JP2000034106A - オゾナイザおよびその製造方法 - Google Patents
オゾナイザおよびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【解決手段】第１の電極と第２の電極とを有し、その両
者間に放電ギャップが形成され、誘電体が第１の電極と
第２の電極の間に配置されているオゾナイザを開示す
る。誘電体は、ガラスまたはガラスセラミック製の支持
部材を含み、その上に約１００μｍまでの薄層誘電体フ
ィルムが積層されている。 【効果】薄層セラミック誘電体フィルムと共に、ガラス
またはガラスセラミックを誘電体として使用することに
よって、キャリアガス中におけるオゾン濃度が著しく向
上されると同時に、オゾン収量が良好となる。
者間に放電ギャップが形成され、誘電体が第１の電極と
第２の電極の間に配置されているオゾナイザを開示す
る。誘電体は、ガラスまたはガラスセラミック製の支持
部材を含み、その上に約１００μｍまでの薄層誘電体フ
ィルムが積層されている。 【効果】薄層セラミック誘電体フィルムと共に、ガラス
またはガラスセラミックを誘電体として使用することに
よって、キャリアガス中におけるオゾン濃度が著しく向
上されると同時に、オゾン収量が良好となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、第１の電極と第２
の電極とを有し、その両者間に放電ギャップが形成さ
れ、誘電体が第１の電極と第２の電極との間に配置され
たオゾナイザに関する。さらに本発明は、オゾナイザの
製造方法に関する。
の電極とを有し、その両者間に放電ギャップが形成さ
れ、誘電体が第１の電極と第２の電極との間に配置され
たオゾナイザに関する。さらに本発明は、オゾナイザの
製造方法に関する。
【０００２】
【発明の背景】この種のオゾナイザは、DE 195 11 001
A1により公知である。この公知のオゾナイザは、例え
ば、管状のガラス製支持部材を含み、その外側に第１の
金属電極が熱溶射により形成されている。この金属電極
上には、例えば、酸化アルミニウム、酸化チタンまたは
酸化ハフニウムで形成可能な誘電体フィルムが熱溶射に
より積層されている。オゾン生成用の放電ギャップは、
誘電体フィルムと同心配置の外部電極との間に設けられ
ている。
A1により公知である。この公知のオゾナイザは、例え
ば、管状のガラス製支持部材を含み、その外側に第１の
金属電極が熱溶射により形成されている。この金属電極
上には、例えば、酸化アルミニウム、酸化チタンまたは
酸化ハフニウムで形成可能な誘電体フィルムが熱溶射に
より積層されている。オゾン生成用の放電ギャップは、
誘電体フィルムと同心配置の外部電極との間に設けられ
ている。
【０００３】この公知のオゾナイザにおいて誘電体とし
て使用されるのは、ガラス管ではなく、溶射セラミック
フィルムのみである。したがって、ガラス管は、支持部
材としてのみの役割を果たす。誘電体は単に比較的薄い
フィルムとして構成されており、オゾン収量は、１次近
似的に、誘電率に比例し、誘電体の厚さに反比例するこ
とが知られているので、この構成により比較的高いオゾ
ン収量が達成される。同時に、酸化アルミニウム、酸化
チタン、酸化ハフニウム、またはその混合物がガラスの
代わりに誘電体として使用されており、結果的に誘電率
が高くなるということからも、オゾン収量がさらに増加
する。
て使用されるのは、ガラス管ではなく、溶射セラミック
フィルムのみである。したがって、ガラス管は、支持部
材としてのみの役割を果たす。誘電体は単に比較的薄い
フィルムとして構成されており、オゾン収量は、１次近
似的に、誘電率に比例し、誘電体の厚さに反比例するこ
とが知られているので、この構成により比較的高いオゾ
