 대폭 업을 도모할 수 있어서, 고효율로 오존을 발생시킬 수 있는 고농도 오존 발생기로 되어 있다. 따라서 이 오존 발생기(11)는 종래형의 오존 발생기(원통형 오존 발생기)에 비해, 상술한 바와 같이 단갭 방전을 실현시키고 셀의 수랭 구조를 고안한, 평판 셀의 다단 적층 구조로 한 오존 발생기로 함으로써, 발생기의 용적이 약 1/3 정도이고 취출하는 오존 농도를 약 2배에서 3배로 하여, 발생기에 공급하는 원료 가스량과 주입하는 방전 전력량을 1/2에서 1/3으로 작게 한 소형 오존 발생기로 되어 있다.
또한 인버터 전원 장치(120)는, 종래의 오존 발생기용 전원의 동작 주파수 수 ㎑ 정도에 비해 약 5배의 고주파화(십수 ㎑ 이상, 적어도 10㎑ 이상)함으로써, 오존 발생기(11)에 인가하는 전압을 낮게 억제함과 함께, 인버터 전원 장치(120)의 출력부에 마련한 부하 공진형 고주파 승압 트랜스(13)의 트랜스 코어(131)의 자속 밀도를 낮춤으로써 트랜스 코어(131)의 단면적을 작게 할 수 있어서, 종래형 오존 발생기의 트랜스보다도 작은 구성으로 부하 공진형 고주파 승압 트랜스(13)를 실현할 수 있다.
부하 공진형 고주파 승압 트랜스(13)의 구성은, 도 4 및 도 5에 도시한 것처럼 되어 있다. 부하 공진형 고주파 승압 트랜스(13)에 있어서, 고주파 전압(71)(공급 고주파 전압)을 승압하여 고주파 승압 전압(고주파 고전압)(72)을 얻고자 트랜스 코어(131)는, 고주파 와전류손을 저감시킬 수 있는 아몰퍼스 자성체 혹은 페라이트 코어 자성체 재료로, 트랜스의 자성체 구성(자성 코어)으로 되어 있다.
도 4에 도시한 바와 같이 자성 코어는, 단면 형상이 E형인 1쌍의 트랜스 코어(131)가 사이에 트랜스 갭 스페이서(133)를 개재 삽입함으로써 자로장이 형성된다. 한편, 도 5에 도시한 바와 같이 트랜스 몰드 코일(132)은, 1차 코일로 되는 1차 권선(v1) 상에, 2차 코일로 되는 2차 권선을 중첩 권회하고, 또한 일체화된 몰드 수지로 굳혀서 코일 사이의 공간을 절연 수지로 덮음으로써, 각 코일 사이의 고주파 전압에 의한 고주파 방전을 일으키지 않도록 절연 대책이 이루어지고 일체화된 고주파용의 트랜스 몰드 코일로서 구성되어 있다. 이 몰드한 하나의 고주파용의 트랜스 몰드 코일(132)을, 도 4의 1쌍의 트랜스 코어(131)에서 형성된 자로장 내부에 장착함으로써, 고주파 승압용의 트랜스 본체가 형성된다. 즉, 트랜스 본체는, 트랜스 코어(131), 트랜스 몰드 코일(132) 및 트랜스 갭 스페이서(133)의 조합 구조에 의하여 구성된다.
또한, 이 트랜스 본체에 있어서, 컨버터/인버터부(12)에서 제어한 고주파 동작 주파수 f에 있어서, 오존 발생기(11)의 부하 용량 C0과 고주파 승압용의 트랜스 본체 자신이 갖는 여자 인덕턴스 Lb가 공진하는 상태로 함으로써, 트랜스 본체에서 부하의 역률을 개선시키는 기능도 부가하고 있다. 이와 같이, 부하 공진형 고주파 승압 트랜스(13)를, 다기능화된 트랜스로 함으로써, 공진용 리액터를 별도 마련하는 일 없이 매우 작은 구성의 부하 공진형 고주파 승압 트랜스(13n)만으로 공진화 기능과 고주파 고전압화 기능을 실현하고 있다.
이러한 다기능을 가진 부하 공진형 고주파 승압 트랜스(13)는, 부하와 공진시키기 위하여, 종래의 시판되고 있는 일반적인 승압 트랜스 기능만의 여자 인덕턴스보다도 작은 여자 인덕턴스 Lb로 조정하기 위하여 1쌍의 트랜스 코어(131) 사이에 트랜스 갭 스페이서(133)가 개재 삽입된다. 그리고 1쌍의 트랜스 누름판(134)은, 트랜스 코어(131) 및 트랜스 몰드 코일(132)을 도 4 중 좌우 방향의 양측으로부터 지지하고 고정하기 위하여 마련되며, 1쌍의 트랜스 누름판(134) 사이가 볼트로 고정됨으로써 트랜스 코어(131) 및 트랜스 몰드 코일(132)은 1쌍의 트랜스 누름판(134, 134)의 내부에서 높은 안정성으로 고정된다.
또한, 트랜스 본체가 발열한 로스를 풍랭하기 위한 트랜스 냉각 공동(136) 스페이스가 도 4의 상하 방향 양측에 마련되어, 트랜스 본체의 주변에 냉각용의 바람(69)을 흘림으로써 트랜스 본체의 발열을 냉각하고 있다. 오존 발생 장치(100)의 금속 케이스를 구성하는 유닛면(도시하지 않음)에 마련된 슬릿으로부터 바람(69)을 빨아들여 트랜스 냉각 공동(136)에 바람(69)을 흘리고, 팬(137)으로 배기하여 트랜스 본체(트랜스 코어(131), 트랜스 몰드 코일(132) 및 트랜스 갭 스페이서(133)) 자신을, 풍랭에 의한 냉각을 행하고 있다.
그리고 이 부하 공진형 고주파 승압 트랜스(13)는, 트랜스 갭 스페이서(133)가 마련되어 있기 때문에, 트랜스 갭 스페이서(133)에 의하여 형성되는 스페이스 부분에서 자속의 1부가 공간으로 누설되는 누설 자속이 있다. 이 누설 자속이 오존 발생 장치(100)의 케이스에 쇄교함으로써 케이스(100) 내에 와전류가 흘러서 케이스 발열을 생기게 하며, 이 케이스 발열을 방지하기 위하여, 트랜스 냉각 공동(136)을 확보하면서 트랜스 코어(131) 둘레의, 도면 중 상하 방향에 있어서 금속제의 도전체·자기 실드 커버(135)로 덮는 구성으로 하고 있다.
다음으로, 도 1을 참조하여, 오존 발생 장치(100)와 애플리케이션 장치(200)를 갖는 오존 가스 이용 시스템의 동작을 설명한다. 오존 발생 장치(100)는 통상, 원료 가스 공급원으로서, 시판 중인 산소 가스 봄베가 이용된다. 그러나 벽지나 낙도에 있어서의 오존 가스를 이용한 처리 장치(애플리케이션 장치)나 대형 객선의 상하수의 수처리나 컨테이너선, 원유 탱커의 밸러스트수 처리로서 오존 가스를 이용할 때, 시판 중인 산소 가스 봄베의 교환은 어렵다.
이 때문에, 여기의 일 실시예에서는, 오존 발생 장치(100)로서 무질소 오존 발생 장치로 설명하고 있기 때문에, 원료 가스 공급원으로 되는 원료 가스 정제 장치(300)는, 나중에 상세히 설명하는 바와 같이, 콤팩트한 산소 공급원(산소 제조 장치)과, 산소 가스로부터 질소를 제거하는 산소 정제기를 조합한 구성을 채용하고 있다.
콤팩트한 산소 공급원으로서는, 예를 들어 공기 중으로부터 산소 가스를 농축하는 산소 PSA(Pressure Swing Adsorption) 방식이나 해수나 강수로부터 산소 가스를 분해하여 취출하는 소규모 산소 생성기를 생각할 수 있다. 산소원에 있어서의 질소량 등을 제거하여 고순도화하는 산소 정제기로서는, 촉매식의 소형 상온 흡착식 생성 장치를 생각할 수 있다. 그리고 오존 발생 장치(100)는 오존 가스의 토출 압력을 0.2㎫ 이상으로 하며, 0.2㎫ 이상의 압력 환경 하에서 오존 농도를 200g/㎥ 이상의 고농도의 오존을 발생시키고 있다.
원료 가스 정제 장치(300)로서, 산소 공급원(산소 제조 장치)과, 산소 가스에 질소량을 제거하는 산소 정제기를 조합한 구조를 나타내었지만, 산소 공급원(산소 제조 장치)만이더라도 오존 발생 장치(100)는, 필요한 오존 가스를 발생시키는 것은 가능하다.
또한 오존 발생 장치(100)의 전원 공급 장치(400)로서는, 통상은 상용 교류 전원을 이용한다. 그러나 벽지나 낙도에 있어서의 오존 가스를 이용한 처리 장치(애플리케이션 장치)나 대형 객선의 상하수의 수처리나 컨테이너선, 원유 탱커의 밸러스트수 처리로서 오존 가스를 이용하는 경우를 고려할 필요가 있다.
이 경우, 전원 공급 장치(400)로서는, 수백 W 이상을 발전하는 소규모 전원 장치의 태양광, 풍력, 지열, 수력, 파력, 바이오 발전에 의한 소규모의 재생 가능한 에너지원(재생 에너지 발전)으로부터의 전기 공급을 이용하는 구성을 생각할 수 있다. 전원 공급 장치(400)를, 재생 가능한 에너지원을 이용하여 구성하면, 벽지나 낙도나 선박 등의 모든 장소에 있어서도, 오존 가스를 이용한 소규모 수처리 등을 행하는 애플리케이션 장치(200)를 용이하게 가동할 수 있어서 유효한 이용을 할 수 있게 된다. 또한 오존 발생 장치(100)는, 환경 부하인 NOx 가스의 배출도 저감시킬 수 있는 소규모 오존 가스 이용 시스템을 실현할 수 있다. 또한 전원 공급 장치(400)로서 재생 에너지 발전을 이용함으로써 에너지의 지역 생산, 지역 소비면에서 유효 이용할 수 있으며, 오염수 처리, 적조 처리, 살균 처리 등을 오존 이용 처리로서 애플리케이션 장치에 실행시킴으로써, 각 지역에 적합한 환경 개선 시스템으로서 실시 형태 1의 오존 가스 이용 시스템을 이용할 수 있다.
오존 발생 장치(100)의 소형화에 대해서는, 방전면의 오존 생성에 대하여 양호한 재료를 선정함과 함께, 오존 발생기(11) 내에 있어서는, 방전 공간의 갭 길이를 0.2㎜ 이하의 단갭으로 함으로써 오존 생성량(생성 효율)을 업시키고, 수랭에 의한 냉각 기능(도시하지 않음)을 가진 전극을 얇게 형성하여, 전극, 유전체로 형성한 박형 방전 셀을 다단으로 적층 구조로 함으로써, 매우 콤팩트화된 장치 구성의, 무질소로 되는 오존 발생을 실현하고 있다.
또한 도 3에 도시한 부하 공진형 고주파 승압 트랜스(13)는, 전원 공급 장치(400)로부터의 전기 공급을 인버터 전원 장치(120)의 컨버터/인버터부(12)에서 수십 ㎑까지 고주파화한 고주파 전압(71)을 발생시키고, 부하 공진형 고주파 승압 트랜스(13)에서 승압한 고주파 고전압인 승압 고주파 전압(72)을 오존 발생기(11)에 인가하고 있다.
수십 ㎑ 정도의 고주파의 승압 고주파 전압(72)을 인가함으로써, 오존 발생기(11)에 소정 방전 전력 Wd를 투입할 수 있기 위한 인버터 전원 장치(120)로부터 출력하는, 필요한 고주파 전압(71)의 전압값 Vd를 낮춤과 함께, 부하 공진형 고주파 승압 트랜스(13)에 공급하는 전압을 보다 고주파수 f로 함으로써, 주파수에 비례하여 트랜스 코어(131) 내의 자속 밀도를 작게 할 수 있어서 트랜스 코어(131)의 단면적을 작게 할 수 있는 점에서, 트랜스 본체 자신의 용적을 콤팩트하게 할 수 있다.
또한 오존 발생기(11)의 부하는, 단갭 방전 공간으로 한 오존 발생기 셀로 구성되기 때문에, 부하 임피던스는, 용량 부하가 태반을 차지함으로써 부하 역률이 매우 낮은(약 수십 % 이하) 부하로 된다. 이 때문에, 투입하는 유효 전력에 비해 부하 용량(㎸A)이 커짐으로써, 부하 용량에 따라 트랜스 본체 자신을 대형화할 필요가 있다. 이 부하 용량에 따른 트랜스 본체의 대형화를 방지하기 위하여, 오존 발생기(11)의 부하 용량 C0과 부하 공진형 고주파 승압 트랜스(13) 자신이 갖는 여자 인덕턴스 Lb에 있어서 공진시키는 기능을 갖는 다기능형으로 부하 공진형 고주파 승압 트랜스(13)를 구성하고 있다.
부하 공진형 고주파 승압 트랜스(13)를 다기능형으로 함으로써, 트랜스 본체에서 부하의 무효 전력을 회수할 수 있어, 트랜스 본체 자신은 거의 유효 전력만의 전력 전달 기능을 갖도록 제작할 수 있는 점에서, 이 다기능형의 부하 공진형 고주파 승압 트랜스(13)는 매우 콤팩트화된 구조로 된다.
또한 부하 역률이 매우 낮기(약 수십 % 이하) 때문에 생기는 투입 전력에 비해 오존 발생기(11)의 부하 용량(㎸A)이 커지는 대책으로서는, 종래에는 트랜스의 부하측에 공진용 리액터를 마련하고, 이 공진용 리액터와 오존 발생기(11)의 부하 용량 C0으로 공진시키는 방식이 채용되었지만, 공진용 리액터 자체가 커지는 것이나 트랜스 이외에 공진 리액터를 마련하는 만큼, 2개의 변성기를 요할 필요가 있었다.
