WO2007014474A1 - Ozongenerator - Google Patents

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WO2007014474A1
WO2007014474A1 PCT/CH2006/000269 CH2006000269W WO2007014474A1 WO 2007014474 A1 WO2007014474 A1 WO 2007014474A1 CH 2006000269 W CH2006000269 W CH 2006000269W WO 2007014474 A1 WO2007014474 A1 WO 2007014474A1
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WO
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sections
ozone generator
generator according
dielectric
gap
Prior art date
Application number
PCT/CH2006/000269
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English (en)
French (fr)
Inventor
Guido Vezzu
Original Assignee
Degremont S.A.
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Publication date
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Priority to BRPI0614437-3A priority patent/BRPI0614437A2/pt
Priority to CN2006800215577A priority patent/CN101300193B/zh
Priority to EP06721968A priority patent/EP1910223B1/de
Priority to JP2008524334A priority patent/JP5183472B2/ja
Priority to PL06721968T priority patent/PL1910223T3/pl
Priority to AU2006275277A priority patent/AU2006275277B2/en
Priority to CA2610367A priority patent/CA2610367C/en
Priority to KR1020087002772A priority patent/KR101164290B1/ko
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/10—Preparation of ozone
    • C01B13/11—Preparation of ozone by electric discharge
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2201/00—Preparation of ozone by electrical discharge
    • C01B2201/10—Dischargers used for production of ozone
    • C01B2201/14—Concentric/tubular dischargers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2201/00—Preparation of ozone by electrical discharge
    • C01B2201/20—Electrodes used for obtaining electrical discharge
    • C01B2201/22—Constructional details of the electrodes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2201/00—Preparation of ozone by electrical discharge
    • C01B2201/30—Dielectrics used in the electrical dischargers
    • C01B2201/32—Constructional details of the dielectrics

Definitions

  • the invention relates to an ozone generator with two electrodes and an intervening dielectric layer according to the preamble of claim 1.
  • an ozone generator with two tubular electrodes and an intermediate dielectric layer is known, which are arranged so that between them serving as an ozonization gap space is formed, wherein an oxygen-containing gas is passed through the ozonizing.
  • the gap width of the ozonization gap is smaller on the inlet side than on the outlet side.
  • the dielectric capacity can be smaller in the flow direction of the oxygen-containing gas.
  • the present invention has for its object to provide an ozone generator with a good efficiency. This means that an ozone generator is to be created which generates a high amount of ozone per energy expended. This object is achieved by an ozone generator with the features of claim 1.
  • the two electrodes and the dielectric layer are arranged such that an ozonization gap is formed between the dielectric layer and one of the electrodes, through which an oxygen-containing gas can be conducted.
  • an oxygen-containing gas In the flow direction of the gas is a
  • Dielectric capacity of the dielectric layer smaller.
  • the layer thickness of the dielectric layer can be larger.
  • a gap width of the ozonization gap is greater on the inlet side than on the outlet side.
  • the gap width of the ozonization gap preferably increases continuously or discretely in the flow direction of the gas.
  • the gap width can be discrete even over a certain range and continuously larger over another range.
  • the discrete enlargement of the ozonization gap can take place, for example, via a step-shaped design of one or both electrodes. For small ozone concentrations is the
  • Ozone generation efficiency essentially not ⁇ temperature dependent. At higher ozone concentrations, the efficiency deteriorates with increasing temperature. The injection of energy into the so-called discharge channels leads to local, instantaneous temperature peaks.
  • Temperature peaks can be influenced by adjusting the power consumption in the flow direction of the oxygen-containing gas.
  • Upe a k is the so-called peak voltage or the peak value of the applied voltage in volts
  • U m i n indicates the so-called ignition voltage or minimum voltage, from which the ozone generator is in a stable state and micro discharges take place over the entire half-cycle of the applied alternating voltage
  • f the frequency of the applied voltage in Hertz
  • C D the dielectric capacity
  • Dielectric capacity to reduce the power consumed by the ozone generator As already mentioned above, the power depends on the temperature in the ozonization gap, the efficiency at high ozone concentrations, ie in particular at the output side of the ozone generator, being reduced. To increase the efficiency, it is therefore proposed to reduce the dielectric capacity from the input side to the output side of the ozone generator. A corresponding effect can also be achieved by increasing the thickness of the dielectric layer from the input side to the output side. The efficiency of the ozone generator improves when the inlet side, a higher power consumption than the outlet side. Furthermore, a decreasing toward the output
  • the optimum gap width decreases with increasing ozone content of the gas.
  • the maximum efficiency for air with low ozone content as gas (essentially 1 weight percent) at a Gap width of slightly more than 0.5 mm, while for high ozone air as a gas (substantially 5 weight percent) with a gap width of less than 0.4 mm.
  • pure oxygen is used as gas to be ozonized.
  • the (relative) ozonization efficiency is defined as the value k / E, where k is a given constant and E is the electrical energy required per kilogram of ozone.
  • k is a given constant
  • E is the electrical energy required per kilogram of ozone.
  • Gap width is that the cross-sectional area of the ozonizing gap decreases towards the outlet area. This leads to an increasingly higher flow velocity. Thus, the more ozone it contains, the faster the gas to be ozonized flows. In this way, the influence of degradation processes on ozone generation can be reduced. Such degradation processes result, for example, from setbacks of ions from the surface of the electrodes, which in turn leads to dust formation in the form of metal oxides. This effect is also called sputtering effect. Due to the formation of dust it comes to a dust occupancy of the
  • nitrogen oxide in particular N 2 O 5
  • the nitric oxide leads to an additional emission of UV light, which in turn leads to uninhibited discharges, so that the voltage level of the operating voltage can be lowered.
  • the nitrogen oxides include the metal oxides and thereby prevent the formation of dust. By the nitrogen oxide is thus a passivation of the on the Surfaces of the electrodes are deposited as dust-depositing metal oxides.
  • a locally weighted power consumption takes place in that the gap width decreases towards the outlet and the dielectric capacity decreases in the flow direction of the gas and / or the layer thickness of the dielectric increases. Due to the locally weighted power consumption of the ozone generator, the influence of the surface of the electrodes decreases and the weighting of the power consumption can increase the robustness of the ozone generator.
  • This has the advantage, for example, that less nitrogen or nitrogen oxide is needed to passivate the metal oxides depositing on the surfaces of the electrodes. For example, it may be sufficient to use nitrogen of the order of 2000 ppm.
  • the onset time of the ozone generator can be reduced to less than 12 hours, while in conventional ozone generators with constant ozonization gap, constant dielectric capacity and constant layer thickness of the dielectric layer is more than 500 hours.
  • the inventive ozone generator behaves robustly and allows trouble-free or largely trouble-free operation even at ozone concentrations that may be above the ozone concentrations which are common in ozone generators with constant gap width, constant dielectric capacity and constant thickness of the dielectric layer.
  • Non-ideal conditions include, for example, low nitrogen, pressure surges, ozone concentrations close to the poisoning limit, a high dew point or temperature of condensation, and / or increased levels of hydrocarbons in the gas to be ozonated. A high dew point and the presence of traces of Hydrocarbons in the gas to be ozonised lead to wetting of the surfaces of the electrodes in the ozonization gap.