ン収量が達成される。同時に、酸化アルミニウム、酸化
チタン、酸化ハフニウム、またはその混合物がガラスの
代わりに誘電体として使用されており、結果的に誘電率
が高くなるということからも、オゾン収量がさらに増加
する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記公知の
オゾナイザには欠点がある。例えば、熱溶射誘電体フィ
ルムが充分な絶縁耐力を有するためには、膜厚が約１ｍ
ｍのオーダでなければならない。この種のフィルムを熱
溶射により積層することは、比較的複雑であり費用がか
かる。さらに、オゾンの最高収量（すなわち、電気エネ
ルギー使用量の関数としてのオゾン総生成量）という点
では、最近のオゾナイザは通常役立たず、むしろ、主成
分として使用される酸素流量中において可及的高オゾン
濃度を達成するために尽力されてきた。したがって、お
そらくは電気エネルギーを大量に使用して、所定量のオ
ゾンを生成する一方で、酸素消費を低減するために尽力
されている。しかし、高酸素濃度は、比較的高い動作電
圧を用いなければ達成できない。ところが、DE 195 11
001 A1により公知のオゾナイザにおいては、熱溶射誘電
体フィルムは、多孔度が比較的高く、コスト的な理由と
オゾン収量向上の理由により、当然約１ｍｍのオーダの
膜厚でしかコーティングされないので、絶縁耐力は、相
対的に制約を受ける。
オゾナイザには欠点がある。例えば、熱溶射誘電体フィ
ルムが充分な絶縁耐力を有するためには、膜厚が約１ｍ
ｍのオーダでなければならない。この種のフィルムを熱
溶射により積層することは、比較的複雑であり費用がか
かる。さらに、オゾンの最高収量（すなわち、電気エネ
ルギー使用量の関数としてのオゾン総生成量）という点
では、最近のオゾナイザは通常役立たず、むしろ、主成
分として使用される酸素流量中において可及的高オゾン
濃度を達成するために尽力されてきた。したがって、お
そらくは電気エネルギーを大量に使用して、所定量のオ
ゾンを生成する一方で、酸素消費を低減するために尽力
されている。しかし、高酸素濃度は、比較的高い動作電
圧を用いなければ達成できない。ところが、DE 195 11
001 A1により公知のオゾナイザにおいては、熱溶射誘電
体フィルムは、多孔度が比較的高く、コスト的な理由と
オゾン収量向上の理由により、当然約１ｍｍのオーダの
膜厚でしかコーティングされないので、絶縁耐力は、相
対的に制約を受ける。
【０００５】この様に、DE 195 11 001 A1によれば、ガ
ラス管に内部電極を設け、ガラス管自体が誘電体として
の役割を果たす従来のガラスオゾナイザと比較して、高
オゾン収量が達成されるが、オゾン濃度は、従来のガラ
スオゾナイザよりも低い。したがって、本発明の目的
は、比較的良好なオゾン収量と共に可及的高オゾン濃度
を達成できる改良型オゾナイザを創造することである。
ラス管に内部電極を設け、ガラス管自体が誘電体として
の役割を果たす従来のガラスオゾナイザと比較して、高
オゾン収量が達成されるが、オゾン濃度は、従来のガラ
スオゾナイザよりも低い。したがって、本発明の目的
は、比較的良好なオゾン収量と共に可及的高オゾン濃度
を達成できる改良型オゾナイザを創造することである。
【０００６】
【発明の要旨】この目的は、冒頭で引用した種類のオゾ
ナイザにおいて、誘電体がガラスまたはガラスセラミッ
ク製の支持部材を含み、その上にセラミック誘電体フィ
ルムが積層されている本発明によって達成される。本発
明の目的は、この様な態様により完全に達成される。
ナイザにおいて、誘電体がガラスまたはガラスセラミッ
ク製の支持部材を含み、その上にセラミック誘電体フィ
ルムが積層されている本発明によって達成される。本発
明の目的は、この様な態様により完全に達成される。