그러나 본 실시 형태의 오존 발생 장치(100)에 있어서는, 부하 공진형 고주파 승압 트랜스(13)를, 상기에 도시한 바와 같이 다기능형으로 구성하였기 때문에, 부하측의 변성기의 기능과 공진 기능을 부하 공진형 고주파 승압 트랜스(13)만으로, 오존 전원 기능을 행함으로써 매우 작은 구조의 부하 공진형 고주파 승압 트랜스(13)를 구성할 수 있으며, 결과로서 소형의 오존 발생기(11)를 실현할 수 있다.
콤팩트화된 부하 공진형 고주파 승압 트랜스(13)는 새로이 해결해야 하는 문제점을 갖고 있다. 즉, 수십 ㎑의 고주파 동작 주파수에 있어서, 부하 용량 C0와의 공진을 하게 하는 트랜스 자신의 여자 인덕턴스 Lb로 하기 위해서는, 트랜스 코어(131)의 자속 형성로에 트랜스 갭 스페이서(133)가 마련할 필요가 있기 때문에, 트랜스 갭 스페이서(133)에 의하여 형성되는 스페이스 부분에서 자속의 일부가 공간으로 누설된다는 문제점이 있었다.
이 누설 자속이 오존 발생 장치(100)의 케이스와 쇄교하면 케이스(100) 내에서 와전류 발열(와전류손)이 생긴다. 그 때문에, 이 와전류 발열을 적게 억제하기 위하여, 설치한 부하 공진형 고주파 승압 트랜스(13)의 둘레의 공간을 약 40㎜ 이상 간격으로 띄우면, 누설 자속이 케이스와 쇄교하는 자속을 약하게 할 수 있다. 그러나 트랜스(13)의 둘레의 공간을, 약 40㎜ 이상의 간격을 가진 오존 발생 장치(100)의 케이스로 해야만 하여, 오존 발생 장치(100) 자신의 케이스가 커진다는 문제점이 있다.
이 문제점을 해소하기 위하여 부하 공진형 고주파 승압 트랜스(13)는, 트랜스 코어(131) 둘레를, 저항률이 매우 낮은 알루미늄재 혹은 구리재 등의 금속제의 도전체·자기 실드 커버(135)로 덮는 구성으로 하고 있다. 이 때문에 도전체·자기 실드 커버(135)의 존재에 의하여, 트랜스 갭 스페이서(133)로부터의 누설 자속은, 도전체·자기 실드 커버(135)와 쇄교하여 도전체·자기 실드 커버(135) 내에서 생기는 와전류손은 매우 작게 억제되어, 도전체·자기 실드 커버(135)로부터 외부로의 누설 자속은 약하게 할 수 있다. 이와 같이 도전체·자기 실드 커버(135)를 마련함으로써, 누설 자속에 의한 발열이나 자기 실드를 행할 수 있기 때문에, 오존 발생 장치(100)(오존 발생기(11)) 자신도 소형화할 수 있는으로 하고 있다.
다음으로, 도 4 및 도 5를 참조하여, 다기능을 갖고 소형화를 실현하는 부하 공진형 고주파 승압 트랜스(13)의 내부 구성을 설명한다.
부하 공진형 고주파 승압 트랜스(13)는, 인버터 전원 장치(120)로부터 트랜스 몰드 코일(132)의 1차 코일의 v1-v2 사이에 고주파 전압(71)이 공급되고, 2차 코일의 HV-LV 사이에, 오존 발생기(11)의 부하에 따라 고전압으로 승압된 동작 주파수 f의 승압 고주파 전압(72)이 출력되는 구조로 되어 있다.
이 때문에 부하 공진형 고주파 승압 트랜스(13)는, 도 4 및 도 5에서 도시한 바와 같이, 2개의 E형 자성체의 트랜스 코어(131)와 트랜스 갭 스페이서(133)와 트랜스의 1차 코일과 2차 코일을 중첩 권회하여 일체화한 고주파용의 트랜스 몰드 코일(132)을 트랜스 본체로 하고 있다.
구체적으로는, 1쌍의 트랜스 코어(131, 131) 사이 있어서, 상단부(131t, 131t) 사이, 중심 단(131c, 131c) 사이, 하단부(131b, 131b) 사이 각각에 트랜스 갭 스페이서(133)를 사이에 두고 밀착시키고, 중심 단(131c)를 중심으로 하여 중심 단(131c), 상부 단(131t) 사이 및 중심 단(131c), 하부 단(131b) 사이의 코일 형성 공간에 1차 코일 및 2차 코일을 권회함으로써, 트랜스 코어(131), 트랜스 몰드 코일(132) 및 트랜스 갭 스페이서(133)로 이루어지는 트랜스 본체가 구성된다. 즉, 트랜스 몰드 코일(132)이 1쌍의 E형의 트랜스 코어(131)의 내부에 끼움 삽입됨으로써 트랜스 본체가 형성된다.
그리고 도 4의 좌우 방향의 양측으로부터 1쌍의 트랜스 코어(131)의 측면을 누르도록 1쌍의 트랜스 누름판(134)을 마련하며, 1쌍의 트랜스 누름판(134, 134) 사이를, 도시하지 않은 볼트로 고정한다. 그 결과, 1쌍의 트랜스 누름판(134, 134) 사이에 트랜스 본체(트랜스 코어(131), 트랜스 몰드 코일(132) 및 트랜스 갭 스페이서(133))가 고정된다.
또한, 도 4의 상하 방향 양측으로부터, 트랜스 본체와의 사이에 트랜스 냉각 공동(136)을 확보하면서 트랜스 본체로부터의 누설 자속에 의한 와전류 발열 현상을 방지하는 도전체·자기 실드 커버(135)가 트랜스 누름판(134)에 고정된다.
부하 공진형 고주파 승압 트랜스(13)는, 고주파 동작 주파수 f에 있어서 오존 발생기(11)의 부하 용량 C0과 트랜스 본체가 갖는 여자 인덕턴스 Lb와 사이에서 공진시키도록 하여 부하의 저역률의 역률 개선이 가능하도록 하고 있다. 이 때문에, 부하 용량 C0에 대응시킨 트랜스 본체 자신의 여자 인덕턴스 Lb를 공진 인덕턴스값에 맞추기 위하여 트랜스 갭 스페이서(133)가 마련되어 있으며, 그 스페이서 두께는 1㎜ 내지 5㎜ 정도의 범위이고, 부하 용량 C0과의 사이에서 여자 인덕턴스 Lb가 공진 인덕턴스값으로 되도록 조정되어 있다.
이 때문에, 이 트랜스 본체를 형성하는 트랜스 갭 스페이서(133)의 둘레에서는, 트랜스 코어(131)의 폐루프의 자속의 일부가 누설되는 자속 누설 현상이 생긴다. 이 자속 누설에 의한 와전류 발열 현상 때문에, 트랜스 본체로부터 40㎜ 이내에, 무질소 오존 발생 장치(100)의 수용 케이스를 구성하는 금속성 유닛면이 존재하면, 이 누설 자속에 의하여 유닛면 내에서 생기는 와전류에 의한 줄 발열에 의하여 수용 케이스 자신이 가열되게 된다.
이와 같은 오존 발생 장치(100)의 수용 케이스에 있어서의 유닛면의 발열을 방지하기 위한 대책으로서, 트랜스 본체를 형성하는 트랜스 갭 스페이서(133)의 주변에 있어서, 도전성을 갖는 금속성의 도전체·자기 실드 커버(135)를 도면 중 상하에 마련하고 있다.
이와 같이 도전체·자기 실드 커버(135)가 트랜스 몰드 코일(132)의 주변에 마련되기 때문에, 트랜스 코어(131)의 트랜스 갭 스페이서(133)의 형성 부분으로부터 누설되는 누설 자속은 도전체·자기 실드 커버(135)에서 쇄교된다. 따라서 도전체·자기 실드 커버(135) 내에서 와전류는 흐르지만, 알루미늄이나 구리와 같은 매우 도전율이 높은 재료로 도전체·자기 실드 커버(135)를 구성함으로써 이 와전류에 의한 줄 발열은 매우 작아져, 도전체·자기 실드 커버(135) 자신의 발열도 극단적으로 저하시킬 수 있다. 또한, 오존 발생 장치(100)의 수용 케이스를 구성하는 금속성 유닛면을 트랜스 본체로부터 수 ㎜ 정도 접근시키더라도, 도전체·자기 실드 커버(135)의 존재에 의하여, 당해 유닛면이 발열하지 않게 된다.
즉, 트랜스 본체로부터 누설되는 자속을 도전체·자기 실드 커버(135) 내에서 와전류로서 흐르게 함으로써, 도전체·자기 실드 커버(135)를 통과하여 누설되는 자속 밀도를 극단적으로 약하게 할 수 있다. 그 결과, 도전체·자기 실드 커버(135)는 간접적으로, 누설 자속 현상에 의한 발열 방지뿐 아니라 어느 정도의 자기 실드 효과도 발휘할 수 있다.
또한, 부하 공진형 고주파 승압 트랜스(13) 자신은, 부하측으로 전달하는 전력의 수 % 정도가 트랜스 몰드 코일(132)의 동손, 트랜스 코어(131)의 철손으로서 발열하기 때문에, 트랜스 본체 자신을 냉각하지 않고 방치하면 트랜스 본체의 열용량에 의하여 고온으로 된다. 이 때문에 트랜스 본체의 둘레는, 바람을 소정 풍량으로 흘려 트랜스 본체 자신의 수 % 발열량을 풍랭으로 냉각할 필요가 생긴다. 그 때문에, 도전체·자기 실드 커버(135)와 트랜스 본체 사이에 트랜스 냉각 공동(136)을 마련하고 냉각용의 바람(69)을 트랜스 냉각 공동(136)에 흘림으로써, 적절한 트랜스 본체의 풍랭을 가능하게 하고 있다.
도 4에서 도시하는 구조에서는, 도전체·자기 실드 커버(135)에, 트랜스 냉각 공동(136)을 확보하기 위한 절결 부분을 마련하는 구성으로 하였지만, 도전체·자기 실드 커버(135)가 아니라 트랜스 누름판(134)면에 절결 등을 마련하여, 트랜스 냉각 공동(136)에 상당하는 공간을 마련한 냉각 구조를 마련해도 된다. 또한 본 실시 형태에서는, 부하 공진형 고주파 승압 트랜스(13) 자신을 풍랭으로 냉각하는 타입이며 소형의 다기능형의 부하 공진형 고주파 승압 트랜스(13)를 나타내었지만, 트랜스 누름판(134)의 면 등을, 수랭 혹은 냉매를 흘려 냉각을 하더라도 거의 동등한 소형의 부하 공진형 고주파 승압 트랜스(13)를 실현할 수 있으며, 결과로서 콤팩트한 오존 발생기(11)를 실현할 수 있다.
또한 도 4 및 도 5에서 도시하는 부하 공진형 고주파 승압 트랜스(13)에서는, 1차 코일과 2차 코일을 중첩 권회한 트랜스 몰드 코일(132)과, E형의 트랜스 코어(131) 내부에 트랜스 몰드 코일(132)을 내장한 외측 철심(코어) 타입의 트랜스 본체를 나타내었지만, 1차 코일의 몰드 코일과 2차 코일의 몰드 코일을 나누고, U형 코어의 양 코어에 각각 1차 코일의 몰드 코일, 2차 코일의 몰드 코일을 분리하여 설치한 내측 철심(코어) 타입의 트랜스로 형성하더라도 마찬가지의 효과가 있다.
외측 철심 타입의 트랜스 본체와 내측 철심 타입의 트랜스 본체를 비교하면, 외측 철심 타입의 트랜스 본체의 쪽이, 트랜스 본체를 구성하는 트랜스 몰드 코일(132)이 하나임으로써, 소형화된 트랜스 본체를 얻을 수 있고, 또한 트랜스 코어(131)의 발열을 상술한 풍랭으로 용이하게 냉각할 수 있는 이점이 있어서 바람직하다.
이와 같이 본 실시 형태의 오존 발생 장치(100)에 있어서, 인버터 전원 장치(120)는 적어도 10㎑ 이상의 고주파 전압(71)을 생성하며, 공진형 트랜스부인 부하 공진형 고주파 승압 트랜스(13)는, 고주파 전압(71)으로부터 승압 고주파 전압(72)을 얻는 트랜스 본체(트랜스 코어(131), 트랜스 몰드 코일(132) 및 트랜스 갭 스페이서(133))를 갖고 있다.
고주파 전압(71) 및 승압 고주파 전압(72)을 고주파로 설정함으로써, 인버터 전원 장치(120) 및 부하 공진형 고주파 승압 트랜스(13)를, 각각의 소형화를 도모할 수 있기 때문에, 오존 발생 장치(100) 내의 오존 발생기(11)에 있어서의 장치 구성을 콤팩트화할 수 있다.
또한, 부하 공진형 고주파 승압 트랜스(13)에서는 스페이스 부분을 크게 하기 때문에, 통상의 트랜스에 비해 누설 자속이 커진다.
그래서 트랜스 본체와의 사이에 냉각 공간인 트랜스 냉각 공동(136)을 확보하고, 또한 부하 공진형 고주파 승압 트랜스(13)의 외부에서 트랜스 본체의 상기 자속 누설에 의한 와전류 발열 현상이 없도록, 트랜스 본체를 덮는 금속제의 커버 부재인 도전체·자기 실드 커버(135)를 마련하여 트랜스로부터의 누설 자속을 억제하는 실드하였다.