  • pulse is understood to mean the occurrence of a series of regularly recurring, similar impulses or sparks. Since a locally weighted power consumption takes place in the ozone generator according to the invention, the influence of the pulsation on the efficiency can be reduced.
  • individual series-connected sections are provided with constant dielectric capacity in the respective section, wherein downstream sections have the same or a smaller dielectric capacity than upstream sections.
  • individual sections connected in series may be provided with a constant layer thickness of the dielectric layer in the respective section, wherein downstream sections have the same or a greater layer thickness than upstream sections.
  • downstream portions have a smaller gap width than upstream portions.
  • the sections have an im
  • Substantially equal length and the ratio of portions with a first dielectric capacity to portions with a second dielectric capacity, wherein the second dielectric capacity is greater than the first dielectric capacity, is at a
  • the ratio of portions having a first layer thickness to portions having a second layer thickness greater than the first layer thickness may be 1: 3 for a total number of sections divisible by 4 and one for a divisible by 3 but not divisible by 4 Total number of sections to be 1: 2.
  • the ratio of sections having a first gap width to sections having a second, smaller gap width can be 1: 3 for a total number of sections divisible by 4 and 1: 2 for a total number of sections divisible by 3 but not divisible by 4 be.
  • a locally weighted power consumption of the ozone generator can take place via the voltage supply and / or the electrode length. For example, a higher voltage can be fed to inlet-side sections than to outlet-side sections, or the peak voltage can decrease from the inlet side to the outlet side.
  • FIG. 1 is a sectional view of an ozone generator
  • FIG. 2 shows a sectional illustration through a first embodiment of an electrode arrangement of an ozone generator according to the invention
  • FIG. 3 shows a sectional illustration through a second embodiment of an electrode arrangement of an ozone generator according to the invention
  • FIG. 4 shows a sectional view through a third embodiment of an electrode arrangement of an inventive ozone generator and FIG. 5 is a sectional view of a fourth embodiment of an electrode arrangement of an ozone generator according to the invention.
  • Ozone generator shown comprising a housing 1 in which a plurality of substantially tubular electrode assemblies 2 is provided.
  • Each electrode arrangement 2 has an inner electrode 3 and a tubular outer electrode 5, which is arranged concentrically around the inner electrode 3.
  • the inner electrode 3 is arranged on a plurality of, arranged in the flow direction of the gas successively arranged, substantially cylindrical electrode carriers 4.
  • the internal electrodes 3 are connected to a high voltage AC power source 6.
  • the outer electrodes 5 are grounded.
  • the gaps 7 between the electrode assemblies 2 are flushed by a cooling water, which is supplied via an inflow line 8 and discharged via a drain line 9.
  • the oxygen-containing gas to be ozonized which may also be pure oxygen, is fed via an opening 10 into an inlet region or inlet region 11 of the ozone generator, from where it flows through the between the internal electrodes 3 and the external electrodes 5 of the electrode assemblies 2 formed Ozon confusesspalte 13 flows.
  • the gas is generated by one of the electrodes 3 and 5, transversely to the
  • the ozonated gas enters an outlet region or exit region 12 at the end of the electrode assemblies 2 and escapes therefrom through a discharge opening 14.
  • the direction of flow of the gas is indicated by unspecified arrows. Also in the other figures, the flow direction is indicated by arrows.
  • FIG. 2 shows a sectional view of a partial region of a first embodiment of an electrode arrangement 2.
  • the tubular outer electrode 5 has a constant inner diameter.
  • the likewise tubular inner electrode 3 has a constant outer diameter.
  • a dielectric layer 15 is arranged on the inner electrode 3.
  • the dielectric layer can also be provided elsewhere in the unspecified gap between inner electrode 3 and outer electrode 5.
  • the layer thickness of the dielectric layer is larger on the outlet side. This can (as shown) reduce the gap width of the
  • FIG. 3 shows a sectional illustration of a partial region of a second embodiment of an electrode arrangement 2 of an ozone generator according to the invention.
  • the inner diameter of the outer electrode decreases conically in the flow direction of the gas.
  • the inner diameter decreases in another way, for example discretely by an inner surface of the outer electrode 5 designed as a staircase.
  • the inner electrode 3 has a constant outer diameter.
  • the dielectric layer 15 also has a constant Outer diameter .
  • the outer diameter of the inner electrode 3 increase in the flow direction.
  • the first and second embodiments shown in FIGS. 1 and 2 can be combined with one another so that, for example, in the second embodiment, the layer thickness of the dielectric layer 15 increases in the flow direction and / or the dielectric capacity in the flow direction decreases.
  • the dielectric capacity on the inlet side is preferably 9 nanofarad (nF) or more than 9 nanofarad (nF), in particular 10.6 nanofarad (nF) and on the outlet side less than 9 nanofarad (nF), in particular 7.8 nanofarad (nF).
  • Ozonticiansspalts inlet side is preferably more than 0.35 millimeters, in particular 0.38 millimeters, and on the outlet side less than 0.35 millimeters, in particular 0.32 millimeters.
  • the dielectric capacity thus preferably increases in the flow direction
  • the gap width of the ozonization gap in the flow direction preferably decreases substantially by 0.06 millimeters.
  • the ratio of gas gap capacity to dielectric capacity is preferably substantially 0.2 on the inlet side and is preferably greater than 0.3 on the outlet side. This choice of the parameters dielectric capacity and gap width results in a particularly good efficiency of the ozone generator.
  • FIG. 4 shows a partial region of a third embodiment of an electrode arrangement 2, in which the outer electrode 5 has a constant inner diameter and the inner electrode 3 has a constant outer diameter.
  • the outer diameter of the inner electrode 3 may increase in the flow direction.
  • the inner diameter of the outer electrode 5 in Remove flow direction.
  • the electrode arrangement 2 is subdivided by way of example into four sections 16.1, 16.2, 16.3, 16.4, which preferably have an identical length, wherein the dielectric layers 15.1, 15.2, 15.3, 15.4, which are assigned to the respective sections 16.1, 16.2, 16.3, 16.4, respectively have a different layer thickness and / or a different dielectric capacity.
  • the layer thickness of the dielectric layers 15.1, 15.2, 15.3, 15.4 preferably increases in the flow direction, which can lead to a reduction in the gap width of the ozonization gap 13.
  • the dielectric capacities of the dielectric layers 15.1, 15.2, 15.3, 15.4 may decrease in the flow direction.
  • the first section 16.1 has a gap width of 0.38 millimeters
  • the second section 16.2 a gap width of 0.36 millimeters
  • the third section 16.3 a gap width of 0.34 millimeters
  • the fourth gap a gap width of
  • the dielectric capacity in the first section 16.1 is preferably 10.63 nanofarads (nF), in the second section 9.31 nanofarads (nF), in the third section 8.41 nanofarads (nF) and in the fourth section 7.80 nanofarads (nF).