【０００７】意外なことに、ガラスまたはガラスセラミ
ック製の支持部材上に別の誘電体フィルムとしての薄層
セラミックフィルムを熱溶射することによって、オゾン
収量が向上することが分かった。同時に、本発明に係る
オゾナイザによって、ガラス管が誘電体としての役割を
果たし内部電極を備えた従来のガラスオゾナイザよりも
オゾン収量を高め、かつ、ガラス管が支持部材としての
みの役割を果たしその上に電極と誘電体フィルムとを積
層したオゾナイザよりもオゾン濃度を向上させることが
できる。
ック製の支持部材上に別の誘電体フィルムとしての薄層
セラミックフィルムを熱溶射することによって、オゾン
収量が向上することが分かった。同時に、本発明に係る
オゾナイザによって、ガラス管が誘電体としての役割を
果たし内部電極を備えた従来のガラスオゾナイザよりも
オゾン収量を高め、かつ、ガラス管が支持部材としての
みの役割を果たしその上に電極と誘電体フィルムとを積
層したオゾナイザよりもオゾン濃度を向上させることが
できる。
【０００８】本発明に係るオゾナイザは、従来のオゾナ
イザと比較して放電特性を向上させることができる。特
に均質な放電プロファイルが達成され、これは、高収量
と共にキャリアガス中における高オゾン濃度を達成する
という点で有利である。誘電体フィルムの表面導電性を
高めるためには、ＴｉＯ2-xなどのある種の化学量論的
な構造に満たない構造またはある種の不純物混入が必要
であると考えられ、両方とも熱溶射プロセスにより達成
される。これによって、誘電体バリアのマイクロフィラ
メントの放電挙動が向上し、したがって、オゾン収量が
著しく向上する。
イザと比較して放電特性を向上させることができる。特
に均質な放電プロファイルが達成され、これは、高収量
と共にキャリアガス中における高オゾン濃度を達成する
という点で有利である。誘電体フィルムの表面導電性を
高めるためには、ＴｉＯ2-xなどのある種の化学量論的
な構造に満たない構造またはある種の不純物混入が必要
であると考えられ、両方とも熱溶射プロセスにより達成
される。これによって、誘電体バリアのマイクロフィラ
メントの放電挙動が向上し、したがって、オゾン収量が
著しく向上する。
【０００９】同時に、絶縁耐力は、ガラスまたはガラス
セラミック製の支持部材によって保証されるので、オゾ
ナイザを比較的高電圧で駆動することができる。これに
より、本発明に係るオゾナイザを用いて、キャリアガス
中におけるオゾン濃度を著しく増加させることができ
る。本発明の好適な展開において、第１の電極は、支持
部材の第１の側、すなわち、第２の電極とは反対側に設
けられている。
セラミック製の支持部材によって保証されるので、オゾ
ナイザを比較的高電圧で駆動することができる。これに
より、本発明に係るオゾナイザを用いて、キャリアガス
中におけるオゾン濃度を著しく増加させることができ
る。本発明の好適な展開において、第１の電極は、支持
部材の第１の側、すなわち、第２の電極とは反対側に設
けられている。
【００１０】オゾナイザを管状オゾナイザとして構成す
る限り、第１の電極は、支持部材の内側に設けられ、支
持部材を同心に取り囲む第２の管状体の内側に第２の電
極が設けられる。本発明の別の実施形態によれば、セラ
ミックフィルムが、支持部材の第２の側、すなわち、第
２の電極に対向する側に設けられている。
る限り、第１の電極は、支持部材の内側に設けられ、支
持部材を同心に取り囲む第２の管状体の内側に第２の電
極が設けられる。本発明の別の実施形態によれば、セラ
ミックフィルムが、支持部材の第２の側、すなわち、第
２の電極に対向する側に設けられている。
【００１１】第１の電極を支持部材の第１の側に配置
し、セラミックフィルムを第２の電極と対向する支持部
材の第２の側に配置する構造は、熱溶射により簡単に製