이와 같이 부하 공진형 고주파 승압 트랜스(13)는 도전체·자기 실드 커버(135)를 갖고 있기 때문에, 소형화를 도모하더라도, 와전류 발열을 포함하는 자속 누설 현상의, 외부에 대한 영향을 효과적으로 억제할 수 있다.
게다가 트랜스 냉각 공동(136)을 확보하여 도전체·자기 실드 커버(135)를 마련하고 트랜스 냉각 공동(136)에 바람(69)을 흘림으로써, 트랜스 본체 자체의 발열도 효과적으로 냉각 제거할 수 있다.
일반적으로 자주 채용되어 있는 오존 발생기는, 원료 가스로서 건조 공기원이나, 고순도 산소가 아닌 일반 산소 가스원이나, 산소 가스에 미량의 질소 가스를 첨가시킨 것이 사용되며, 유전체 배리어 방전 혹은 연면 방전 등을 이용하는 원통형 오존 발생기이다. 이 때문에, 원료 가스가 건조 공기원에 있어서는 질소가 75%(750000ppm)도 포함되어, 산소 가스를 원료 가스로 하는 오존 발생기에 비해 오존 발생량은 약 1/4 이하의 능력밖에 없다. 원료 가스로서 건조 공기원을 이용한 원통형 오존 가스 발생기에서는 질소 가스가 많이 포함되기 때문에, 출력하는 오존 농도도 낮아서 통상 수십 g/㎥ 정도이며, 원하는 오존 발생량을 얻기 위해서는 오존 발생기가 커질 뿐 아니라, 오존 발생기에 공급하는 전력량이나 원료 가스량도 커지는 경향이 있어서, 오존 가스를 이용하여 오존 이용 처리를 실행하는 애플리케이션 장치의 장치 구성도 컸다.
또한 원료 가스를 고순도 산소가 아닌 일반 산소 가스원으로 한 경우, 산소 가스에 미량의 질소 가스, 통상 0.1%(1000ppm) 내지 1%(10000ppm)의 질소 가스가 원료 가스에 포함되어 있다.
우리의 시험에서 측정한 결과, 산소 가스에 1%의 질소 가스가 포함되는 원료 가스를 받아서, 유전체 배리어 방전에 의하여 수십 PPM 내지 수백 PPM의 NOx 가스가 생성되며, 이 미량의 NOx 가스와 유전체 배리어 방전의 화학 반응의 결과, 고농도의 오존이 생성된다고 할 수 있다. 즉, 달리 말하면, 산소 가스에 1%의 질소 가스가 포함된 원료 가스를 이용한 오존 발생기로 고농도의 오존을 발생시키는 경우, 방전의 전계 강도에 따라, 예를 들어 150g/㎥(70000PPM)의 고농도 오존 가스에 수십 PPM 내지 수백 PPM의 NOx 가스도 발생함을 알 수 있었다. 그 점에서, 산소 가스에 1%의 질소 가스를 이용한 원료 가스로부터 고농도의 오존 가스를 발생시키는 경우, 필연적으로 환경 부하가 높아진다고 알려져 있는 NOx 가스도 수십 PPM 내지 수백 PPM의 NOx 농도가 포함된 오존 가스가 출력되게 된다.
이와 같은 오존 가스를 이용하는 애플리케이션 장치는, 유효하게 오존 이용 처리를 실행할 수 있어서 처리 효과는 충분히 있는 반면, 오존 발생 장치로부터 수백 PPM의 NOx 농도의 가스도 발생되고 있으며, 이 부산물인 NOx 가스는 환경 부하가 높은 물질에 적용되어 있어서 분해 처리도 어렵고, 오존 처리 후 물질에 혼입되거나 배오존으로서 대기에 배출되거나 하게 된다. 또한 생성된, 수십 PPM 내지 수백 PPM의 NOx 농도의 가스는 수분과 결합 반응하여 질산(HNO3)으로 된다. 이 질산(HNO3)은 금속의 부식을 촉진 것으로 되어서 애플리케이션 장치의 수명을 짧게 하거나, 오존 이용 처리가 수 세정 처리인 경우, 처리한 물의 위생상의 문제가 높아지거나 할 가능성도 상정할 수 있다.
NOx 발생을 억제한, 환경 부하가 작은 무질소의 오존 발생의 실현에 대해서는, 원료 가스로서는 질소 가스를 포함하지 않는 고순도 산소 가스를 채용하는 것이 제1 전제이다.
통상의, 일반적으로 사용되고 있는 오존 발생 장치는, 약 1% 정도(10000PPM 정도) 이상의 질소 가스가 포함되는 것을 전제로 하고 있으며, 질소 가스를 포함하지 않는 산소 가스에서는 고농도의 오존 가스를 발생시킬 수 없었다. 이 때문에, NOx를 발생시키는 일 없이 소정량의 오존 발생량을 확보하는 오존 발생기는 아니었다.
따라서 본 실시 형태에서 이용하는 오존 발생 장치(100)에서는, 오존 발생기 내의 방전면 재료를 특정 광촉매 재료로 함으로써, 질소 가스를 포함하지 않는 원료 가스로부터 오존 가스를 발생시킬 수 있으며, 특히 고농도의 오존 가스를 발생시킬 수 있기 때문에, 환경 부하가 작은 오존 가스를 이용한 오존 가스 이용 시스템을 실현하는 데에 있어서 필요 불가결로 된다.
또한, 통상 사용되고 있는, 오존 이용 처리로서 수 정화 처리를 실행하는 애플리케이션 장치에 공급하는 오존 가스는, 공급 압력이 0.15㎫ 미만이고 오존 농도가 수십 g/㎥ 내지 180g/㎥ 미만이기 때문에, 애플리케이션 장치를 작게 만드는 것이 곤란하였다(도 2 참조).
(애플리케이션 장치(200))
도 6은, 도 1에서 도시한 애플리케이션 장치(200)에 있어서의 오존 가스 처리 리액터(21)의 상세 구성을 도시하는 설명도이다. 오존 가스 처리 리액터(21)는 오존 이용 처리로서 오존 가스를 이용하여 수 세정 처리를 실행한다.
오존 처리 전 물질(91)인 처리수는 오존 가스 처리 리액터(21)의 하부로부터 주입되며, 처리수에 대하여 수 세정 처리가 실행된 후, 상부로부터, 수 세정 처리된 오존 처리수가 오존 처리 후 물질(92)로서 배출된다.
오존 가스 처리 리액터(21)의 바닥 부분에, 오존 가스를 일정 압력 P1로 한 오존 공간이 마련되고, 그 오존 공간에, 오존 발생 장치(100)에서 생성된 오존 가스가 공급된다. 오존 가스 처리 리액터(21)의 바닥 부분에 미세한 구멍이 형성된 산기관으로 되어 있으며, 공급된 오존 가스는 이 산기관으로부터 오존 가스 처리 리액터(21) 내의 물 부분에 무수한 기포로서 오존 가스가 공급되고, 기포 내의 오존 가스와 처리수의 접촉으로 수 정화 처리(오존 산화 화학 처리 및 오존 살균 처리를 포함하는 처리)가 실행됨으로써, 오존 처리 전 물질(91)인 처리수를 정화하여 오존 처리 후 물질(92)을 얻고 있다.
통상, 처리수와 오존 가스의 접촉 시간 Tmin(분)은, 둘레의 물과 기포에 포함되어 있는 오존의 산화 반응이 촉진되어, 그 반응은 실용적으로 대략 10min 정도이면 충분하며, 그 때문에, 오존 가스 처리 리액터(21)에 의한 수 정화 처리의 처리 능력은, 처리수에 공급하는 오존 주입량(㎎/L), 오존 가스 유량 Q, 및 오존 가스 처리 리액터(21)의 체적 V㎤에 따라 결정된다.
종래의 수 정화 처리용 오존 발생기에 있어서는, 오존 가스 처리 리액터(21)에 공급하는 공급 압력이 0.15㎫ 미만이고, 도 2의 주입 오존 농도 특성 c1000으로 나타낸 바와 같이, 오존 농도가 120g/㎥ 내지 180g/㎥ 미만이었지만, 본 실시 형태의 오존 발생 장치(100)에서는 오존 발생기(11)를 이용하고 있기 때문에, 오존 농도는 200g/㎥ 내지 400g/㎥(주입 오존 농도 특성 c2000 참조)의 고농도 오존 가스를 오존 가스 처리 리액터(21)에 공급할 수 있다.
따라서 소정량의 오존 가스를 공급하는 데에 오존 가스 유량 Q를 대폭 작게(예를 들어 도 2의 PA점으로부터 PB점으로 할) 수 있다는 이점이 생긴다. 이 때문에, 오존 가스 유량 Q가 작아진다면, 오존 체재 시간 10분을 일정하게 하면 오존 가스 처리 리액터(21)(내의 처리 탱크용)의 형성 높이를 종래 구성보다 낮출 수 있음과 함께 단면적도 작게 할 수 있기 때문에, 처리 탱크 용적을 작게 하여 오존 가스 처리 리액터(21)를 보다 콤팩트하게 하는 것이나, 수 정화 처리 능력의 향상을 도모할 수 있다는 이점이 있다.
또한 공급하는 오존 가스 압력 P1을 높게 할 수 있다면, 오존 가스 처리 리액터(21)의 배압 P2를 밸브(631)로 높게 하면 처리수 내의 기포를 작게 할 수 있으며, 오존 가스와 처리수의 접촉 반응을 보다 높이는 효과가 생겨서 오존 가스 처리 리액터(21)의 처리 능력의 향상을 도모할 수 있어서, 도 2에서 나타낸 수 정화 능력 특성 w2000보다 더 성능 업시키는 효과를 기대할 수 있다. 따라서 오존 가스 압력 P1을 0.2㎫ 이상으로 한 압력 환경 하로 설정하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 본 실시 형태의 오존 가스 이용 시스템을 구성하는 애플리케이션 장치(200)는 200g/㎥ 이상의 비교적 높은 오존 농도로 오존 가스를 받기 때문에, 오존 가스 공급량 자체를 작게 하여 장치 구성의 콤팩트화를 도모할 수 있다.
또한, 애플리케이션 장치(200)는 0.2㎫ 이상의 오존 가스 압력 P1의 환경 하에서 오존 발생 장치(100)로부터 오존 가스를 받기 때문에, 오존 이용 처리인 수 정화 처리에 있어서의 수 정화 능력의 향상을 도모할 수 있다.
(원료 가스 정제 장치(300))
도 7은, 오존 발생 장치(100)와 조합하여 사용하는 원료 가스 정제 장치(300)의 상세를 도시하는 설명도이다. 통상은, 원료 가스의 공급원으로서 시판 중인 산소 봄베를 이용하지만, 이용 분야를 임의로 하는 오존 가스 이용 시스템으로 하기 위해서는, 대기 중의 공기 혹은 물로부터 산소 가스를 만들어 내고 그 가스의 수분이나 질소 가스를 제거하는 구성으로 하는 것이 바람직하다.
도 7에 도시한 바와 같이, 원료 가스 공급 장치인 원료 가스 정제 장치(300)는, 대기의 공기를 압축하여 산소 가스를 농축하는 산소 PSA 장치(32)와, 산소 PSA 장치(32)로부터 얻은 농축한 산소 가스를 고순도 산소 가스로 변환하는 고순도 가스 정제기(33)(산소 정제기)의 조합 구성을 나타내고 있다. 산소 PSA 장치(32) 및 고순도 가스 정제기(33)는, 각각 가능한 범위에서 용량이 작은 것을 채용하는 것이 바람직하다.
산소 PSA 장치(32)는, 공기 중으로부터 산소 가스를 취출하는 산소 추출 장치로서 기능하고, 고순도 가스 정제기(33)는, 산소 PSA 장치(32)에서 취출한 산소 가스로부터 또한 산소 가스 이외의 미량의 불순물을 제거하는, 고순도 산소 가스를 생성하는 산소 가스 정제기로서 기능한다.
여기서는 산소 추출 장치로서, 대기로부터의 산소 PSA 장치(32)를 나타내었지만, 산소 PSA 장치(32) 대신, 물로부터 전기 분해나 촉매 작용을 이용하여 산소 가스를 추출하는 산소 가스 제조 장치를 이용해도 된다. 즉, 산소 가스 제조 장치는, 물로부터 산소 가스를 취출하는 산소 추출 장치로서 기능한다.
이와 같이, 본 실시 형태의 오존 가스 이용 시스템으로 이용하는 원료 가스 공급 장치인 원료 가스 정제 장치(300)는 산소 PSA 장치(32) 및 고순도 가스 정제기(33)의 조합에 의하여 구성되기 때문에, 이용 분야에 관계없이 이용할 수 있다.
소형의 오존 발생 장치(100)에서 소유량의 원료 가스로 효율적으로 오존(고농도 오존) 가스를 발생시킬 수 있으면, 그 오존 가스를 이용하는 애플리케이션 장치의 소형화를 도모할 수 있으며, 소유량의 원료 가스인 산소 가스를 발생시키고 그 산소 가스를 정제하는 원료 가스 정제 장치(300)의 장치 구성도 작게 할 수 있어서 오존 가스 이용 시스템 전체의 소형화를 도모할 수 있다.
본 실시 형태의 오존 가스 이용 시스템은, 환경 부하가 작은 무NOx 오존 가스를 이용하기 때문에 원료 가스 정제 장치(300)에 질소 제거 장치인 고순도 가스 정제기(33)를 마련하고 소형화된 오존 발생기(11)를 이용한 것으로 설명하였지만, 원료 가스 정제 장치(300)로서는, 산소 PSA 장치(32)만으로 하고 소형의 오존 발생기(11)와 조합도 좋다.