  • nF nanofarads
  • the second section 9.31 nanofarads (nF) in the third section 8.41 nanofarads (nF) and in the fourth section 7.80 nanofarads (nF).
  • the dielectric capacities in Sections 16.1, 16.2, 16.3, 16.4 can also have the following values in this order: 15 nanofarads (nF), 11.3 nanofarads (nF), 9.2 nanofarads (nF), 7.8 nanofarads (nF) or 10.63 nanofarads (nF), 10.21 nanofarads (nF), 9.82 nanofarads (nF), and 9.46 nanofarads (nF).
  • the dielectric capacities for the sections 16.1, 16.2, 16.3, 16.4 in their order may also assume the following values: 10.63 nanofarads (nF), 8.41 nanofarads (nF), 7.8 nanofarads (nF) and 7, 8 nanofarads (nF). In this way, a particularly good efficiency can be achieved.
  • FIG. 5 shows a partial region of a fourth, particularly preferred embodiment of an electrode arrangement 2 of an inventive device
  • Ozone generator There are four sections by way of example
  • the dielectric capacity in the first section 16.1 may be greater than the dielectric capacity in the sections 16.2, 16.3, 16.4, in which it is advantageously constant.
  • the change in the gap width can be achieved via a decrease in the inner diameter of the outer electrode 5 and / or an increase in the outer diameter of the inner electrode 3 in FIG
  • the outer electrode 5 can narrow by means of a step and / or the inner electrode can be expanded by means of a step, wherein the gap width in the
  • Sections 16.2, 16.3, 16.4 is constant and smaller than the gap width in the first section 16.1.
  • the Power consumption on the remaining flow path in sections 16.2, 16.3, 16.4 is more damped.
  • the Power consumption in the first section 16.1 is preferably at low attenuation, for example at an attenuation of about 0.2, while the attenuation in the sections 16.2, 16.3, 16.4 is preferably greater than 0.3.
  • the attenuation is calculated as the quotient
  • FIG. 5 shows a section 16.1 with a high power consumption and three sections 16.2, 16.3, 16.4 with a lower power consumption.
  • two sections 16.1 with a high power consumption and six sections with a lower power input can be provided, which connect in the flow direction to the two inlet-side sections 16.1 with high power consumption.
  • the inlet-side section preferably has a high power consumption and the two sections adjoining in the flow direction have a low power consumption.
  • the inlet-side first two sections have a high power consumption and the four sections adjoining this have a lower power consumption. If a total of five sections are provided, the inlet-side section preferably has a high power consumption and the four sections adjoining in the flow direction have a low power consumption. Further assignments of sections and theirs
  • Ozone generator is preferably designed such that in the flow direction on the first 15 to 35% of the total length of the Ozontechnischsspalts 13 at least 20 to 40% of the power consumption. While preferred embodiments of the invention are described in the present application, it is to be understood that the invention is not limited thereto and may be practiced otherwise within the scope of the following claims.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ozongenerator mit zwei Elektroden (3, 5) und einer dazwischen liegenden Dielektrikumsschicht (15), welche so angeordnet sind, dass zwischen der Dielektrikumsschicht (15) und einer der Elektroden (5) ein Ozonisierungsspalt (13) ausgebildet ist, durch den ein sauerstoffhaltiges Gas leitbar ist, wobei in Strömungsrichtung des Gases eine Dielektrikumskapazität (CD) der Dielektrikumsschicht (15) des Gases kleiner und/oder die Schichtdicke der Dielektrikumsschicht (15) grösser wird und wobei eine Spaltbreite des Ozonisierungsspalts (13) einlassseitig grösser ist als auslassseitig.

Description

Ozongenerator
Hinweis auf verwandte Anmeldungen
Die Anmeldung beansprucht die Priorität der internationalen Patentanmeldung PCT/CH2005/000458 , die am 03. August 2005 eingereicht wurde und deren Inhalt hiermit in diese Anmeldung aufgenommen wird.
Hintergrund
Die Erfindung betrifft einen Ozongenerator mit zwei Elektroden und einer dazwischen liegenden Dielektrikumsschicht gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Aus der Patentschrift DE 32 20 018 C2 ist ein Ozongenerator mit zwei röhrenförmigen Elektroden und einer dazwischen liegenden Dielektrikumsschicht bekannt, die so angeordnet sind, dass zwischen ihnen ein als Ozonisierungsspalt dienender Zwischenraum ausgebildet ist, wobei durch den Ozonisierungsspalt ein sauerstoffhaltiges Gas geleitet wird. Die Spaltbreite des Ozonisierungsspalts ist einlassseitig kleiner als auslassseitig. Die Dielektrikumskapazität kann in Strömungsrichtung des sauerstoffhaltigen Gases kleiner werden . Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ozongenerator mit einem guten Wirkungsgrad zu schaffen. Das heisst, es soll ein Ozongenerator geschaffen werden, der eine hohe Menge Ozon pro aufgewandte Energie erzeugt. Diese Aufgabe wird von einem Ozongenerator mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bei dem erfindungsgemässen Ozongenerator sind die zwei Elektroden und die Dielektrikumsschicht derart angeordnet, dass zwischen der Dielektrikumsschicht und einer der Elektroden ein Ozonisierungsspalt ausgebildet ist, durch den ein sauerstoffhaltiges Gas leitbar ist. In Strömungsrichtung des Gases wird eine
Dielektrikumskapazität der Dielektrikumsschicht kleiner. Alternativ oder zusätzlich kann die Schichtdicke der Dielektrikumsschicht grösser werden. Eine Spaltbreite des Ozonisierungsspalts ist einlassseitig grösser als auslassseitig. Die Spaltbreite des Ozonisierungsspalts wird in Strömungsrichtung des Gases vorzugsweise kontinuierlich oder diskret grösser. Selbstverständlich kann die Spaltbreite auch über einen bestimmten Bereich diskret und über einen anderen Bereich kontinuierlich grösser werden. Die diskrete Vergrösserung des Ozonisierungsspalts kann beispielsweise über eine stufenförmige Ausgestaltung einer oder beider Elektroden erfolgen. Bei kleinen Ozonkonzentrationen ist der
Wirkungsgrad der Ozonerzeugung im Wesentlichen nicht ■temperaturabhängig. Bei grosseren Ozonkonzentrationen verschlechtert sich der Wirkungsgrad dahingehend mit steigender Temperatur. Die Einspeisung von Energie in die so genannten Entladungskanäle führt zu lokalen, momentanen Temperaturüberhöhungen. Diese
Temperaturüberhöhungen lassen sich durch eine Einstellung der Leistungsaufnahme in Strömungsrichtung des sauerstoffhaltigen Gases beeinflussen. Die von dem Ozongenerator aufgenommene
Leistung P in Kilowatt ergibt sich aus der folgenden Formel :
• P"■
Figure imgf000004_0001
— I — , D -U u min Γ VΓuT peak — T uΓ min Ϊ ) f
wobei Upeak die so genannte Peakspannung bzw. der Spitzenwert der angelegten Spannung in Volt ist, Umin die so genannte Zündspannung bzw. die Minimumspannung angibt, ab dessen Erreichen der Ozongenerator sich in einem stabilen Zustand befindet und Mikroentladungen über den gesamten Halbzyklus der angelegten Wechselspannung stattfinden, f die Frequenz der angelegten Spannung in Hertz, CD die Dielektrikumskapazität, ß der Quotienten CG/CD und CG die Gasspalt- bzw.