造できる。この場合、ガラス管内に軸方向に導入される
側方屈曲ランセットを用い、熱溶射により、第１の電極
を形成することができる。次に、好ましくはプラズマ溶
射により、支持部材の外側にセラミックフィルムを形成
することができる。
し、セラミックフィルムを第２の電極と対向する支持部
材の第２の側に配置する構造は、熱溶射により簡単に製
造できる。この場合、ガラス管内に軸方向に導入される
側方屈曲ランセットを用い、熱溶射により、第１の電極
を形成することができる。次に、好ましくはプラズマ溶
射により、支持部材の外側にセラミックフィルムを形成
することができる。
【００１２】オゾナイザの絶縁耐力は、高精度で製造可
能な元来気密なガラスまたはガラスセラミック製の支持
部材により提供されるので、別の誘電体フィルムとして
支持部材上に積層されるセラミック誘電体フィルムを、
約１０〜１００μｍ、好ましくは約２０〜７０μｍ、特
に約３０〜５０μｍの比較的薄い膜厚形状とすることが
できる。
能な元来気密なガラスまたはガラスセラミック製の支持
部材により提供されるので、別の誘電体フィルムとして
支持部材上に積層されるセラミック誘電体フィルムを、
約１０〜１００μｍ、好ましくは約２０〜７０μｍ、特
に約３０〜５０μｍの比較的薄い膜厚形状とすることが
できる。
【００１３】この種の薄層誘電体フィルムは、熱溶射に
よって比較的コスト効果的に形成可能である。同時に、
この別の誘電体フィルムは非常に薄いにもかかわらず、
ガラス管のみを誘電体として使用し内部電極を備えた従
来のオゾナイザよりもオゾン収量が向上するのは意外で
ある。本発明の別の好適な実施形態によれば、セラミッ
クフィルムは、少なくとも酸化アルミニウム、酸化チタ
ンまたは酸化ジルコニウムを含有する。
よって比較的コスト効果的に形成可能である。同時に、
この別の誘電体フィルムは非常に薄いにもかかわらず、
ガラス管のみを誘電体として使用し内部電極を備えた従
来のオゾナイザよりもオゾン収量が向上するのは意外で
ある。本発明の別の好適な実施形態によれば、セラミッ
クフィルムは、少なくとも酸化アルミニウム、酸化チタ
ンまたは酸化ジルコニウムを含有する。
【００１４】この実施形態の別の展開において、セラミ
ックフィルムは、約１０ｗｔ％までの酸化チタンを含有
する酸化チタンと酸化アルミニウムとの混合物を含有す
る。これ関連して、５〜１０ｗｔ％、好ましくは約７ｗ
ｔ％のオーダの酸化チタン濃度が特に好ましいことが分
かった。酸化チタンレベルをさらに高くすると、その酸
化チタンの大部分が酸化アルミニウム格子中に入り込め
なくなるので、セラミック層は導電性となり、必要な絶
縁耐力が得られなくなる。
ックフィルムは、約１０ｗｔ％までの酸化チタンを含有
する酸化チタンと酸化アルミニウムとの混合物を含有す
る。これ関連して、５〜１０ｗｔ％、好ましくは約７ｗ
ｔ％のオーダの酸化チタン濃度が特に好ましいことが分
かった。酸化チタンレベルをさらに高くすると、その酸
化チタンの大部分が酸化アルミニウム格子中に入り込め
なくなるので、セラミック層は導電性となり、必要な絶
縁耐力が得られなくなる。
【００１５】本発明の別の実施形態によれば、セラミッ
クフィルムは、酸化イットリウム、酸化マグネシウムま
たは酸化カルシウムにより安定化された酸化ジルコニウ
ムを含有する。これに関連して、特に、酸化マグネシウ
ム（２８ｗｔ％まで）および／または酸化カルシウム
（４０ｗｔ％まで）を用いての安定化が好ましいことが
分かった。
クフィルムは、酸化イットリウム、酸化マグネシウムま
たは酸化カルシウムにより安定化された酸化ジルコニウ
ムを含有する。これに関連して、特に、酸化マグネシウ
ム（２８ｗｔ％まで）および／または酸化カルシウム
（４０ｗｔ％まで）を用いての安定化が好ましいことが