(고농도 오존 가스 발생의 메커니즘의 해명)
오래 전부터 방전 중의 전자인 정도의 오존 농도가 얻어진다는 것은 밝혀졌지만, 100g/㎥(46700ppm)를 초과하는 고농도의 오존 가스를 생성할 수 있는 메커니즘은 선행기술문헌에서 다양한 기술이 개시되어 왔지만, 올바른 메커니즘 추구가 이루어져 있다고는 할 수 없다.
그래서 우리의 시험에서는, 방전에 의한 고농도의 오존 가스를 발생시킬 수 있는 메커니즘을 해명하기 위하여, 원료 가스종, 방전면 상태 및 방전면 재질 등의 시험 조건을 가변시킨 경우에 있어서, 도 11 및 도 12의 전극과 방전면 재료 구성(시험용 오존 발생기 Ⅰ, Ⅱ)에서의 전극에 인가시키는 전압[인버터 출력(INV. 출력)]에 대응하여 생성되는 오존 농도의 급상승 응답성에 대하여, 도 13 및 도 14에서 측정하여 밝혔다. 그 결과로서, 특허문헌 1 내지 특허문헌 7의 개시 내용의 정확성을 재검증하였다. 또한 상세에 대해서는, 도 13, 도 14의 측정 결과의 설명으로서 후술한다.
도 11 및 도 12는, 고농도의 오존 가스를 생성할 수 있는 메커니즘을 해명하기 위한 오존 발생기 전극과, 방전면 재료 구성과, 오존 농도 검출기에 의한 시험 구성을 모식적으로 도시하는 설명도이다.
도 11은, 발생기 내의 방전면 재료를, 방전 광 등에 의하여, 화학 변화가 없는 부동체 절연체막(2104a)으로 구성한 오존 발생기의 시험 구성을 도시하고, 도 12는, 방전 광 등에 의하여 광 흡수하여, 재료 표면이 활성화 상태로 되는 광촉매 절연막(2104b)으로 구성한 오존 발생기의 시험 구성을 도시하고 있다.
도 11 및 도 12에서 도시하는 Td(s)는, 오존 발생기로부터 오존 농도 검출기(81)까지의 가스 배관 체적과 시험 시의 가스 유량 Q에서 구해지는 오존 농도 검출 지연 시간을 나타내고 있다. 출력 신호(고전압 교류 전압) SA로부터 검출한 고전압의 급상승 특성을 도 13, 도 14의 출력 신호(고전압 교류 전압) 특성 A로 나타낸다. 이 때문에, 출력 신호(고전압 교류 전압)에 대응한 농도 급상승 응답 B를 고찰하는 경우에는, 오존 농도 검출기(81)로 측정한 농도 급상승 응답 특성 B(t)로부터 오존 농도 검출 지연 시간 Td(s)를 뺀 농도 급상승 응답 특성 B(t-Td)가 오존 발생기 자신의 오존 농도 급상승 응답 특성을 나타내는 것으로 된다. 즉, 도 11, 도 12에서 도시하는 방전면 재료 구성에서의 방전면 상태의 오존 발생기 자신의 오존 농도 급상승 응답 특성 B(t-Td)와, 가스종과 방전면 재질의 상이에 의한 오존 발생기 자신의 오존 농도 급상승 응답 특성 B(t-Td)를, 도 13의 B1, B2, B3 및 도 14의 B10, B20, B30으로 나타내고 있다.
도 11 및 도 12의 오존 발생기에 공급하는 조건을 이하와 같이 설정한 경우의 특성이 도 13 및 도 14의 특성이다. 원료 가스로서 각각 가스 유량 1L/min을 흘리고, 오존 발생기에 주입하는 방전의 출력 500W를 투입하여, 주입하는 출력 신호 SA의 급상승 응답성 A와 오존 농도 검출 지연 시간 Td(s)를 가미한 오존 농도 급상승 특성 B(t-Td)를 대수 시간축으로 그래프화하고 있다. 덧붙여 말하자면, 가스 유량 1L/min으로 흘린 경우의 오존 발생기로부터 오존 농도 검출기(81)에서 농도 검출의 오존 농도 검출 지연 시간 Td(s)는 4.16(s)이었다.
도 13은, 방전면 재료를 부동체 절연체막(2104a)으로 구성한 오존 발생기(도 11)에 있어서의 오존 농도 생성 급상승 특성인 B1, B2, B3을 나타내는 그래프이다.
도 14는, 방전면 재료를 부동체 절연체막(2104a)으로 구성한 오존 발생기(도 11)에 있어서 가스종을 변경한 경우의 오존 농도 생성 급상승 특성인 B10, B20과, 방전면 재료를 광촉매 절연막(2104b)으로 구성한 오존 발생기(도 12)에 있어서의 오존 농도 생성 급상승 특성인 B30을 나타내는 그래프이다.
시험용 오존 발생기 Ⅰ은, 도 11에 도시한 바와 같이 고전위측(H.V)의 전극이, 고압 전극(2101) 및 방전면이 유전체(2103)에 의하여 구성되고, 저전위측(L.V)의 전극이, 저압 전극(2102) 및 방전면이 부동체 절연체막(2104a)에 의하여 구성되어 있다. 그리고 서로 대향하는 방전면의 유전체(2103), 부동체 절연체막(2104a) 사이가 방전 공간(2105)으로 된다.
한편, 시험용 오존 발생기 Ⅱ는, 도 12에 도시한 바와 같이 고전위측(H.V)의 전극이, 고압 전극(2101) 및 방전면이 유전체(2103)에 의하여 구성되고, 저전위측(L.V)의 전극이, 저압 전극(2102) 및 방전면이 광촉매 절연막(2104b)에 의하여 구성되어 있다. 그리고 서로 대향하는 방전면의 유전체(2103), 광촉매 절연막(2104b) 사이가 방전 공간(2105)으로 된다.
시험용 오존 발생기 Ⅰ, Ⅱ의 구성을 도시하는 도 11 및 도 12 각각에 있어서, 고전압 교류 전원(1200)은 고압 전극(2101), 저압 전극(2102) 사이에 교류 전압을 부여하고 있다. 따라서 고전압 교류 전원(1200)으로부터 고압 전극(2101)과 저압 전극(1202) 사이에 교류 전압이 유전체(2103)를 통하여 인가시킴으로써 방전 공간(2105)에 유전체 배리어 방전이 형성된다. 이에 수반하여 방전 공간(2105)에 원료 가스(610)를 공급함으로써 고농도의 오존 가스(62)가 생성되어 외부로 출력된다.
오존 발생기로부터 배관에서 소정 길이 거친 배치로 오존 농도 검출기(81)가 마련되어 있으며, 이 오존 농도 검출기(81)로, 오존 발생기 내에서 생성된 고농도의 오존 가스(62)의 농도가 검출되고 오존 농도 신호 SB로서 검출되어, 고농도의 오존 가스의 급상승 응답성 B를 검출할 수 있다. 또한 오존을 생성하기 위한 교류 전압을, SA로부터 출력 신호(고전압 교류 전압)는 출력 신호 A로서 검출된다. 이 출력 신호 A 및 오존 농도 신호 SB는, 샘플 시간을 밀리초 오더로 측정할 수 있는 메모리 하이코더에 도입하여, 출력 신호 A에 대한 생성된 오존 농도 신호 SB의 농도 급상승 특성 B를 엄밀히 계측하고 있다.
따라서 출력 신호 SA로부터 검출된 출력 신호(고전압 교류 전압)의 스텝 응답 신호 A에 대응하여 생성되는 오존 농도 신호 SB로 농도 급상승 응답 특성 B를 해석하면, 오존 생성에 기인하는 요소가 명확해지며, 농도의 생성 시뮬레이션 결과와 실측 결과의 고찰을 함으로써, 고농도 오존을 생성할 수 있는 메커니즘을 해명할 수 있다.
<고순도 산소 가스에서의 방전면의 상태와 오존 발생 관계를 보는 시험 결과>
도 13, 도 14에 있어서의 특성 A는, 출력 신호 SA로부터 검출한 전원으로부터의 인가 전압의 급상승 특성(%)을 나타내고 있다.
도 13의 특성 B1은, 시험용 오존 발생기 Ⅰ(도 11)에 있어서, 초기 방전면에서, 고순도 산소 가스(산소+0% 질소 가스)의 원료 가스를 시험용 오존 발생기 Ⅰ에 흘리고, 급상승 특성 A의 전압을 인가한 경우의 오존 농도 급상승 특성을 나타낸다(초기 방전면이란 제작 시의 방전면이며, 한 번도 방전시키지 않은 미사용된 방전면을 나타냄).
도 13의 특성 B2는, 시험용 오존 발생기 Ⅰ(도 11)에 있어서, 산소에 미량의 질소 가스를 첨가한(산소+500ppm질소 가스) 가스로 방전시킨 후의 방전면에서, 고순도 산소 가스(산소+0% 질소 가스)의 원료 가스를 시험용 오존 발생기 Ⅰ에 흘리고 급상승 특성 A의 전압을 인가한 경우의 오존 농도 급상승 특성을 나타낸다.
도 13의 특성 B3은, 시험용 오존 발생기 Ⅰ(도 11)에 있어서, 고순도 산소 가스(산소+0% 질소 가스) 가스에서 수 시간 방전시킨 후의 방전면에서, 다시 고순도 산소 가스(산소+0% 질소 가스)의 원료 가스를 시험용 오존 발생기 Ⅰ에 흘리고 급상승 특성 A의 전압을 인가한 경우의 오존 농도 급상승 특성을 나타낸다.
상술한 바와 같이, 방전면을 부동체 절연체막(2104a)으로 한 시험용 오존 발생기 Ⅰ에서, 원료 가스를 고순도 산소 가스로 하여 발생기에 전압을 인가시키고 방전시킨 경우에 있어서는, 초기의 방전면 상태에 따라, 방전의 약 1000초(약 16.6분) 정도의 기간에 있어서는 100g/㎥ 내지 210g/㎥ 정도의 오존 농도가 나오는 경우가 있지만, 방전을 장시간 운전하면 특성 B1, B2는, 농도가 저하되어 특성 B3의 포화 농도값 12g/㎥에 점근하는 특성을 나타낸다. 즉, 특성 B1, B2의 방전 초기 시의 100g/㎥ 내지 210g/㎥ 정도의 오존 발생하는 현상은, 방전면에 흡착된 가스가 방전에 의하여 방출되고, 원료 가스의 고순도 가스에, 미량의 방전면에 흡착된 가스가 혼입됨으로써, 오존이 생성되어 있음을 나타내고 있으며, 약 1000초 이상의 방전을 계속하면, 방전면으로부터 방출하는 산소 이외의 흡착 가스의 방출이 없게 되어서 포화 농도값 12g/㎥로 되는 것이 실험에서 확인되었다. 즉, 특성 B3에서 나타난 포화 농도값 12g/㎥가, 방전면을 부동체 절연체막(2104a)으로 한 경우의 오존 발생 능력이라 할 수 있다. 이 농도값 12g/㎥의 오존 발생은, 방전면에 기여하지 않는 효과로 오존이 생성되어 있는 것이 되며, 이 오존 농도 12g/㎥(오존 농도 급상승 특성 영역(1000a))가, 유전체 배리어 방전에 의한, 생성된 전자와 산소 가스의 충돌로 생성할 수 있는 한계 오존 농도라 할 수 있다.
<500ppm의 질소 가스의 첨가와 오존 발생 관계를 보는 시험 결과>
특성 B10은, 방전면 재료를 부동체 절연체막(2104a)으로 구성한 시험용 오존 발생기 Ⅰ(도 11)에 있어서, 고순도 산소 가스(산소+0% 질소 가스) 가스에서 수 시간 방전시킨 후의 방전면에서, 다시 산소에 미량의 질소 가스를 첨가한(산소+500ppm질소 가스) 가스의 원료 가스를 시험용 오존 발생기 Ⅰ에 흘리고 급상승 특성 A의 전압을 인가한 경우의 오존 농도 급상승 특성을 나타낸다.
<18.4ppm의 이산화질소 가스의 첨가와 오존 발생 관계를 보는 시험 결과>
특성 B20은, 방전면 재료를 부동체 절연체막(2104a)으로 구성한 시험용 오존 발생기 Ⅰ(도 11)에 있어서, 고순도 산소 가스(산소+0% 질소 가스) 가스에서 수 시간 방전시킨 후의 방전면에서, 다시 산소에 미량의 이산화질소 가스를 첨가한(산소+18.4ppm질소 가스) 가스의 원료 가스를 시험용 오존 발생기 Ⅰ에 흘리고 급상승 특성 A의 전압을 인가한 경우의 오존 농도 급상승 특성을 나타낸다.
<방전면 재료(광촉매)와 오존 발생 관계를 보는 시험 결과>
특성 B30은, 방전면 재료를 광촉매 절연막(2104b)으로 구성한 시험용 오존 발생기 Ⅱ(도 12)에 있어서, 고순도 산소 가스(산소+0% 질소 가스) 가스에서 수 시간 방전시킨 후의 방전면에서, 다시 고순도 산소 가스(산소+0% 질소 가스) 가스의 원료 가스를 시험용 오존 발생기 Ⅰ에 흘리고 급상승 특성 A의 전압을 인가한 경우의 오존 농도 급상승 특성을 나타낸다.
특성 S0(2점 쇄선)은, 유전체 배리어 방전으로 발생한 전자와 산소 가스 분자의 충돌만으로 고농도 오존을 생성할 수 있다고 가정한 경우의 오존 농도 급상승 특성의 상정 특성을 나타낸다.