Ozonisierungsspaltkapazität ist. Insbesondere im Teillastbetrieb kann es dazu kommen, dass nicht die gesamte Dielektrikumsschicht aktiv ist. Dieses Phänomen kann dadurch berücksichtigt werden, dass die oben genannte Formel mit einer Konstante α multipliziert wird, die die Flächenbelegung mit Mikroentladungen bzw. die Packungsdichte der Mikroentladungen pro Fläche der Dielektrikumsschicht berücksichtigt. Durch die Konstante α kann die effektive Belegung der Dielektrikumsfläche bezüglich der Anzahl der Mikroentladungen pro Flächeneinheit der Dielektrikumsschicht berücksichtigt werden. Der Quotient aus der Gasspaltkapazität und der Dielektrikumskapazität Cg/Cd wird auch als Dämpfung bezeichnet. Eine hohe Dielektrikumskapazität respektive geringe Dämpfung führt zu . stärkeren, weniger häufigen Mikroentladungen mit einer geringen Flächenbelegung bzw. Packungsdichte α der Mikroentladungen pro Dielektrikumsfläche. Eine Erniedrigung der Dielektrikumskapazität bei konstanter Gasspaltkapazität führt zu einer höheren Dämpfung ß und grosserer Packungsdichte α bei im Wesentlichen gleich bleibender Leistung P. Entsprechend führt eine Verringerung der
Dielektrikumskapazität zu einer Verringerung der von dem Ozongenerator aufgenommenen Leistung. Von der Leistung ist, wie bereits oben ausgeführt, die Temperatur im Ozonisierungsspalt abhängig, wobei sich der Wirkungsgrad bei hohen Ozonkonzentrationen, d.h. insbesondere an der Ausgangsseite des Ozongenerators, vermindert. Zur Erhöhung des Wirkungsgrades wird daher vorgeschlagen, die Dielektrikumskapazität von der Eingangsseite zur Ausgangsseite des Ozongenerators hin zu vermindern. Eine entsprechende Wirkung lässt sich auch dadurch erzielen, dass die Dicke der Dielektrikumsschicht von der Eingangsseite zur Ausgangsseite erhöht wird. Der Wirkungsgrad des Ozongenerators verbessert sich, wenn einlassseitig eine höhere Leistungsaufnahme erfolgt als auslassseitig. Ferner kann eine zum Ausgang hin abnehmende
Spaltbreite des Ozonisierungsspalts eine Steigerung des Wirkungsgrads bewirken. So nimmt die optimale Spaltbreite mit zunehmendem Ozongehalt des Gases ab. Beispielsweise liegt bei einem Gasdruck von 3,5 bar absolut, einer Kühlwassertemperatur von 170C, einer Leistungsdichte von 3 kW/m2 und einer Frequenz von 975 Herz das Effizienzmaximum für Luft mit geringem Ozongehalt als Gas (im Wesentlichen 1 Gewichtsprozent) bei einer Spaltbreite von etwas mehr als 0,5 mm, während es für Luft mit hohem Ozongehalt als Gas (im Wesentlichen 5 Gewichtsprozent) bei einer Spaltbreite von weniger als 0,4 mm liegt. Entsprechendes gilt auch, wenn reiner Sauerstoff als zu ozonisierendes Gas verwendet wird. Die (relative) Ozonisierungseffizienz ist dabei definiert als der Wert k/E, wobei k eine vorgegebene Konstante und E die pro Kilogramm Ozon benötigte elektrische Energie ist. In dieser Hinsicht wird Bezug genommen auf die internationale Anmeldung PCT/CH2005/000458, deren Inhalt hiermit in diese Anmeldung aufgenommen wird. In diesem Zusammenhang wird insbesondere auf die Diagramme hingewiesen, die die Effizienz der Ozonerzeugung in Abhängigkeit der Spaltdicke bzw. -breite für Luft oder Sauerstoff mit unterschiedlichem Ozongehalt darstellen und die dazugehörigen Beschreibungsteile. Ein weiterer Vorteil der abnehmenden
Spaltbreite liegt darin, dass die Querschnittsfläche des Ozonisierungsspalts zum Auslassbereich hin abnimmt. Dies führt zu einer zunehmend höheren Flussgeschwindigkeit. Somit fliesst das zu ozonisierende Gas umso schneller, je mehr Ozon es enthält. Auf diese Weise kann der Einfluss von Abbauprozessen auf die Ozongenerierung verringert werden. Solche Abbauprozesse resultieren beispielsweise aus Rückschlägen von Ionen von der Oberfläche der Elektroden, was wiederum zu einer Staubbildung in Form von Metalloxyden führt. Dieser Effekt wird auch als Sputtering-Effekt bezeichnet. Durch die Staubbildung kommt es zu einer Staubbelegung der der
Dielektrikumsschicht gegenüberliegenden Elektrode, was wiederum die Ozonisierungsspaltkapazität begrenzt.
Bei konstanter Schichtdicke bzw. konstanter Dielektrikumskapazität ist nach dem Einlaufen des Ozongenerators die lokale Gewichtung der
Leistungsaufnahme zu gering bzw. es erfolgt keine lokale Gewichtung des Leistungseintrags, so dass keine wesentliche Wirkungsgradsteigerung erzielt werden kann. Durch die erfindungsgemäss zum Auslass hin erfolgende Verringerung der Dielektrikumskapazität und/oder
Vergrösserung der Schichtdicke der Dielektrikumsschicht und Verringerung der Spaltbreite erfolgt eine lokale Gewichtung der Leistungsaufnahme durch den Ozongenerator. Diese Massnahmen führen für sich genommen oder in Kombination vorteilhafterweise zu einer Stabilisierung der Leistungsaufnahme und somit zu einer Verkürzung der Einlaufzeit des Ozongenerators.
Zur Verringerung des sogenannten Sputtering- Effekts wird üblicherweise Stickoxyd, insbesondere N2O5, dem zu ozonisierenden Gas zugesetzt. Das Stickoxyd führt zu einer zusätzlichen Emission von UV-Licht, was wiederum zu ungehemmteren Entladungen führt, so dass das Spannungsniveau der Betriebsspannung gesenkt werden kann. Ferner schliessen die Stickoxyde die Metalloxyde ein und verhindern dadurch die Bildung von Staub. Durch das Stickoxyd erfolgt somit eine Passivierung der auf den Oberflächen der Elektroden sich als Staub ablagernden Metalloxyde.