分かった。
【００１６】本発明のさらに好適な実施形態によれば、
第１の電極は、好ましくは第２の電極も、アルミニウ
ム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金またはアル
ミニウムとニッケルとの金属間化合物で形成される。こ
れに関連して、約３０ｗｔ％までの珪素を含有するアル
ミニウム合金を使用することも可能である。
第１の電極は、好ましくは第２の電極も、アルミニウ
ム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金またはアル
ミニウムとニッケルとの金属間化合物で形成される。こ
れに関連して、約３０ｗｔ％までの珪素を含有するアル
ミニウム合金を使用することも可能である。
【００１７】第１の電極と随意の第２の電極の作成にこ
れらの素材を使用することは、それ自体公知であるが、
これにより、プラズマ溶射により積層する際に、ガラス
表面に対する電極の接着性が良くなると共に、長期にわ
たる運転において良好な導電性と耐久性とが保証され
る。支持部材は、硼珪酸ガラスまたはガラスセラミック
で形成することが好ましい。
れらの素材を使用することは、それ自体公知であるが、
これにより、プラズマ溶射により積層する際に、ガラス
表面に対する電極の接着性が良くなると共に、長期にわ
たる運転において良好な導電性と耐久性とが保証され
る。支持部材は、硼珪酸ガラスまたはガラスセラミック
で形成することが好ましい。
【００１８】両素材とも、特に管形状に形成する場合、
高精度に形成することができる。ガラスもガラスセラミ
ックも、例えば鋼よりも高い弾性率を有する。この結
果、管状体は、通常の水平配置においてほんの少ししか
撓まず、放電ギャップの寸法をより精度良く保つことが
できる。ガラスまたはガラスセラミック製の支持部材
は、壁厚が約１．０〜３．０ｍｍ、特に約１．５〜２．
１ｍｍであることが好ましく、特に好適な態様において
は約１．７〜１．９ｍｍである。
高精度に形成することができる。ガラスもガラスセラミ
ックも、例えば鋼よりも高い弾性率を有する。この結
果、管状体は、通常の水平配置においてほんの少ししか
撓まず、放電ギャップの寸法をより精度良く保つことが
できる。ガラスまたはガラスセラミック製の支持部材
は、壁厚が約１．０〜３．０ｍｍ、特に約１．５〜２．
１ｍｍであることが好ましく、特に好適な態様において
は約１．７〜１．９ｍｍである。
【００１９】支持部材のこの壁厚により、第１の電極作
成のために金属フィルムを積層する際、および、別の誘
電体フィルムを熱溶射により積層する際に、充分な機械
的、熱的安定性を達成できる。それとともに、この寸法
設定によって、良好な収量と高オゾン濃度とが提供され
る。上述のように、セラミックフィルムは、厚さが約１
０〜１００μｍ、好ましくは約２０〜７０μｍ、特に約
３０〜５０μｍであるプラズマ溶射フィルムとして形成
されることが好ましい。
成のために金属フィルムを積層する際、および、別の誘
電体フィルムを熱溶射により積層する際に、充分な機械
的、熱的安定性を達成できる。それとともに、この寸法
設定によって、良好な収量と高オゾン濃度とが提供され
る。上述のように、セラミックフィルムは、厚さが約１
０〜１００μｍ、好ましくは約２０〜７０μｍ、特に約
３０〜５０μｍであるプラズマ溶射フィルムとして形成
されることが好ましい。
【００２０】この程度の膜厚は、結果として、高オゾン
濃度と共にオゾン収量の確実な向上をもたらし、それに
もかかわらず、製造コストが比較的低い。さらに、本発
明の目的は、以下の工程からなるオゾナイザ製造方法に
よって達成される。 ・ 第１の電極を作成するために、ガラスまたはガラス
セラミック製の管状支持部材の内側を金属フィルムでコ