또한 도 13, 도 14에서 나타낸 1점 쇄선 프레임으로 나타낸 특성(오존 농도 급상승 특성 영역(1000a))이, 시험용 오존 발생기 Ⅰ, Ⅱ에서 실측 시험을 한 결과로부터 상정되는, 전자에 의한 오존 농도 급상승 특성을 나타내는 영역이며, 상술한 특성 S0(2점 쇄선)을 나타내지 않음이 밝혀졌다.
방전식 오존 발생기는, 원료 가스종, 방전면 재료 등에 따라 생성되는 농도(오존 발생량)가 상이하다고 알려져 있으며, 고농도의 오존 가스를 생성할 수 있는 메커니즘을 검증하기에는, 어떠한 기인으로 오존 가스가 생성되어 있는지를 규명할 필요가 있다. 그러기 위해서는, 원료 가스종, 방전면 재료의 상이에 의한 오존 발생기에 인가하는 출력의 급상승 응답에 대한, 생성되는 오존 농도의 급상승 응답성을 상세히 시험으로 검증함으로써 기인 요소를 거의 단정할 수 있을 것으로 판단하였다. 그 후에, 선행 기술인 특허문헌 1 내지 특허문헌 6에서의 특성 데이터, 및 기재된 해석 사실을 재검증함으로써 보다 명확해진다.
그래서 우리들은, 도 11 및 도 12에서 도시하는 방전면 구조의 시험용 오존 발생기 Ⅰ, Ⅱ에 있어서, 원료 가스 유량 1L/min의 조건과 공급하는 전력 500W의 조건을 고정한 조건에서, 하기 점들을 가변시켜, 오존 발생기로부터 생성되는 오존 가스의 오존 농도의 급상승 응답성에 대하여 조사하였다.
(1) 방전면의 재료를 유전체(2103)와 부동체 절연체막(2104a)으로 한 방전면 구성(도 11)을 갖는 시험용 오존 발생기 Ⅰ과 이용한 시험.
오존 농도 급상승 특성 B1: 확인 시험으로서, 방전면 상태와 오존 생성을 보기 위하여, 방전을 시키지 않고 제작한 후 세정, 건조만 행한 직후의 초기 방전면에 있어서, 고순도 산소(산소+0% N2 가스)에서의 오존 농도 급상승 특성을 측정하였다.
오존 농도 급상승 특성 B2: 확인 시험으로서, 산소+500ppm N2 가스에 있어서, 일단 고농도의 오존을 발생시킨 방전 후의 방전면 상태에 있어서, 고순도 산소(산소+0% N2 가스)에서의 오존 농도 급상승 특성을 측정하였다.
오존 농도 급상승 특성 B3: 확인 시험으로서, 고순도 산소 가스에 의한 방전으로 방전면을 충분히 클린하게 한 방전면 상태에 있어서, 고순도 산소(산소+0% N2 가스)에서의 오존 농도 급상승 특성을 측정하였다.
그 결과, 도 13에서 나타낸 바와 같은 오존 농도 급상승 특성 B1 내지 B3이 얻어졌다.
(2) 방전면의 재료를 유전체(2103)와 부동체 절연체막(2104a)으로 한 방전면 구성(도 12)을 갖는 오존 발생기를 이용한, 가스종의 효과를 보는 시험.
가스종의 효과로서는, 특히 원료 가스로서 산소 가스에 질소 가스를 첨가한 것을 채용하며, 통상의 고농도 오존을 얻기 위한 시험용 오존 발생기 Ⅰ에 있어서는, 원료 가스로서 산소 가스에 1% 내지 2%의 질소를 첨가한 원료 가스를 이용하는 것이 보통이지만, 질소의 효과를 보기에는 1% 내지 2%의 질소 첨가는 지나치게 많아서, 오존 발생량의 안정성은 있지만 오존 발생에 있어서의 질소 효과를 선명히 할 수는 없었다. 이 때문에, 오존 가스 발생에 있어서의 질소 효과를 보다 선명히 양적 평가를 할 수 있는에 원료 가스로서, 산소 가스에 500ppm N2 가스의 미량의 질소를 첨가한(산소+500ppm N2) 가스를 채용하였다. 또한 질소 가스가 방전 중에 미량의 NOx 가스가 생성되는 점에서, NOx 가스의 대표 가스로서 이산화질소(NO2) 가스를 극미량 첨가한 가스(산소+18.4ppm NO2)도 채용하였다.
오존 농도 급상승 특성 B10: 확인 시험으로서, 고순도 산소 가스(산소+0% 질소 가스) 가스에서 수 시간 방전시킨 후의 방전면에서, 다시 산소+500ppm N2 가스를 이용한 원료 가스에서의 오존 오존 농도 급상승 특성을 측정하였다.
오존 농도 급상승 특성 B20: 확인 시험으로서, 고순도 산소 가스(산소+0% 질소 가스) 가스에서 수 시간 방전시킨 후의 방전면에서, 다시 산소+18.4ppm NO2를 이용한 원료 가스에서의 오존 농도 급상승 특성을 측정하였다.
오존 농도 급상승 특성 B30: 확인 시험으로서, 방전면의 재료를 유전체(2103)와 광촉매 절연막(2104b)으로 한 방전면 구성(도 12)의 시험용 오존 발생기 Ⅱ를 이용하여, 고순도 산소 가스(산소+0% 질소 가스) 가스에서 수 시간 방전시킨 후의 방전면에서, 다시 고순도 산소(산소+0% N2 가스)를 이용한 원료 가스에서의 오존 농도 급상승 특성을 측정하였다.
그 결과, 도 14에서 나타낸 바와 같은 오존 농도 급상승 특성 B10 내지 B30이 얻어졌다.
도 13에서 나타내는 오존 농도 급상승 특성 B1로부터, 출력 신호 A를 인가(방전 개시)하고 나서 약 1초부터 농도가 급상승하여 방전 개시로부터 약 10초를 거쳐 최대 농도 100g/㎥(52000ppm)에 달한 후, 약 100초(16.7분)에서 점차 농도가 저하되어 최종 농도값은 12g/㎥(5600ppm)의 오존 농도밖에 얻어지지 않는 것이 확인된다.
이 결과로부터, 출력 신호 A를 투입하여 약 10초라는 매우 느린 응답으로 농도가 올라가고, 또한 약 1000초에, 생성된 오존 농도가 완전히 낮아지는 특성이 얻어지기 때문에, 오존 가스의 생성은 방전면에 부착(흡착)된 가스가 기인하고 있을 것으로 상정된다.
즉, 약 1초 내지 약 1000초(16.7분)에 생성된 오존 가스는, 방전면이 초기 방전면인 것에 기인하고 있으며, 방전됨으로써, 초기 방전면에 부착(흡착)된 대기 성분인 수분이나 질소 가스가, 방전된 전자나 이온 충돌로 떨어져 나가고, 그 떨어져 나간 미량의 가스와 산소 가스의 방전이 기인하여 산소 해리하여 오존 가스가 생성된 것으로 판단된다.
다음으로, 도 13에서 나타내는 오존 농도 급상승 특성 B2로부터, 출력 신호 A를 인가(방전 개시)하고 나서 약 1초부터 농도가 급상승하여, 방전 개시로부터 약 3초 동안은 12g/㎥(5600ppm)의 발생 농도를 유지하고, 약 30초 내지 50초에 최대 농도 210g/㎥(103500ppm)에 달한 후, 약 1000초(16.7분)에서 점차 농도가 저하되어, 최종 농도값은 12g/㎥(5600ppm) 부근의 오존 농도밖에 얻어지지 않는 것이 확인된다.
이 결과로부터, 출력 신호 A를 투입하여 약 30초라는 매우 느린 응답으로 농도가 높아지고, 또한 약 1000초에, 생성된 오존 농도가 완전히 낮아지는 특성이 얻어지기 때문에, 오존 가스의 생성은 방전면에 부착(흡착)된 가스가 기인하고 있을 것으로 상정된다. 즉, 약 30초 내지 약 1000초(16.7분)에, 생성된 오존 가스는, 방전면이 전의 방전 공정에서, 질소 가스를 포함하는 가스에서 방전시키고 있는 점에서, 방전 시에 생성된 질소 화합물 가스가 방전으로 방전면에 타입되어 있으며, 이 타입된 질소 화합물 가스가 기인하여 방전됨으로써, 방전면에 타입된 질소 화합물 가스가, 방전된 전자나 이온 충돌로 떨어져 나가고, 그 떨어져 나간 미량의 질소 화합물 가스와 산소 가스의 방전이 기인하여 산소 해리하여 오존이 생성된 것으로 판단된다.
또한, 도 13에서 나타내는 오존 농도 급상승 특성 B3에서는, 출력 신호 A를 인가(방전 개시)하고 나서 약 1초에 12g/㎥(5600ppm)의 농도로 되지만 그 이상의 농도를 얻지 못하는 것이 확인된다.
이 결과로부터, 초기 방전면에 대기 가스나 질소 화합물 가스가 부착(흡착)되어 있지 않은 클린한 부동체 절연막의 오존 발생기라면, 12g/㎥(5600ppm)의 오존 농도밖에 얻어지지 않음이 밝혀졌다. 또한 이 12g/㎥(5600ppm)의 농도의 응답성을 보면, 출력 전압에 대하여 약 1초의 응답성으로 오존이 생성되어 있으며, 방전 중의 전자에 의한 오존 생성의 응답성은, 이론적으로 방전에 의하여 약 10-5(s)으로 산소 원자에 해리되고, 해리한 산소 원자와 산소 가스의 3체 충돌로 오존이 생성되는 오존 생성 응답 시간이 약 1(s) 정도로 알려져 있기 때문에, 방전된 전자에 의하여 오존 가스를 생성할 수 있는 오존 농도는, 12g/㎥(5600ppm)임은 이 시험에서 밝혀진 사실이다.
도 14에서 나타내는, 산소+500ppm N2 가스를 이용한 원료 가스로 한 오존 농도 급상승 특성 B10으로부터, 출력 신호 A를 인가(방전 개시)하고 나서 약 1초부터 농도가 급상승하여, 방전 개시로부터 약 40초 동안은 12g/㎥(5600ppm)의 발생 농도를 유지하고, 그 약 40초 후부터 점차 농도가 급상승하여, 방전 개시로부터 약 3000초(50분)의 매우 느린 응답성으로, 약 100g/㎥(52000ppm) 부근의 농도에서 포화되는 특성이 확인된다.
이 결과로부터, 출력 신호 A를 투입하여 매우 느린 응답성으로 약 100g/㎥(52000ppm)의 고농도가 얻어지고 있는 점으로부터 헤아려, 방전의 출력과 질소 가스 자신이 고농도 오존 생성에 기여하고 있는 것이 아니라, 질소를 포함한 방전에 의하여 생성된 질소 산화물 가스를 생성함으로써 약 100g/㎥(52000ppm)의 고농도가 얻어지고 있는 것이 오존 농도 급상승 특성 B10으로부터 판단된다.
덧붙여 말하자면, 도 14에서 나타내는 오존 농도 급상승 특성 B10은, 산소 가스에 500ppm N2 가스의 미량의 질소를 첨가한(산소+500ppm N2) 가스였지만, 도 14에는 도시하고 있지 않지만 산소 가스에 첨가하는 미량의 질소량을 점차 증가시키면, 고농도가 얻어지는 응답 시간이 짧아짐과 함께, 약 1%의 미량의 질소를 첨가한(산소+1% N2) 가스에서 최대 오존 농도도 279g/㎥(130000ppm)까지 업되는 것이 확인된다. 즉, 고농도 오존 생성에 기여하는 질소 산화물 가스가 질소 첨가량을 1%까지 업시킴으로써, 방전에 의하여 생성되는 질소 산화물 가스도 증가하며, 결과로서 생성되는 오존 농도도 업된 것으로 판단된다.
다음으로, 도 14에서 나타내는 산소+18.4ppm NO2를 이용한 원료 가스로 한 오존 농도 급상승 특성 B20으로부터, 출력 신호 SA를 인가(방전 개시)하고 나서 약 1초부터 농도가 급상승하여, 방전 개시로부터 약 2초 동안은 12g/㎥(5600ppm)의 발생 농도를 유지하고, 약 2초 내지 30초에 농도 312g/㎥(145500ppm)에 달한 후, 농도 350g/㎥(163000ppm) 정도의 고농도의 오존을 생성할 수 있음을 확인하였다.
이 결과로부터, 오존 농도 급상승 특성 B20은, 원료 가스가 산소 가스에 첨가하는 이산화질소량(18.4ppm NO2)이 질소 첨가량(500ppm N2)보다 매우 적기 때문에, 오존 농도 급상승 응답성이 빠르고, 또한 고농도의 오존을 생성할 수 있는 것이나 질소를 포함한 방전에 의하여 NOx 가스가 생성되는 것을 고려하면, 고농도의 오존 발생에 기인 가스로서는 질소 가스보다도, 이산화질소(NO2)가 큰 것을 알 수 있다. 또한 이 추측은, 특허문헌 1 내지 특허문헌 6에 개시된 기술 내용과도 잘 일치한 사실이다.
또한, 도 14에서 나타내는 광촉매 절연막(2104b)으로 한 방전면 구성(도 12)의 시험용 오존 발생기 Ⅱ에서, 또한 고순도 산소(산소+0% N2 가스)를 이용한 원료 가스로 한 오존 농도 급상승 특성 B30으로부터, 출력 신호 A를 인가(방전 개시)하고 나서 약 1초에 농도가 급상승하여 약 12초에 최대 농도 350g/㎥(163000ppm)의 고농도 오존을 생성할 수 있음을 확인하였다.
이 결과로부터, 오존 농도 급상승 특성 B30은, 원료 가스가 오존 농도 급상승 특성 B10, B20과 같은 질소나 이산화질소를 포함하지 않는 고순도 산소 가스이더라도, 방전면의 재료를 유전체(2103)와 광촉매 절연막(2104b)으로 한 방전면 구성(도 12)의 시험용 오존 발생기 Ⅱ로 하면, 비교적 응답성이 빠르고 고농도의 오존 가스가 생성되어 있음이 증명되었다.