Bei dem erfindungsgemässen Ozongenerator erfolgt eine lokal gewichtete Leistungsaufnahme dadurch, dass sich die Spaltbreite zum Auslass hin verkleinert und sich in Strömungsrichtung des Gases die Dielektrikumskapazität verringert und/oder die Schichtdicke des Dielektrikums vergrössert. Durch die lokal- gewichtete Leistungsaufnahme des Ozongenerators nimmt der Einfluss der Oberfläche der Elektroden ab und über die Gewichtung der Leistungsaufnahme kann die Robustheit des Ozongenerators erhöht werden. Dies hat beispielsweise den Vorteil, dass weniger Stickstoff bzw. Stickoxyd zur Passivierung der auf den Oberflächen der Elektroden sich ablagernden Metalloxyde benötigt wird. Es kann beispielsweise ausreichend sein, Stickstoff in einer Grössenordnung von 2000 ppm einzusetzen. Ferner kann die Einlaufdauer des Ozongenerators auf weniger als 12 Stunden reduziert werden, während sie bei üblichen Ozongeneratoren mit konstantem Ozonisierungsspalt, konstanter Dielektrikumskapazität und konstanter Schichtdicke der Dielektrikumsschicht mehr als 500 Stunden beträgt.
Auch bei nicht-idealen Betriebsbedingungen verhält sich der erfindungsgemässe Ozongenerator robust und ermöglicht einen störungsfreien bzw. weitestgehend störungsfreien Betrieb auch bei Ozonkonzentrationen, die über den Ozonkonzentrationen liegen können, welche bei Ozongeneratoren mit konstanter Spaltbreite, konstanter Dielektrikumskapazität und konstanter Schichtdicke der Dielektrikumsschicht üblich sind. Nicht-ideale Bedingungen umfassen beispielsweise Stickstoffarmut, Druckstösse, Ozonkonzentrationen nahe der Vergiftungsgrenze, einen hohen Taupunkt bzw. eine hohe Temperatur des Kondensierens und/oder erhöhte Spuren von Kohlenwasserstoffen im zu ozonisierenden Gas. Ein hoher Taupunkt sowie die Präsenz von Spuren von Kohlenwasserstoffen im zu ozonisierenden Gas führen im Ozonisierungsspalt zu einer Benetzung der Oberflächen der Elektroden. Diese Benetzung der Elektroden hat zur Folge, dass der Ozongenerator selbständig zu pulsen beginnt. Unter dem Begriff "Pulsen" wird das Auftreten einer Folge regelmässig wiederkehrender, gleichartiger Impulse bzw. Funken verstanden. Da bei dem erfindungsgemässen Ozongenerator eine lokal gewichtete Leistungsaufnahme erfolgt, kann der Einfluss des Pulsens auf den Wirkungsgrad verringert werden.
Gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind einzelne in Serie geschaltete Abschnitte mit im jeweiligen Abschnitt konstanter Dielektrikumskapazität vorgesehen, wobei stromabwärts gelegene Abschnitte die gleiche oder eine kleinere Dielektrikumskapazität aufweisen als stromaufwärts gelegene Abschnitte. Zusätzlich oder alternativ können einzelne in Serie geschaltete Abschnitte mit im jeweiligen Abschnitt konstanter Schichtdicke der Dielektrikumsschicht vorgesehen sein, wobei stromabwärts gelegene Abschnitte die gleiche oder eine grossere Schichtdicke aufweisen als stromaufwärts gelegene Abschnitte. Weiter zusätzlich oder alternativ können einzelne in Serie geschaltete Abschnitte mit dem jeweiligen Abschnitt konstanter Spaltbreite des
Ozonisierungsspalts vorgesehen sein, wobei stromabwärts gelegene Abschnitte eine kleinere Spaltbreite aufweisen als stromaufwärts gelegene Abschnitte.
Gemäss einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen die Abschnitte eine im
Wesentlichen gleiche Länge auf und das Verhältnis von Abschnitten mit einer ersten Dielektrikumskapazität zu Abschnitten mit einer zweiten Dielektrikumskapazität, wobei die zweite Dielektrikumskapazität grösser als die erste Dielektrikumskapazität ist, ist bei einer
Gesamtzahl von Abschnitten, die durch 4 teilbar ist, gleich dem Verhältnis von 1:3 und bei einer Gesamtzahl von Abschnitten, die durch 3 und nicht durch 4 teilbar ist, gleich dem Verhältnis von 1:2. Alternativ oder zusätzlich kann das Verhältnis von Abschnitten mit einer ersten Schichtdicke zu Abschnitten mit einer zweiten Schichtdicke, die grösser ist als die erste Schichtdicke, bei einer durch 4 teilbaren Gesamtzahl von Abschnitten 1:3 betragen und einer bei einer durch 3 aber nicht durch 4 teilbaren Gesaratzahl von Abschnitten 1:2 betragen. Weiter alternativ oder zusätzlich kann das Verhältnis von Abschnitten mit einer ersten Spaltbreite zu Abschnitten mit einer zweiten, kleineren Spaltbreite, bei einer durch 4 teilbaren Gesamtzahl von Abschnitten 1:3 betragen und bei einer durch 3 aber nicht durch 4 teilbaren Gesamtzahl von Abschnitten 1:2 betragen. Bei einem Ozongenerator, der in Abschnitte eingeteilt ist, berechnet sich die gesamte vom Ozongenerator aufgenommene Leistung gemäss der Formel:
P=4fJαC^-i-U^(Upeak-Uraillii), i=l J-+ Pi wobei der Index i den i-ten Abschnitt und n die Gesamtzahl der Abschnitte kennzeichnen.
Bei einem Verhältnis der Abschnitte von 1:2, kann durch entsprechende Wahl der Spaltbreite und/oder der Dielektrikumskapazität und/oder der Schichtdicke der Dielektrikumsschicht des ersten Abschnitts im Verhältnis zu den entsprechenden Grossen der weiteren Abschnitte erreicht werden, dass bereits im ersten Abschnitt ungefähr 2/3 der Ozonkonzentration mit ca. 1/3 der hierfür erforderlichen Energie erzielt wird. Durch eine möglichst hohe Leistungsaufnahme im ersten Abschnitt wird somit bereits eine hohe Ozonkonzentration erreicht, beispielsweise 2/3 der Zielkonzentration, während in den zwei sich in Strömungsrichtung an den ersten Abschnitt anschliessenden Abschnitten durch entsprechende Wahl der Dielektrikumskapazität eine gedämpfte Leistungsaufnahme erfolgt, um auf die endgültige Zielkonzentration zu kommen .
Hierdurch wird bewirkt, dass gerade bei noch relativ niedrigen Ozonkonzentrationen höhere Temperaturen auftreten, während mit steigender Ozonkonzentration die Temperaturen abnehmen. Dies hat eine Steigerung des Wirkungsgrades des Ozongenerators zur Folge.