ーティングする工程 ・ 熱溶射によって、支持部材の外側をセラミック誘電
体フィルムでコーティングする工程 ・ セラミックフィルムと第２の電極との間に放電ギャ
ップが形成されるように、第１の電極と第２の電極とを
互いに距離をおいて配置する工程 この発明によれば、このようにして、上述のように運転
期間中に高オゾン濃度と共に高オゾン収量を保証するオ
ゾナイザを製造することができる。
濃度と共にオゾン収量の確実な向上をもたらし、それに
もかかわらず、製造コストが比較的低い。さらに、本発
明の目的は、以下の工程からなるオゾナイザ製造方法に
よって達成される。 ・ 第１の電極を作成するために、ガラスまたはガラス
セラミック製の管状支持部材の内側を金属フィルムでコ
ーティングする工程 ・ 熱溶射によって、支持部材の外側をセラミック誘電
体フィルムでコーティングする工程 ・ セラミックフィルムと第２の電極との間に放電ギャ
ップが形成されるように、第１の電極と第２の電極とを
互いに距離をおいて配置する工程 この発明によれば、このようにして、上述のように運転
期間中に高オゾン濃度と共に高オゾン収量を保証するオ
ゾナイザを製造することができる。
【００２１】金属フィルムを備えた支持部材の内側とセ
ラミックフィルムを備えた支持部材の外側とのコーティ
ングは、両方ともプラズマ溶射によって施すことが好ま
しい。これにより、比較的経済的に、必要な電気放電挙
動を有するように、特に支持部材上にセラミックフィル
ムを積層することができる。内側の金属フィルムは、他
の方法、例えば電気メッキ法によっても形成することも
可能である。
ラミックフィルムを備えた支持部材の外側とのコーティ
ングは、両方ともプラズマ溶射によって施すことが好ま
しい。これにより、比較的経済的に、必要な電気放電挙
動を有するように、特に支持部材上にセラミックフィル
ムを積層することができる。内側の金属フィルムは、他
の方法、例えば電気メッキ法によっても形成することも
可能である。
【００２２】また、上述のように、セラミックフィルム
は、少なくとも酸化アルミニウム、酸化チタン、または
酸化ジルコニウムを含有するセラミック素材から作成さ
れることが好ましく、特に、酸化アルミニウムと約７ｗ
ｔ％の酸化チタンとの混合物が好ましい。あるいは安定
化酸化ジルコニウム、好ましくは２８ｗｔ％までの酸化
マグネシウムまたは４０ｗｔ％までの酸化カルシウムで
安定化されたものを使用することが好ましい。
は、少なくとも酸化アルミニウム、酸化チタン、または
酸化ジルコニウムを含有するセラミック素材から作成さ
れることが好ましく、特に、酸化アルミニウムと約７ｗ
ｔ％の酸化チタンとの混合物が好ましい。あるいは安定
化酸化ジルコニウム、好ましくは２８ｗｔ％までの酸化
マグネシウムまたは４０ｗｔ％までの酸化カルシウムで
安定化されたものを使用することが好ましい。
【００２３】上記および以下に説明する特徴は、例示さ
れた各組み合わせだけでなく、本発明の概念を逸脱する
ことなく、他の組み合わせあるいは個別に用いることも
できる。
れた各組み合わせだけでなく、本発明の概念を逸脱する
ことなく、他の組み合わせあるいは個別に用いることも
できる。
【００２４】
【発明の好適な実施形態の説明】本発明の他の特徴、利
点は、図面を参照しながら、以下の好適な実施形態の説
明により明らかにされる。本発明に係るオゾナイザは、
図１に示されており、全体が符号１０で示されている。
点は、図面を参照しながら、以下の好適な実施形態の説
明により明らかにされる。本発明に係るオゾナイザは、
図１に示されており、全体が符号１０で示されている。
【００２５】オゾナイザは、同心配置された２つのガラ
ス管、すなわち、Ｄｕｒａｎガラス製の内側支持部材１
８と同じくＤｕｒａｎガラス製の外側支持部材２４とを