또한 도 14의 2점 쇄선으로 나타내는 특성 S0은, 가령 방전으로 발생한 전자에 의하여, 공급한 산소 가스를 해리하여 350g/㎥(163000ppm)의 고농도의 오존 가스를 생성한다고 가정한 경우의 농도 급상승 특성이다. 이 경우에는, 방전된 전자충돌에 의한 산소 원자의 해리이므로 그 산소 원자가 생성되는 응답 시간은, 출력에 대하여 약 10-5(s)이고, 해리한 산소 원자와 산소 가스의 3체 충돌로 오존이 생성되는 오존 생성 응답 시간이 약 1(s)인 점에서, 곧바로 350g/㎥(163000ppm) 초과하는 농도까지 달한다. 또한 전자만으로 고농도 오존이 발생하는 것이라면, 방전에 의한 가스 온도 상승보다도 빠른 응답으로 오존 가스가 생성되는 점에서 농도의 급상승부에서는, 가스 온도에 의한, 발생한 오존이 분해될 필요가 없으며, 그 결과, 농도의 급상승부에서는, 농도가 높아지는 특성 S0과 같이 오존 농도가 오버슈트한 급상승으로 되고 약 3(s) 당 소정 농도에 수렴되는 특성으로 된다고 가정된다.
이상과 같은, 전자로 고농도가 얻어진 경우를 가정한 특성 S0은, 오존 농도 급상승 특성 B10 내지 B30의 시험 결과에서는 전혀 보이지 않는 결과로 되었다. 단, 약 1초의 빠른 응답으로 오존이 생성되어 있을 것으로 생각되는 오존 농도는, 12g/㎥(5600ppm)의 특성이었다.
상술한 결과로부터 판단하면, 전자로 오존 가스의 생성에 기여하는 오존 농도는 12g/㎥(5600ppm) 정도임이 확인되며, 오존 농도 200g/㎥를 초과하는 고농도 오존이 생성되어 있지 않음을 알 수 있었다. 이론적으로도 말할 수 없는 것이 이들 시험으로 증명되었다. 고농도 오존이 생성되는 요인은, 적어도 방전 중에 포함되는 이산화질소(NO2), 혹은 방전면의 광촉매 재료가 기여하고 있음이 실험으로 증명되었다.
종래의 방전면 재료로서 스테인리스 재료면으로 하면, 방전면에 부동체면이 형성되어 고농도 오존을 취출할 수 있는 것으로 알려져 있지만, 금회의 결과를 이하에서 검증하면, 방전면이 Cr2O3이나 Fe2O3 등을 구성 재료로 한 광촉매 절연막(2104b)을 형성함으로써, 오존 생성 능력이 업되어 고농도의 오존 가스가 얻어지고 있음도 밝혀졌다.
또한 방전 형태도, 글로우 방전과 같은 연속 방전이 아니라, 유전체를 통하여, 또한 단갭 방전 공간에서의 유전체 배리어 방전을 실현하고 있다. 유전체 배리어 방전은 고전계 방전이며, 이 방전이 무수한 간헐 방전 형태를 갖는 점에서, 방전 기간 중에 원료 가스의 이산화질소 혹은 방전면 재료(광촉매 절연막(2104b))의 효과에 의하여, 산소 해리가 효율적으로 촉진되며, 해리된 산소 원자가, 이 간헐 방전 형태의 휴지 기간에 효율적으로 오존 가스를 생성하는 역할을 하는 것으로 생각된다. 그 결과, 오존 발생기(11)는, 유전체 배리어 방전에 의하여, 200g/㎥(93333ppm)를 초과하는 고농도의 오존 가스를 발생시킬 수 있을 것으로 판단된다.
상기 고찰 하, 본 실시 형태의 오존 발생 장치(100)를 갖는 오존 가스 이용 시스템이 가능해졌다.
이상과 같이, 금회의 농도 급상승 응답성의 확인 시험을 함으로써, 고농도의 오존이 생성되는 요인인 요소가 발견됨으로써, 보다 고농도의 오존 가스를 얻기 위한 가스종이나 방전면 재료의 추구에 일조하여, 보다 소형의 장치 구성의 오존 발생 장치(100)(오존 발생기(11))를 실현할 수 있어서, 오존 가스를 이용하는 애플리케이션 장치에 대한 시장이 확대되는 결과로 된다.
이와 같이, 도 12에서 도시한 바와 같은 전극 구조를 채용함으로써, 오존 발생기(11)는, 원료 가스 정제 장치(300)로부터 질소 가스의 함유량이 0.1% 미만인 무질소(첨가)의 산소 가스를 원료 가스로서 받더라도, 200g/㎥를 초과하는 고농도의 오존 가스를, 오존 가스에 포함되는 NOx의 양을 수 ppm 미만으로 억제하여 발생시킬 수 있다.
상기 재검증한 후에, 소형화와 원료 가스의 무질소화를 도모한 오존 발생기(11)의 방전면에 특정 산화 금속 물질, 즉, 광촉매 절연막(2104b)을 도포함으로써, 오존 생성 능력이 업되어 고농도의 오존을 취출할 수 있는 오존 발생기(11)를 갖는 오존 발생 장치(100)를 실현시키고 있다.
이와 같이 본 실시 형태의 오존 가스 이용 시스템에서는, 오존 발생 장치(100)의 소형화 기술이나 소용량 타입으로 하는 것, 및 고순도 산소원으로서 자연 환경에 존재하는 물이나 대기로부터 산소 가스를 취출하고, 또한, 고순도의 산소로 정제하는 장치를 원료 가스 정제 장치(300)라 하고 있다.
또한 전원 공급 장치(400)로서, 수백 W 이상을 발전하는 소규모 전원 장치를 구성하고자, 태양광, 풍력, 지열, 수력, 파력, 바이오 발전에 의한 소규모의 재생 가능한 에너지 발전의 일부의 전기 공급원으로서, 다양한 지역이나 장소에서 지구 친환경적인 오존을 이용한 오존 가스 이용 시스템을 이용할 수 있도록 하였다.
(전원 공급 장치(400))
도 8은, 오존 발생 장치(100)와 조합하여 사용하기 위한 일 구성예로서의 전원 공급 장치(400)를 재생 에너지 발전 장치로 한 구성예를 도시하는 설명도이다.
도 8에 도시한 바와 같이, 전원 공급 장치(400)는 재생 에너지 발전 셀부(40a)와 발전 전기 제어부(40b)로 구성되며, 재생 에너지 발전 셀부(40a)는 태양 전지 모듈 어레이(41)를 갖고, 발전 전기 제어부(40b)는 전기 보호 BOX(42), 축전기(43), 집전반(44) 및 파워 변환기(45)를 포함하여 구성된다.
이와 같이 재생 에너지 발전 셀부(40a)는 재생 에너지로서 태양 전지 모듈 어레이(41)를 갖고 있다. 발전 전기 제어부(40b)는, 재생 에너지 발전 셀부(40a)에서 발생한 전기의 집적, 축적, 및 발전한 전기를 직류원으로부터 상용 교류원으로 제어하고 있다.
하나의 태양 전지 모듈 어레이(41)로부터 발전한 전기는, 일단 발전 전기 제어부(40b) 내의 전기 보호 BOX(42)를 경유하여 집전반(44)에 모인다. 전기 보호 BOX(42)는, 재생 에너지 발전 셀부(40a)와 발전 전기 제어부(40b)의 축전기(43) 사이에 마련된다. 전기 보호 BOX(42)는, 재생 에너지 발전 셀부(40a)에 대한 번개 발생 시 등, 재생 에너지 발전 셀부(40a)의 발열·단락, 과전압 시 등의 방지 대책과, 역류 방지용 다이오드 장착 등의, 트러블에 대한 안전 차단을 행하고 있다. 또한, 재생 에너지 발전 셀부(40a)로부터의 전기 발전량, 셀 온도 등의 센서 신호와 전기량을 조정 명령하는 신호도 전기 보호 BOX(42)를 통하여 발전 전기 제어부(40b)측에 전달된다. 태양 전지 모듈 어레이(41)에서 발전되고 전기 보호 BOX(42)를 통하여 얻어지는 전기는 집전반(44)에서 모이고, 일단 축전기(43)에서 축적된 후, 파워 변환기(45)에서 직류원을 교류의 공급 전원(70)으로 변환하여, 발전한 전기를 공급 전원(70)로서 항시 안정적으로 외부에 공급하도록 하고 있다.
이와 같이, 재생 에너지 발전원인 태양 전지 모듈 어레이(41)를 채용한 전원 공급 장치(400)는, 전기를 발생하여 외부에 송전할 뿐 아니라, 발전한 지역에서 유효하게 이용할 수 있는, 소위 「지역 생산 지역 소비」가 요구된다. 그래서 각 지역이나 벽지나 낙도, 혹은 격리된 대형선 내에서, 재생 에너지 발전의 일부의 전기를 이용하여 무질소 오존 가스를 발생시키고, 다양한 환경 대책용으로서 대기 오염, 살균, 상하수 처리, 적조 대책으로서, 환경 부하가 작은 오존 가스의 이용이 가능하면, 바람직한 지역 환경 개선을 도모할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
이와 같이 전원 공급 장치(400)는, 재생 가능 에너지원인 태양 전지 모듈 어레이(41)를 탑재한 재생 에너지 발전 셀부(40)를 이용하여, 오존 발생 장치(100)의 동작 전원으로 되는 공급 전원(70)을 공급하고 있다.
이 때문에 본 실시 형태의 오존 가스 이용 시스템은, 벽지나 낙도나 선박 등의, 통상의 전원 이용이 곤란한 장소에 있어서도, 오존 이용 처리를 애플리케이션 처리 장치에서 실행할 수 있다.
(제1 변형예)
여기서는, 인간의 음료수의 상수 정화, 오수 등의 하수 정화, 수영장물의 수 정화와 살균, 수족관의 유기물 처리 및 살균 처리를 위한 소형의 수 환경 개선 처리 등, 다양한 수 정화 처리를 실현하기 위한 오존 가스 이용 시스템의 제1 변형예에 대하여 설명한다.
도 9는, 오존 가스 이용 시스템의 제1 변형예의 구성을 도시하는 블록도이다. 도 9에 있어서, 응집 침전조(20b)로부터의 처리수를 오존 처리 전 물질(91)이라 하고 있다. 이하, 도 9을 참조하여, 도 1 내지 도 8에서 나타낸 실시 형태의 기본 구성과 마찬가지의 구성부의 설명을 적절히 생략하면서 제1 변형예에 대하여 설명한다.
도 9에 도시한 바와 같이, 약품 혼화조(20a)에 있어서 중화제 약품(90a)에 의하여 처리원수(90)에 대한 약품 처리가 이루어지며, 그 후, 응집 침전조(20b)에서 부유물 등의 여과를 한 처리수가 오존 처리 전 물질(91)로서 애플리케이션 장치(200)의 오존 가스 처리 리액터(21)에 주입된다.
오존 가스 처리 리액터(21)의 하부에는, 오존 가스를 공급하는 오존 공간이 마련되고, 오존 공간에는 미세한 구멍(이젝터)이 마련되어 있으며, 이 구멍으로부터 오존 가스 처리 리액터(21)의 처리 탱크 내의 처리수에 대하여 오존 가스 기포로서 오존 가스를 송입하고, 처리수(오존 처리 전 물질(91))와 오존 가스 기포의 접촉면으로부터 오존 가스를 침투시킴으로써, 처리수에 포함되어 있는 유기물의 산화 분해나 살균 등의, 오존 가스에 의한 수 정화 처리를 실행하고 있다.
그리고 수 정화 처리된 후의 오존 처리수가 오존 처리 후 물질(92)로서 활성탄 흡착 처리조(23)로 출력된다. 오존 처리 후 물질(92)에는, 세세한 분해 물질이나, 망간 등의 중금속 산화 금속 물질이 포함되며, 활성탄 흡착 처리조(23)를 거쳐 활성탄 처리물(93)로 되고, 모래 여과조(24)를 거쳐 완전 여과된 모래 여과 처리수(94)로 되고, 일단 오존 처리 물질·축적부(22)에 저장되어, 필요에 따라 완전 처리수(95)로서 배수되어 이용된다.
따라서 본 실시 형태의 오존 가스 이용 시스템은, 처리물 축적부로서 오존 처리 물질·축적부(22)를 갖고 있기 때문에, 필요 시에 오존 처리 후 물질(92)을 이용할 수 있다.
이상과 같이, 수 정화 처리에 이용되는 오존 가스량은, 처리원수(90)에 따라 상이하며, 통상의 처리수(상수)에서는 2 내지 5㎎/L, 오염된 배수(하수)에서는 5 내지 10㎎/L 정도의 오존 (가스의) 주입으로 오존수에 의한 수 정화 처리를 행할 수 있다. 예를 들어 5㎎/L의 오존 주입이면, 오존 발생량 30g/h의 오존 가스로 충분하며, 오존 가스에 의한 수 정화 처리량은 200㎥/일로 행할 수 있고, 오존 발생기(11)의 전기 용량으로서는 1㎸A로 충분하며, 종래의 오존 발생기에 비해 1/2 내지 1/3 정도의 작은 전기 용량의 것으로, 수 정화 처리를 행하는 오존 가스 이용 시스템을 구성할 수 있다.
또한 원료 가스로 되는 산소는 3 내지 10L/min 정도의 공급이 있으면 충분하며, 비교적 작은 산소 PSA 장치(32)와 고순도 가스 정제기(33)에서 질소 가스나 수분량을 제거할 수 있으면, 매우 작은 장치 구성의 원료 가스 정제 장치(300)로도 충분하다.