Alternativ oder zusätzlich zu einer Variation von Spaltbreite, Dielektrikumskapazität und/oder Schichtdicke der Dielektrikumsschicht kann eine lokal gewichtete Leistungsaufnahme des Ozongenerators über die Spannungsversorgung und/oder die Elektrodenlänge erfolgen. So kann beispielsweise in einlassseitige Abschnitte eine höhere Spannung eingespeist werden als in auslassseitige Abschnitte bzw. die Spitzenspannung kann von der Einlassseite zur Auslassseite hin abnehmen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere vorteilhaftere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus den anhand der Zeichnung nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
Figur 1 eine Schnittdarstellung eines Ozongenerators,
Figur 2 eine Schnittdarstellung durch eine erste Ausführung einer Elektrodenanordnung eines erfindungsgemässen Ozongenerators,
Figur 3 eine Schnittdarstellung durch eine zweite Ausführung einer Elektrodenanordnung eines erfindungsgemässen Ozongenerators ,
Figur 4 eine Schnittdarstellung durch eine dritte Ausführung einer Elektrodenanordnung eines erfindungsgemässen Ozongenerators und Figur 5 eine Schnittdarstellung einer vierten Ausführung einer Elektrodenanordnung eines erfindungsgemässen Ozongenerators .
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen strukturell bzw. funktionell gleichwirkende Komponenten.
Wege zur Ausführung der Erfindung
In der Figur 1 ist beispielhaft ein
Ozongenerator dargestellt, der ein Gehäuse 1 umfasst, in welchem eine Vielzahl im Wesentlichen rohrförmiger Elektrodenanordnungen 2 vorgesehen ist. Jede Elektrodenanordnung 2 weist eine Innenelektrode 3 und eine rohrförmige Aussenelektrode 5 auf, welche konzentrisch um die Innenelektrode 3 angeordnet ist. Die Innenelektrode 3 ist auf mehreren, in Strömungsrichtung des Gases gesehen nacheinander angeordneten, im Wesentlichen zylinderförmigen Elektrodenträgern 4 angeordnet. Die Innenelektroden 3 sind mit einer Hochspannunngs-Wechselstromquelle 6 verbunden. Die Aussenelektroden 5 liegen auf Masse. Die Zwischenräume 7 zwischen den Elektrodenanordnungen 2 werden von einem Kühlwasser durchspült, welches über eine Zuflussleitung 8 zugeführt und über eine Abflussleitung 9 abgeführt wird. Das zu ozonisierende, sauerstoffhaltige Gas, bei dem es sich auch um reinen Sauerstoff handeln kann, wird über eine Öffnung 10 in einen Einlassbereich bzw. Eingangsbereich 11 des Ozongenerators eingespeist, von wo aus es durch die zwischen den Innenelektroden 3 und den Aussenelektroden 5 der Elektrodenanordnungen 2 gebildeten Ozonisierungsspalte 13 fliesst. In den Ozonisierungsspalten 13 wird das Gas durch ein von den Elektroden 3 und 5 erzeugtes, quer zu den
Ozonisierungsspalten 13 stehendes elektronisches Feld durch eine so genannte stille elektrische Entladung ozonisiert. Das ozonisierte Gas tritt in einen Auslassbereich bzw. einen Ausgangsbereich 12 am Ende der Elektrodenanordnungen 2 ein und entweicht von dort durch eine Abflussöffnung 14. Die Strömungsrichtung des Gases ist durch nicht näher bezeichnete Pfeile gekennzeichnet. Auch in den weiteren Figuren ist die Strömungsrichtung durch Pfeile gekennzeichnet.
Figur 2 zeigt eine Schnittdarstellung eines Teilbereichs einer ersten Ausführung einer Elektrodenanordnung 2. Gemäss dieser ersten Ausführung hat die rohrförmige Aussenelektrode 5 einen konstanten Innendurchmesser. Die ebenfalls rohrförmige Innenelektrode 3 weist einen konstanten Aussendurchmesser auf. In Richtung zur Aussenelektrode 5 ist auf der Innenelektrode 3 eine Dielektrikumsschicht 15 angeordnet. Die Dielektrikumsschicht kann auch an anderer Stelle in dem nicht näher bezeichneten Zwischenraum zwischen Innenelektrode 3 und Aussenelektrode 5 vorgesehen sein. Die Schichtdicke der Dielektrikumsschicht wird auslassseitig grösser. Dies kann (wie dargestellt) zu einer Verringerung der Spaltbreite des
Ozonisierungsspalts 13 führen. Anstelle oder zusätzlich zu der Zunahme der Schichtdicke der Dielektrikumsschicht 15 kann die Dielektrikumskapazität in Strömungsrichtung des Gases abnehmen.
Figur 3 zeigt eine Schnittdarstellung eines Teilbereichs einer zweiten Ausführung einer Elektrodenanordnung 2 eines erfindungsgemässen Ozongenerators. Gemäss der zweiten Ausführung nimmt der Innendurchmesser der Aussenelektrode in Strömungsrichtung des Gases konisch ab. Selbstverständlich sind Ausgestaltungen denkbar, bei denen der Innendurchmesser auf andere Weise abnimmt, beispielsweise diskret durch eine als Treppe ausgebildete Innenoberfläche der Aussenelektrode 5. Die Innenelektrode 3 weist einen konstanten Aussendurchmesser auf. Die Dielektrikumsschicht 15 hat ebenfalls einen konstanten Aussendurchmesser . Gemäss einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung kann zusätzlich oder alternativ der Aussendurchmesser der Innenelektrode 3 in Strömungsrichtung zunehmen. Die in den Figuren 1 und 2 dargestellten ersten und zweiten Ausführungen können miteinander kombiniert werden, so dass beispielsweise bei der zweiten Ausführung die Schichtdicke der Dielektrikumsschicht 15 in Strömungsrichtung zunimmt und/oder die Dielektrikumskapazität in Strömungsrichtung abnimmt.
Die Dielektrikumskapazität beträgt einlassseitig vorzugsweise 9 Nanofarad (nF) oder mehr als 9 Nanofarad (nF) , insbesondere 10, 63 Nanofarad (nF) und auslassseitig weniger als 9 Nanofarad (nF) , insbesondere 7,8 Nanofarad (nF) . Die Spaltbreite des
Ozonisierungsspalts beträgt einlassseitig vorzugsweise mehr als 0,35 Millimeter, insbesondere 0,38 Millimeter, und auslassseitig weniger als 0,35 Millimeter, insbesondere 0,32 Millimeter. Die Dielektrikumskapazität nimmt somit in Strömungsrichtung vorzugsweise im
Wesentlichen um 2,83 Nanofarad (nF) ab, während die Spaltbreite des Ozonisierungsspalts in Strömungsrichtung bevorzugt im Wesentlichen um 0,06 Millimeter abnimmt. Das Verhältnis von Gasspaltkapazität zu Dielektrikumskapazität beträgt einlassseitig bevorzugterweise im Wesentlichen 0,2 und ist auslassseitig vorzugsweise grösser als 0,3. Durch diese Wahl der Parameter Dielektrikumskapazität und Spaltbreite ergibt sich ein besonders guter Wirkungsgrad des Ozongenerators .