有する。なお、図示は実寸法どおりではない。支持部材
は、その端部が適切な受け口（図示せず）により保持さ
れ、運転の間冷却される。
ス管、すなわち、Ｄｕｒａｎガラス製の内側支持部材１
８と同じくＤｕｒａｎガラス製の外側支持部材２４とを
有する。なお、図示は実寸法どおりではない。支持部材
は、その端部が適切な受け口（図示せず）により保持さ
れ、運転の間冷却される。
【００２６】２つの支持部材１８，２４は、約１．８ｍ
ｍの壁厚を有する。支持部材１８は、その内側に、例え
ば、ほぼ共晶組成物（約１１．７ｗｔ％の珪素）である
アルミニウム−珪素合金で構成することができる第１の
金属電極１２を備えている。さらに、アルミニウム−チ
タン合金、アルミニウム−ニッケル合金、これらに相当
する金属間化合物を使用することもできる。また、合金
混合物とすることもできる。第１の電極１２は、プラズ
マ溶射により形成されたものであり、この目的のため
に、屈曲プラズマランセットが軸方向に沿って支持部材
に導入される。
ｍの壁厚を有する。支持部材１８は、その内側に、例え
ば、ほぼ共晶組成物（約１１．７ｗｔ％の珪素）である
アルミニウム−珪素合金で構成することができる第１の
金属電極１２を備えている。さらに、アルミニウム−チ
タン合金、アルミニウム−ニッケル合金、これらに相当
する金属間化合物を使用することもできる。また、合金
混合物とすることもできる。第１の電極１２は、プラズ
マ溶射により形成されたものであり、この目的のため
に、屈曲プラズマランセットが軸方向に沿って支持部材
に導入される。
【００２７】酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジル
コニウムまたはその混合物で形成することができるセラ
ミック誘電体フィルム２０が、プラズマ溶射によって、
支持部材１８の外側に積層されている。このセラミック
フィルムは、例えば、約１０ｗｔ％の酸化イットリウム
で安定化された酸化ジルコニウムで形成することも可能
である。酸化イットリウムで安定化された酸化ジルコニ
ウムは、広く市販されているが、この素材は比較的高価
である。代替として、酸化カルシウムまたは酸化マグネ
シウムで安定化された酸化ジルコニウムを使用すること
が好ましい。
コニウムまたはその混合物で形成することができるセラ
ミック誘電体フィルム２０が、プラズマ溶射によって、
支持部材１８の外側に積層されている。このセラミック
フィルムは、例えば、約１０ｗｔ％の酸化イットリウム
で安定化された酸化ジルコニウムで形成することも可能
である。酸化イットリウムで安定化された酸化ジルコニ
ウムは、広く市販されているが、この素材は比較的高価
である。代替として、酸化カルシウムまたは酸化マグネ
シウムで安定化された酸化ジルコニウムを使用すること
が好ましい。
【００２８】さらに、酸化アルミニウムと酸化チタンの
混合物も好ましく、特に１０ｗｔ％までの酸化チタン、
好ましくは７ｗｔ％の酸化チタンを含有するものが好ま
しい。セラミックフィルム２０の膜厚は、約３０〜５０
μｍ、特に約４０μｍであることが好ましい。
混合物も好ましく、特に１０ｗｔ％までの酸化チタン、
好ましくは７ｗｔ％の酸化チタンを含有するものが好ま
しい。セラミックフィルム２０の膜厚は、約３０〜５０
μｍ、特に約４０μｍであることが好ましい。
【００２９】Ｄｕｒａｎガラスで構成することができる
外部支持部材２４は、例えば、その内面に、純アルミニ
ウムまたは上記の種類のアルミニウム合金で構成するこ
とができる第２の電極１４を備えている。環状の放電ギ
ャップ２２が、セラミックフィルム２０と第２の電極１
４との間に形成されている。第１の電極１２と第２の電
極１４とは、導体２８を介して、約５０〜６０Ｈｚの周
波数のＡＣ電圧源、または周波数変換器を用いてさらに