또한, 전원 공급 장치(400)도, 수 ㎸A 정도의 소용량으로 충분히 수 정화 처리를 행하는 오존 가스 이용 시스템을 구성할 수 있기 때문에, 재생 에너지원을 이용하여 전원 공급 장치(400)를 이용하면, 벽지나 낙도에 있어서, 매우 콤팩트하고 환경 부하를 저감시킨 수 정화 처리를 행하는 오존 가스 이용 시스템을 실현할 수 있다.
상술한 바와 같이, 오존 가스 이용 시스템의 제1 변형예는, 애플리케이션 장치(200)가 실행하는 오존 이용 처리로서, 오존 처리 전 물질(91)인 처리수에 대한 수 정화 처리를 실행하고 있다.
이 때문에 제1 변형예는, 종래의 오존 발생 장치에 비해 1/2 내지 1/3 정도의 작은 전기 용량의 오존 발생 장치(100)를 이용하여 수 정화 처리를 행할 수 있다.
(제2 변형예)
이하, 대형 객선의 수처리나 컨테이너선, 원유 탱커의 밸러스트수의 수 정화 처리용 환경 장치로 되는 오존 가스 이용 시스템을 제2 변형예로서 설명한다.
대형 객선의 수처리나 컨테이너선, 원유 탱커의 밸러스트수에 관하여, 각 항구에서의 선박에서 이용하는 물에 혼입되는 수생 생물이 세계 지역의 항구에 뿌려져 그 지역의 환경이나 생체계의 파괴나 건강이나 경제 활동에 피해를 미치는 상황으로 되고 있다. 이 때문에, 국제 해사 기구(IMO; International Maritime Organization)에 있어서 「선박 밸러스트수 및 침전물의 제어 및 관리를 위한 국제 조약」이 2004년부터 채택되어, 2009년부터 기공되는 5000㎥ 미만의 밸러스트 탱크를 갖는 신조선에 대해서는 밸러스트수의 수 정화 처리 설비가 의무화되고, 5000㎥ 이상의 신조선에 대해서는 2012년부터 밸러스트수의 수 정화 처리 설비가 의무화되게끔 되었다. 또한 대형 객선에 대해서도 동등한 수 정화 처리 설비가 요구되고 있다.
도 10은, 오존 발생 장치(100)를 이용한 오존 가스 이용 시스템의 제2 변형예의 구성을 도시하는 설명도이다. 제2 변형예는 컨테이너선, 원유 탱커 등의 선박(5) 내에 오존 가스 이용 시스템을 구축하고 있다. 이하, 도 10을 참조하여, 도 1 내지 도 8에서 나타낸 실시 형태의 기본 구성과 마찬가지의 구성부의 설명을 적절히 생략하면서 제2 변형예에 대하여 설명한다.
도 10에 있어서, 해수가 처리원수(90)로서 밸러스트수 취입구(25)로부터 조작 밸브(27a)를 통해 공급되고, 또한, 밸러스트수용 펌프(28)로 약품 혼화조(20a)를 통해 조작 밸브(27d)로부터 오존 처리 물질·축적부인 밸러스트 탱크(22B)에 주입된다.
그런 후, 밸러스트 탱크(22B)에 주입된 밸러스트수를 다시 조작 밸브(27b)로부터 밸러스트수용 펌프(28)에 도입한다. 그 후, 조작 밸브(27b)를 폐쇄 상태, 조작 밸브(27c)를 개방 상태로 하여, 약품 혼화조(20a)로부터 응집 침전조(필터)(20b)를 통하여 오존 처리 전 물질(처리수)(91)로서 조작 밸브(27e)로부터 오존 가스 처리 리액터(21)에 주입된다. 그리고 오존 처리 전 물질(91)에 대하여 수 정화 처리를 실시하여 얻어지는 오존 처리 후 물질(92)이 오존 가스 처리 리액터(21)의 상부로부터 조작 밸브(27f)를 통해 밸러스트 탱크(22B)로 복귀된다. 이와 같이 오존 가스 이용 시스템의 제2 변형예에서는, 밸러스트 탱크(22B)에 축적되는 밸러스트수를 순환시키면서 수 정화 처리를 행하고 있다.
오존 가스 처리 리액터(21)의 하부에는, 오존 가스를 공급하는 오존 가스 공급 공간이 마련되고, 오존 가스 공급 공간에는 미세한 구멍(이젝터)이 마련되어 있으며, 이 구멍으로부터, 오존 가스 처리 리액터(21)의 처리 탱크 내의 처리수에 대하여 오존 가스 기포로서 오존 가스를 송입하고, 처리수와 오존 가스 기포의 접촉면으로부터 오존 가스를 침투시킴으로써, 처리수에 포함되어 있는 유기물의 산화 분해나 살균 등의 처리를 실시하여 오존 가스에 의한 수 정화 처리를 행하고 있다.
비교적 작은 구성의 산소 PSA 장치(32)와 고순도 가스 정제기(33)에 의하여 질소 가스나 수분량을 제거한 고순도 산소 가스(61)가 원료 가스로서 오존 발생 장치(100)에 공급된다.
오존 발생 장치(100)의 방전면을 특정 광촉매로 한 오존 발생기로 함으로써, 고순도 산소 가스(61)로부터, NOx 가스를 거의 포함하지 않는 오존 가스(62)를 발생시킬 수 있으며, 이 오존 가스(62)가 오존 가스 처리 리액터(21)의 하부의 오존 공간에 공급됨으로써 오존 가스를 이용한 수 정화 처리가 가능해진다. 또한 밸러스트수 배수구(26)는, 밸러스트 탱크(22B)에 축적된 밸러스트수를 선박(5)의 외부로 배수하기 위한 배수구이다.
이상과 같이, 컨테이너선, 원유 탱커 등의 선박(5)에 있어서, 밸러스트 탱크(22B)에 축적되는 밸러스트수의 오존수 정화 처리로서 제2 변형예의 오존 가스 이용 시스템을 실현하고 있다.
이와 같이, 오존 발생 장치(100)의 방전면을 특정 광촉매로 한 오존 발생기를 갖는 제2 변형예의 오존 가스 이용 시스템은, 오존 발생기에 공급하는 원료 가스는, 질소 가스를 포함하지 않는 고순도 산소 가스를 이용한 NOx 가스를 거의 포함하지 않는 오존 가스(62)를 채용하여, 밸러스트 탱크(22B)에 축적되는 밸러스트수의 오존수 정화 처리를 실행함으로써, 환경 부하가 작은 오존수 정화 처리가 실현됨과 함께, 선박(5) 내에 탑재 가능한 레벨로 시스템 구성을 소형화할 수 있다.
또한 제2 변형예에서는, 컨테이너선, 원유 탱커 등의 선박(5)에 있어서의 밸러스트수의 수 정화 처리를 나타내었지만, 대형 객선 내의 상수나 하수의 오존 처리에 있어서도, 오존 발생 장치(100)의 방전면을 특정 광촉매로 한 오존 발생기 채용하여 오존 가스 이용 시스템을 구축함으로써, NOx 가스를 거의 포함하지 않는 오존 가스(62)로, 환경 부하가 작은 오존수 정화 처리를 실현할 수 있는 효과를 발휘한다.
또한, 각 항구에, 제2 변형예의 오존 가스 이용 시스템을 탑재한 전용 수처리선을 배치하여, 컨테이너선, 원유 탱커의 밸러스트수의 오존수 정화 처리를 전용 수처리선에 의하여 실행시키도록 하면, 보다 단시간에, 처리한 물을 컨테이너선, 원유 탱커에 공급할 수 있는 것도 가능해진다.
상술한 바와 같이 오존 가스 이용 시스템의 제2 변형예는, 애플리케이션 장치(200)가 실행하는 오존 이용 처리로서, 오존 처리 전 물질(91)인 처리수에 대한 오존수 정화 처리를 실행하며, 그 시스템을 선박(5) 내에 구축하고 있다.
이 때문에 제2 변형예는, 종래의 오존 발생 장치에 비해 1/2 내지 1/3 정도의 작은 전기 용량의 오존 발생 장치(100)를 이용하여 선박(5) 내에서 오존수 정화 처리를 행할 수 있다.
또한 제2 변형예는, 오존 처리 후 물질(92)을 축적하는 처리물 축적부로서 밸러스트 탱크(22B)를 갖고 있기 때문에, 필요 시에 오존 처리 후 물질(92)을 이용할 수 있다.
게다가 제2 변형예에서는, 밸러스트 탱크(22B) 내의 밸러스트수를 순환시키면서 반복하여 오존 가스 처리 리액터(21)에서 수 정화 처리를 실행시킬 수 있기 때문에, 밸러스트수를 높은 안정성으로 일정 정화 레벨로 유지할 수 있다.
(제3 변형예)
고순도 산소 가스를 정제하는 원료 가스 정제 장치(300)에 더해, 재생 에너지 발전 장치인 전원 공급 장치(400)와, 방전면을 특정 광촉매로 한 오존 발생기를 채용한 오존 발생 장치(100)를 추가로 조합하여, 무NOx 오존 가스를 이용한 수 정화 처리를 실행하는 오존 가스 이용 시스템을 실현함으로써, 소규모의 해수의 살균이나 적조 처리나 대기 가스의 살균을 매우 작은 규모로 실현할 수 있다. 이 오존 가스 이용 시스템은, 환경 부하가 작은 무NOx의 오존 가스를 이용하고 있기 때문에 각 지역에서 이용할 수 있어서, 환경 개선에 일조하는 효과는 크다.
이와 같이 오존 가스 이용 시스템의 제3 변형예는, 해수 혹은 대기 가스를 오존 처리 전 물질(91)로 한 살균 처리를 애플리케이션 장치(200)의 오존 이용 처리로서 실행시킴으로써, 해수의 살균이나 대기 가스의 살균을, 비교적 콤팩트한 오존 발생 장치(100)를 이용하여 실현할 수 있다.
(그 외)
수 정화 처리 등을 오존 이용 처리로서 실행하는 종래의 애플리케이션 장치는 장치 규모가 크기 때문에, 오존 가스를 발생시키는 장치의 전기 공급량이나 오존 가스를 발생시키기 위한 전원이 매우 크다. 게다가 종래의 오존 발생기는 원료 가스로서, 공기의 공급원, 혹은 산소에 1%(10000ppm)의 질소 가스를 포함한 것을 방전에 의하여 오존 가스를 발생시키고 있었기 때문에 NOx도 생성되어, 발생한 오존 가스에 유해한 NOx 포함되어 있었다.
이 때문에, 환경 부하인 NOx 가스를 저감시키고, 게다가 전기 공급량이나 오존 가스를 발생시키기 위한 공급 전원 규모가 작은 설비로 하여, 작은 전력으로, NOx 가스 등의 유해한 불순물 가스를 저감시킨 오존 가스를 유효하게 발생시키고, 그 오존 가스를 이용한 소규모의 수 정화 처리를 행하는 애플리케이션 장치를 갖는 오존 가스 이용 시스템을 실현할 수 없었다.
그래서 본 실시 형태의 오존 가스 이용 시스템은, 오존 발생 기술로서, 원료 가스로서, 질소 가스의 함유량을 0.1% 미만으로 한 무질소의 산소 가스를 원료 가스로 하여 고농도의 오존 가스를 발생시키는 무질소 오존 발생 기술을 채용한 방전면을 특정 광촉매로 한 오존 발생기를 채용한 오존 발생 장치(100)에서, 오존 발생기용 전원 기술로서 인버터 기술을 이용한 고주파 오존 전원을 채용함으로써, 소형 오존 발생기로 한 오존 발생 장치(100)를 이용하여 구축하고 있다.
또한, 본 실시 형태의 오존 가스 이용 시스템의 전원 공급 장치(400)는, 태양광, 풍력, 지열, 수력, 파력, 바이오 발전에 의한 소규모의 전력 공급원을 이용 하고, 또한 방전면을 특정 광촉매로 한 오존 발생기를 채용한 오존 발생 장치(100)로 함으로써, 환경 부하인 NOx 가스를 저감시킨 오존 가스를 이용한 소규모 시스템(환경 장치)을 실현할 수 있다. 그 결과, 본 실시 형태의 오존 가스 이용 시스템은, 벽지나 낙도나 격리된 대형 객선이나 탱커선 등에 있어서도, 다양한 환경을 개선할 수 있는, 오존을 이용한 소규모의 환경 처리를 행할 수 있다.
본 실시 형태의 오존 가스 이용 시스템은, 구성 요소인 오존 발생 장치(100)로서 이하의 고안을 실시하고 있다. 오존 발생기(11)용의 승압 고주파 전압(72)의 주파수를 10㎑ 이상으로 고주파화한다. 또한 부하 공진형 고주파 승압 트랜스(13)에 있어서, 코어를 냉각하는 트랜스 냉각 공동(136)을 통하여 트랜스 코어(131)의 둘레를 알루미늄판 등의 도전체·자기 실드 커버(135)로 둘러싸서 트랜스 본체의 누설 자속에 의한 발열 방지하여, 공진 주파수 부근의 고정 주파수로 소정 전력을 투입할 수 있도록 하고 있다.
또한 오존 가스를 이용한 수 정화 처리를 포함하는 오존 이용 처리로서 실행하는 종래의 애플리케이션 장치의 규모가 컸던 것을, 오존 발생 장치(100)를 소형화하는 것에 수반하여 소규모의 장치 사양으로 재검토하여 원료 가스 공급원도 소규모의 원료 가스 정제 장치(300)로 하고, 전기 공급원은, 재생 에너지 전원을 이용한 소규모 용량의 전원 공급 장치(400)로 하고 있다.