Figur 4 zeigt einen Teilbereich einer dritten Ausführung einer Elektrodenanordnung 2, bei der die Aussenelektrode 5 einen konstanten Innendurchmesser und die Innenelektrode 3 einen konstanten Aussendurchmesser hat. Der Aussendurchmesser der Innenelektrode 3 kann jedoch in Strömungsrichtung zunehmen. Ebenso kann der Innendurchmesser der Aussenelektrode 5 in Strömungsrichtung abnehmen. Die Elektrodenanordnung 2 ist beispielhaft in vier Abschnitte 16.1, 16.2, 16.3, 16.4 unterteilt, die vorzugsweise eine gleiche Länge aufweisen, wobei die Dielektrikumsschichten 15.1, 15.2, 15.3, 15.4, die den jeweiligen Abschnitten 16.1, 16.2, 16.3, 16.4 zugeordnet sind, jeweils eine unterschiedliche Schichtdicke und/oder eine unterschiedliche Dielektrikumskapazität aufweisen. Von Abschnitt zu Abschnitt nimmt die Schichtdicke der Dielektrikumsschichten 15.1, 15.2, 15.3, 15.4 in Strömungsrichtung vorzugsweise zu, was zu einer Verringerung der Spaltbreite des Ozonisierungsspalts 13 führen kann. Alternativ oder zusätzlich können die Dielektrikumskapazitäten der Dielektrikumsschichten 15.1, 15.2, 15.3, 15.4 in Strömungsrichtung abnehmen.
Besonders bevorzugt weist der erste Abschnitt 16.1 eine Spaltbreite von 0,38 Millimetern, der zweite Abschnitt 16.2 eine Spaltbreite von 0,36 Millimetern, der dritte Abschnitt 16.3 eine Spaltbreite von 0,34 Millimetern und der vierte Spalt eine Spaltbreite von
0,32 Millimetern auf. Die Dielektrikumskapazität beträgt im ersten Abschnitt 16.1 vorzugsweise 10,63 Nanofarad (nF) , im zweiten Abschnitt 9,31 Nanofarad (nF) , im dritten Abschnitt 8,41 Nanofarad (nF) und im vierten Abschnitt 7,80 Nanofarad (nF) . Auf diese Weise lässt sich eine besonders hohe Ozongenerierung bei niedriger Energie erzielen, d.h. ein besonders hoher Wirkungsgrad erreichen. Alternative Ausgestaltungen sind denkbar. So können die Dielektrikumskapazitäten in den Abschnitten 16.1, 16.2, 16.3, 16.4 in dieser Reihenfolge beispielsweise auch die folgenden Werte annehmen: 15 Nanofarad (nF) , 11,3 Nanofarad (nF) , 9,2 Nanofarad (nF) , 7,8 Nanofarad (nF) oder 10,63 Nanofarad (nF) , 10,21 Nanofarad (nF) , 9,82 Nanofarad (nF) und 9,46 Nanofarad (nF) .
Insbesondere bei den auslassseitigen Abschnitten 16.3 und 16.4 können Dielektrikumskapazitäten und/oder die Schichtdicken vorteilhafterweise konstant gehalten werden. So können die Dielektrikumskapazitäten für die Abschnitte 16.1, 16.2, 16.3, 16.4 in deren Reihenfolge beispielsweise auch die folgenden Werte annehmen: 10,63 Nanofarad (nF) , 8,41 Nanofarad (nF) , 7,8 Nanofarad (nF) und 7,8 Nanofarad (nF) . Auf diese Weise lässt sich ein besonders guter Wirkungsgrad erzielen.
Figur 5 zeigt einen Teilbereich einer vierten, besonders bevorzugten Ausführung einer Elektrodenanordnung 2 eines erfindungsgemässen
Ozongenerators. Es sind beispielhaft vier Abschnitte
16.1, 16.2, 16.3, 16.4 vorgesehen, bei denen die Schichtdicke der Dielektrikumsschicht 15.1 des ersten Abschnitts 16.1 kleiner ist als die Schichtdicke der Dielektrikumsschichten 15.5 der in Strömungsrichtung sich an den ersten Abschnitt 16.1 anschliessenden Abschnitte
16.2, 16.3, 16.4. Zusätzlich oder alternativ zu einer Variation der Schichtdicke kann die Dielektrikumskapazität in dem ersten Abschnitt 16.1 grösser sein als die Dielektrikumskapazität in den Abschnitten 16.2, 16.3, 16.4, in denen sie vorteilhafterweise konstant ist. Die Änderung der Spaltbreite kann über eine Abnahme des Innendurchmessers der Aussenelektrode 5 und/oder über eine Zunahme des Aussendurchmessers der Innenelektrode 3 in
Strömungsrichtung erfolgen. So kann sich beispielsweise beim Übergang von dem ersten Abschnitt 16.1 in den zweiten Abschnitt 16.2 die Aussenelektrode 5 mittels einer Stufe verengen und/oder die Innenelektrode mittels einer Stufe erweitern, wobei die Spaltbreite in den
Abschnitten 16.2, 16.3, 16.4 konstant und kleiner ist als die Spaltbreite in dem ersten Abschnitt 16.1.
Es erfolgt somit bevorzugt eine zweigeteilte Leistungsaufnahme, wobei möglichst viel Leistung in dem ersten Segment 16.1 aufgenommen wird und die
Leistungsaufnahme auf dem restlichen Strömungsweg in den Abschnitten 16.2, 16.3, 16.4 gedämpfter ist. Die Leistungsaufnahme in dem ersten Abschnitt 16.1 erfolgt vorzugsweise bei geringer Dämpfung, beispielsweise bei einer Dämpfung von ungefähr 0,2, während die Dämpfung in den Abschnitten 16.2, 16.3, 16.4 bevorzugt grösser als 0,3 ist. Die Dämpfung ist als der Quotient aus
Gasspaltkapazität und Dielektrikumskapazität definiert.