이와 같이 본 실시 형태의 오존 가스 이용 시스템은, 오존 발생 기술 및 전원 기술로서, 소형화 기술과 무질소 오존 발생 기술을 채용한 오존 발생기와, 또한, 태양광, 풍력, 지열, 수력, 파력, 바이오 발전에 의한 소규모의 전력 공급원을 이용하는 전원 공급 장치(400)를 채용과, 부하 공진형 고주파 승압 트랜스(13)를 탑재한 고주파 인버터 전원함으로써, NOx 가스를 적게 한, 환경 부하가 작은 오존 가스 이용 시스템을 구축할 수 있다.
그 결과, 본 실시 형태의 오존 가스 이용 시스템은, 제1 변형예와 같이 벽지나 낙도에 있어서의 수 정화 처리나, 제2 변형예와 같이 탱커선 등의 밸러스트수의 수 정화 처리를 행하는 시스템으로서 이용할 수 있기 때문에, 소규모의 지역 환경의 환경 개선 처리 장치로서 유망하다.
또한, 소형화된 오존 발생 장치와 오존 이용 처리를 행하는 소규모의 애플리케이션 장치(200)를 갖는 오존 가스 이용 시스템을 실현함으로써, 재해 시에도 용이하게 사용할 수 있는 효과도 있다.
본 발명은 상세히 설명되었지만, 상기한 설명은 모든 국면에 있어서 예시이며, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니다. 예시되어 있지 않은 무수한 변형예가, 본 발명이 범위로부터 벗어나는 일 없이 상정될 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
11: 오존 발생기
12: 컨버터/인버터부
13: 부하 공진형 고주파 승압 트랜스
21: 오존 가스 처리 리액터
22: 오존 처리 물질·축적부
22B: 밸러스트 탱크
32: 산소 PSA 장치
33: 고순도 가스 정제기
40a: 재생 에너지 발전 셀부
41: 태양 전지 모듈 어레이
100: 오존 발생 장치
131: 트랜스 코어
132: 트랜스 몰드 코일
133: 트랜스 갭 스페이서
134: 트랜스 누름판
135: 도전체·자기 실드 커버
200: 애플리케이션 장치
300: 원료 가스 정제 장치
400: 전원 공급 장치
500: 배오존 분해 장치
12: 컨버터/인버터부
13: 부하 공진형 고주파 승압 트랜스
21: 오존 가스 처리 리액터
22: 오존 처리 물질·축적부
22B: 밸러스트 탱크
32: 산소 PSA 장치
33: 고순도 가스 정제기
40a: 재생 에너지 발전 셀부
41: 태양 전지 모듈 어레이
100: 오존 발생 장치
131: 트랜스 코어
132: 트랜스 몰드 코일
133: 트랜스 갭 스페이서
134: 트랜스 누름판
135: 도전체·자기 실드 커버
200: 애플리케이션 장치
300: 원료 가스 정제 장치
400: 전원 공급 장치
500: 배오존 분해 장치
Claims (16)
- 산소 가스를 포함하는 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급 장치(300)와,
상기 원료 가스로부터 오존 가스를 생성하는 오존 발생 장치(100)와,
상기 오존 가스를 이용하여 오존 처리 전 물질(91)로부터 오존 처리 후 물질(92)을 얻는 오존 이용 처리를 실행하는 애플리케이션 장치(200)를 구비하고,
상기 오존 발생 장치는,
공급 고주파 전압을 생성하는 인버터 전원(120)과,
상기 공급 고주파 전압을 승압하여 승압 고주파 전압을 얻는 공진형 트랜스부(13)와,
상기 공진형 트랜스부로부터 받는 상기 승압 고주파 전압을 동작 전압으로서 받아서, 상기 원료 가스로부터 200g/㎥ 이상의 오존 농도의 상기 오존 가스를 생성하는 오존 가스 발생기(11)를 포함하고,
상기 애플리케이션 장치는,
0.2㎫ 이상의 압력 환경 하에서 상기 오존 가스를 받는 것을 특징으로 하는
오존 가스 이용 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 인버터 전원은, 10㎑ 이상의 고주파인 상기 공급 고주파 전압을 생성하고,
상기 공진형 트랜스부는,
상기 공급 고주파 전압을 승압하여 상기 승압 고주파 전압을 얻는 트랜스 본체(131 내지 133)와,
상기 트랜스 본체와의 사이에 냉각 공간을 확보하고, 또한 상기 트랜스 본체의 자속 누설이 외부에 영향을 주지 않도록 상기 트랜스 본체를 덮는 금속제의 커버 부재(135)를 구비하는,
오존 가스 이용 시스템. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 오존 발생 장치용 동작 전원을 공급하는 전원 공급 장치(400)를 더 구비하고,
상기 전원 공급 장치는,
재생 가능 에너지원을 이용하여 상기 동작 전원을 공급하는,
오존 가스 이용 시스템. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 원료 가스 공급 장치는,
공기 중 혹은 물로부터 산소 가스를 취출하는 산소 추출 장치(32)를 포함하는,
오존 가스 이용 시스템. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 애플리케이션 장치가 실행하는 상기 오존 이용 처리는,
상기 오존 처리 전 물질인 물에 대한 수 정화 처리를 포함하는,
오존 가스 이용 시스템. - 제5항에 있어서,
상기 오존 처리 전 물질은, 선박(5)에서 이용되는 물을 포함하는,
오존 가스 이용 시스템. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 애플리케이션 장치는,
상기 오존 처리 후 물질을 축적하는 처리물 축적부(22)를 갖는 것을 특징으로 하는
오존 가스 이용 시스템. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 애플리케이션 장치가 실행하는 상기 오존 이용 처리는,
해수 혹은 대기 가스를 상기 오존 처리 전 물질로 한 살균 처리를 포함하는,
오존 가스 이용 시스템. - 산소 가스를 포함하는 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급 장치(300)와,
상기 원료 가스로부터 오존 가스를 생성하는 오존 발생 장치(100)와,
상기 오존 가스를 이용하여 오존 처리 전 물질(91)로부터 오존 처리 후 물질(92)을 얻는 오존 이용 처리를 실행하는 애플리케이션 장치(200)를 구비하고,
상기 오존 발생 장치는,
공급 고주파 전압을 생성하는 인버터 전원(120)과,
상기 공급 고주파 전압을 승압하여 승압 고주파 전압을 얻는 공진형 트랜스부(13)와,
상기 공진형 트랜스부로부터 받는 상기 승압 고주파 전압을 동작 전압으로서 받아서, 상기 원료 가스로부터 200g/㎥ 이상의 오존 농도의 상기 오존 가스를 생성하는 오존 가스 발생기(11)를 포함하고,
상기 원료 가스 공급 장치는, 질소 가스의 함유량이 0.1% 미만인 산소 가스를 상기 원료 가스로서 공급하고, 상기 오존 가스 발생기는 광촉매 재료를 방전면으로 하고,
상기 애플리케이션 장치는,
0.2㎫ 이상의 압력 환경 하에서 상기 오존 가스를 받는 것을 특징으로 하는
오존 가스 이용 시스템. - 제9항에 있어서,
상기 인버터 전원은, 10㎑ 이상의 고주파인 상기 공급 고주파 전압을 생성하고,
상기 공진형 트랜스부는,
상기 공급 고주파 전압을 승압하여 상기 승압 고주파 전압을 얻는 트랜스 본체(131 내지 133)와,
상기 트랜스 본체와의 사이에 냉각 공간을 확보하고, 또한 상기 트랜스 본체의 자속 누설이 외부에 영향을 주지 않도록 상기 트랜스 본체를 덮는 금속제의 커버 부재(135)를 구비하는,
오존 가스 이용 시스템. - 제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 오존 발생 장치용 동작 전원을 공급하는 전원 공급 장치(400)를 더 구비하고,
상기 전원 공급 장치는,
재생 가능 에너지원을 이용하여 상기 동작 전원을 공급하는,
오존 가스 이용 시스템. - 제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 원료 가스 공급 장치는,
공기 중 혹은 물로부터 산소 가스를 취출하는 산소 추출 장치(32)와,
상기 산소 추출 장치로부터 얻은 산소 가스로부터 고순도의 산소 가스를 상기 원료 가스로서 생성하는 산소 가스 정제기(33)를 포함하는,
오존 가스 이용 시스템. - 제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 애플리케이션 장치가 실행하는 상기 오존 이용 처리는,
상기 오존 처리 전 물질인 물에 대한 수 정화 처리를 포함하는,
오존 가스 이용 시스템. - 제13항에 있어서,
상기 오존 처리 전 물질은, 선박(5)에서 이용되는 물을 포함하는,
오존 가스 이용 시스템. - 제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 애플리케이션 장치는,
상기 오존 처리 후 물질을 축적하는 처리물 축적부(22)를 갖는 것을 특징으로 하는
오존 가스 이용 시스템. - 제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 애플리케이션 장치가 실행하는 상기 오존 이용 처리는,
해수 혹은 대기 가스를 상기 오존 처리 전 물질로 한 살균 처리를 포함하는,
오존 가스 이용 시스템.
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Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4825314B1 (ko) | 1968-10-24 | 1973-07-27 | ||
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| JP2004223404A (ja) * | 2003-01-22 | 2004-08-12 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | オゾン水製造システム |
| US20060049738A1 (en) * | 2004-02-25 | 2006-03-09 | Toshiba Mitsbishi-Electric Industrial Systems Corporation | Ozone generator system and ozone generating method |
| JP2006212493A (ja) * | 2005-02-01 | 2006-08-17 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 船舶における水処理装置 |
| KR20120083488A (ko) * | 2009-11-26 | 2012-07-25 | 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 | 오존 가스 공급 시스템 |
| KR20120085300A (ko) * | 2009-11-26 | 2012-07-31 | 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 | 오존 발생 유닛 및 오존 가스 공급 시스템 |
| KR20130118984A (ko) * | 2011-03-24 | 2013-10-30 | 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 | 오존 가스 공급 시스템 |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4832483Y1 (ko) * | 1969-03-26 | 1973-10-03 | ||
| JPS4832483A (ko) | 1971-08-31 | 1973-04-28 | ||
| US4872102A (en) * | 1986-04-28 | 1989-10-03 | Dimensions Unlimited, Inc. | D.C. to A.C. inverter having improved structure providing improved thermal dissipation |
| JPH0620770A (ja) | 1991-10-29 | 1994-01-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 高周波加熱装置 |
| JP4811892B2 (ja) | 2000-04-26 | 2011-11-09 | 住友精密工業株式会社 | 水処理方法及び装置 |
| US20040149234A1 (en) * | 2002-12-04 | 2004-08-05 | Mathur Ashok N. | Decentralized oxygen supply system for aquaculture |
| JP3642572B2 (ja) | 2003-05-09 | 2005-04-27 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | オゾン発生装置およびオゾン発生方法 |
| TW200523206A (en) | 2004-01-14 | 2005-07-16 | Hsin-Der Shen | Oxygen producing apparatus |
| EP1795500A4 (en) | 2004-09-29 | 2010-03-17 | Toshiba Mitsubishi Elec Inc | N-PHASE OZONE GENERATING APPARATUS |
| JP2007183381A (ja) | 2006-01-06 | 2007-07-19 | Sharp Corp | 液晶パネルユニット |
| PT2102978T (pt) | 2006-12-20 | 2016-09-21 | Primozone Production Ab | Aparelho de fornecimento de energia para uma carga capacitiva |
| JP5524201B2 (ja) * | 2011-04-13 | 2014-06-18 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 窒素添加レス・オゾン発生ユニット及びオゾンガス供給システム |
| ES2679821T3 (es) * | 2011-07-18 | 2018-08-31 | Abb Schweiz Ag | Transformador seco |
| JP2014171954A (ja) | 2013-03-07 | 2014-09-22 | Yanagida Sangyo Kk | 船舶のバラスト水処理システム |
| WO2015049781A1 (ja) * | 2013-10-04 | 2015-04-09 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 電源装置 |
| CN204779153U (zh) | 2015-06-05 | 2015-11-18 | 浙江海洋学院 | 一种船用海水处理装置 |
| KR20200106998A (ko) | 2015-12-08 | 2020-09-15 | 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 | 오존 발생 방법 |
| CN205874110U (zh) | 2016-07-28 | 2017-01-11 | 宁波大学 | 一种船舶尾气与废水一体化处理设备 |
-
2017
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Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5121944B1 (ko) | 1967-04-13 | 1976-07-06 | ||
| JPS4825314B1 (ko) | 1968-10-24 | 1973-07-27 | ||
| JPS4932037B1 (ko) | 1969-08-14 | 1974-08-27 | ||
| JPS642572B2 (ko) | 1978-09-30 | 1989-01-18 | Wako Pure Chem Ind Ltd | |
| JP2004223404A (ja) * | 2003-01-22 | 2004-08-12 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | オゾン水製造システム |
| US20060049738A1 (en) * | 2004-02-25 | 2006-03-09 | Toshiba Mitsbishi-Electric Industrial Systems Corporation | Ozone generator system and ozone generating method |
| JP4953814B2 (ja) | 2004-02-25 | 2012-06-13 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | オゾン発生装置およびオゾン発生方法 |
| JP5069800B2 (ja) | 2004-02-25 | 2012-11-07 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | オゾン発生装置およびオゾン発生方法 |
| JP2006212493A (ja) * | 2005-02-01 | 2006-08-17 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 船舶における水処理装置 |
| KR20120083488A (ko) * | 2009-11-26 | 2012-07-25 | 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 | 오존 가스 공급 시스템 |
| KR20120085300A (ko) * | 2009-11-26 | 2012-07-31 | 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 | 오존 발생 유닛 및 오존 가스 공급 시스템 |
| KR20130118984A (ko) * | 2011-03-24 | 2013-10-30 | 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 | 오존 가스 공급 시스템 |
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