Sind, wie in der Figur 5 dargestellt, insgesamt vier Abschnitte vorgesehen, weist vorzugsweise ein einlassseitiger Abschnitt eine hohe Leistungsaufnahme auf, während die sich an den einlassseitigen Abschnitt anschliessenden Abschnitte eine tiefere Leistungsaufnahme aufweisen. So sind in der Figur 5 ein Abschnitt 16.1 mit einer hohen Leistungsaufnahme und drei Abschnitte 16.2, 16.3, 16.4 mit einer niedrigeren Leistungsaufnahme dargestellt. Entsprechend können zwei Abschnitte 16.1 mit einer hohen Leistungsaufnahme und sechs Abschnitte mit einer niedrigeren Leistungsaufnahme vorgesehen sein, die sich in Strömungsrichtung an die zwei einlassseitigen Abschnitte 16.1 mit hoher Leistungsaufnahme anschliessen. Sind insgesamt nur drei Abschnitte vorgesehen, so weist der einlassseitige Abschnitt vorzugsweise eine hohe Leistungsaufnahme und die sich an diesen in Strömungsrichtung anschliessenden zwei Abschnitte eine niedrige Leistungsaufnahme auf. Sind insgesamt sechs Abschnitte vorgesehen, so weisen bevorzugt die einlassseitig ersten zwei Abschnitte eine hohe Leistungsaufnahme und die sich an diese anschliessenden vier Abschnitte eine niedrigere Leistungsaufnahme auf. Sind insgesamt fünf Abschnitte vorgesehen, so weist vorzugsweise der einlassseitige Abschnitt eine hohe Leistungsaufnahme und die sich an diesen in Strömungsrichtung anschliessenden vier Abschnitte eine niedrige Leistungsaufnahme auf. Weitere Zuordnungen von Abschnitten und deren
Leistungsaufnahme in Abhängigkeit von der Gesamtabschnittsanzahl sind denkbar, wobei der Ozongenerator vorzugsweise derart ausgestaltet ist, dass in Strömungsrichtung auf den ersten 15 bis 35 % der Gesamtlänge des Ozonisierungsspalts 13 mindestens 20 bis 40 % der Leistungsaufnahme erfolgen. Während in der vorliegenden Anmeldung bevorzugte Ausführungen der Erfindung beschrieben sind, wird hiermit darauf hinzuweisen, dass die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist und auch in anderer Weise innerhalb des ümfangs der folgenden Ansprüche ausgeführt werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Ozongenerator mit zwei Elektroden (3, 5) und einer dazwischen liegenden Dielektrikumsschicht (15), welche so angeordnet sind, dass zwischen der Dielektrikumsschicht (15) und einer der Elektroden (5) ein Ozonisierungsspalt (13) ausgebildet ist, durch den ein sauerstoffhaltiges Gas leitbar ist, wobei in Strömungsrichtung des Gases eine Dielektrikumskapazität (CD) der Dielektrikumsschicht (15) kleiner und/oder die Schichtdicke der Dielektrikumsschicht (15) grösser wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spaltbreite des
Ozonisierungsspalts (13) einlassseitig grösser ist als auslassseitig.
2. Ozongenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Elektroden (3, 5) als eine Innenelektrode (3) und als eine die Innenelektrode (3) umschliessende Aussenelektrode (5) ausgeführt sind.
3. Ozongenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Innendurchmesser der Aussenelektrode (5) in Strömungsrichtung abnimmt.
4. Ozongenerator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aussendurchmesser der Innenelektrode (3) in Strömungsrichtung zunimmt.
5. Ozongenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltbreite des Ozonisierungsspalts (13) in
Strömungsrichtung des Gases kontinuierlich oder diskret grösser wird.
6. Ozongenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne in Serie geschaltete Abschnitte (16.1, 16.2, 16.3, 16.4) mit im jeweiligen Abschnitt (16.1, 16.2, 16.3, 16.4) konstanter Dielektrikumskapazität (CD) vorgesehen sind, wobei stromabwärts gelegene Abschnitte (16.2, 16.3, 16.4) die gleiche oder eine kleinere Dielektrikumskapazität (CD) aufweisen als stromaufwärts gelegene Abschnitte (16.1, 16.2, 16.3).
7. Ozongenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne in Serie geschaltete Abschnitte (16.1, 16.2, 16.3, 16.4) mit im jeweiligen Abschnitt konstanter Schichtdicke der Dielektrikumsschicht (15) vorgesehen sind, wobei stromabwärts gelegene Abschnitte (16.2, 16.3, 16.4) die gleiche oder eine grossere Schichtdicke aufweisen, als stromaufwärts gelegene Abschnitte (16.1,
16.2, 16.3) .
8. Ozongenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne in Serie geschaltete Abschnitte (16.1, 16.2,
16.3, 16.4) mit im jeweiligen Abschnitt konstanter Spaltbreite des Ozonisierungsspalts (13) vorgesehen sind, wobei stromabwärts gelegene Abschnitte (16.2, 16.3, 16.4) eine kleinere Spaltbreite aufweisen als stromaufwärts gelegene Abschnitte (16.1, 16.2, 16.3).
9. Ozongenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dielektrikumskapazität (C0) einlassseitig 9 nF oder mehr als 9 nF, insbesondere 10,63 nF, und auslassseitig weniger als 9 nF, insbesondere 7.8 nF, beträgt.
10. Ozongenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltbreite des Ozonisierungsspalts (13) einlassseitig mehr als 0,35 mm, insbesondere 0,38 mm, und auslassseitig weniger als 0,35 mm, insbesondere 0,32 mm, beträgt .
11. Ozongenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dielektrikumskapazität (CD) in Strömungsrichtung des Gases im Wesentlichen um 2,83 nF abnimmt.
12. Ozongenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltbreite des Ozonisierungsspalts (13) in Strömungsrichtung des Gases im Wesentlichen um 0,06 mm abnimmt .
13. Ozongenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Gasspaltkapazität (CG) zu Dielektrikumskapazität (Cn) einlassseitig im Wesentlichen 0,2 beträgt und auslassseitig grösser als 0,3 ist.
14. Ozongenerator nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte
(16.1, 16.2, 16.3, 16.4) eine im Wesentlichen gleiche Länge aufweisen und dass das Verhältnis von Abschnitten (16.1) mit einer ersten Dielektrikumskapazität zu Abschnitten (16.2, 16.3, 16.4) mit einer zweiten Dielektrikumskapazität, wobei die zweite Dielektrikumskapazität grösser als die erste Dielektrikumskapazität ist, bei einer Gesamtzahl von Abschnitten (16.1, 16.2, 16.3, 16.4), die durch 4 teilbar ist, 1 zu 3 beträgt, und bei einer Gesamtzahl von Abschnitten, die durch 3 und nicht durch 4 teilbar ist, 1 zu 2 beträgt.
15. Ozongenerator nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte
(16.1, 16.2, 16.3, 16.4) eine im Wesentlichen gleiche Länge aufweisen und dass das Verhältnis von Abschnitten
(16.1) mit einer ersten Schichtdicke zu Abschnitten
(16.2, 16.3, 16.4) mit einer zweiten Schichtdicke, wobei die zweite Schichtdicke grösser als die erste
Schichtdicke ist, bei einer Gesamtzahl von Abschnitten
(16.1, 16.2, 16.3, 16.4), die durch 4 teilbar ist, 1 zu 3 beträgt, und bei einer Gesamtzahl von Abschnitten, die durch 3 und nicht durch 4 teilbar ist, 1 zu 2 beträgt. 16. Ozongenerator nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte
(16.1, 16.2, 16.3, 16.4) eine im Wesentlichen gleiche Länge aufweisen und dass das Verhältnis von Abschnitten (16.1) mit einer ersten Spaltbreite zu Abschnitten (16.2, 16.3, 16.4) mit einer zweiten Spaltbreite, wobei die zweite Spaltbreite kleiner als die erste Spaltbreite ist, bei einer Gesamtzahl von Abschnitten (16.1, 16.2, 16.3,
16.4), die durch 4 teilbar ist, 1 zu 3 beträgt, und bei einer Gesamtzahl von Abschnitten, die durch 3 aber nicht durch 4 teilbar ist, 1 zu 2 beträgt.
17. Ozongenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ozongenerator derart ausgestaltet ist, dass in Strömungsrichtung auf den ersten 15 bis 35 % der Gesamtlänge des Ozonisierungsspalts (13) mindestens 20 bis 40 % der Leistungsaufnahme erfolgen.
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