高周波数のＡＣ電圧源に接続されている。
外部支持部材２４は、例えば、その内面に、純アルミニ
ウムまたは上記の種類のアルミニウム合金で構成するこ
とができる第２の電極１４を備えている。環状の放電ギ
ャップ２２が、セラミックフィルム２０と第２の電極１
４との間に形成されている。第１の電極１２と第２の電
極１４とは、導体２８を介して、約５０〜６０Ｈｚの周
波数のＡＣ電圧源、または周波数変換器を用いてさらに
高周波数のＡＣ電圧源に接続されている。
【００３０】支持部材１８をセラミックフィルム２０で
外部コーティングした結果、内側の第１の電極１２と外
側の第２の電極１４との間に、全体的に符号１６で表さ
れる、支持部材１８とセラミックフィルム２０との組み
合わせからなる誘電体が配置される。本発明に係るこの
種のオゾナイザを用いることによって、オゾン濃度を増
加させると共に、内部電極と誘電体としてのガラスとを
備えた従来のガラス製管状オゾナイザよりも、収量を向
上させることができる。ガラス管が支持部材としてのみ
の役割を果たし、その上に第１の電極を外部から積層
し、その上に誘電体を積層した別の構成の従来のオゾナ
イザと比較すると、収量はいくらか低いが、図２〜７を
参照して後述するように、本発明のオゾナイザによるオ
ゾン濃度は、はるかに高い。
外部コーティングした結果、内側の第１の電極１２と外
側の第２の電極１４との間に、全体的に符号１６で表さ
れる、支持部材１８とセラミックフィルム２０との組み
合わせからなる誘電体が配置される。本発明に係るこの
種のオゾナイザを用いることによって、オゾン濃度を増
加させると共に、内部電極と誘電体としてのガラスとを
備えた従来のガラス製管状オゾナイザよりも、収量を向
上させることができる。ガラス管が支持部材としてのみ
の役割を果たし、その上に第１の電極を外部から積層
し、その上に誘電体を積層した別の構成の従来のオゾナ
イザと比較すると、収量はいくらか低いが、図２〜７を
参照して後述するように、本発明のオゾナイザによるオ
ゾン濃度は、はるかに高い。
【００３１】図３は、本発明のオゾナイザの収量を供給
出力の関数として表したものである。内部電極と誘電体
としてのＤｕｒａｎ管とを有する従来のオゾナイザの収
量を示す図２との比較により、オゾン収量が約１０〜１
５％向上したことが示されている。図５は、純酸素をキ
ャリアガスとして使用した場合に電気出力の関数として
達成可能な、図３の本発明のオゾナイザのオゾン濃度を
示したものである。
出力の関数として表したものである。内部電極と誘電体
としてのＤｕｒａｎ管とを有する従来のオゾナイザの収
量を示す図２との比較により、オゾン収量が約１０〜１
５％向上したことが示されている。図５は、純酸素をキ
ャリアガスとして使用した場合に電気出力の関数として
達成可能な、図３の本発明のオゾナイザのオゾン濃度を
示したものである。
【００３２】図２を参照しながら前述したオゾナイザの
電気出力の関数としてオゾン濃度を表した図４との比較
により、従来のオゾナイザと比較して約１０％オゾン濃
度が増加していることが分かる。比較のため、図６およ
び図７は、ガラス管が支持部材としてのみ使用され、そ
の外側にプラズマ溶射によって第１の電極が積層され、
その上に酸化アルミニウムと６ｗｔ％の酸化チタンを含
む約１ｍｍ厚の誘電体フィルムがプラズマ溶射により積
層された別の従来のオゾナイザを用いて得られたオゾン
収量とオゾン濃度の曲線を、それぞれ、供給電気出力の
関数として表したものである。このオゾナイザにおいて
は、ガラス管は、支持部材としてのみの役割を果たし、
誘電体としての役割はない。
電気出力の関数としてオゾン濃度を表した図４との比較
により、従来のオゾナイザと比較して約１０％オゾン濃
度が増加していることが分かる。比較のため、図６およ
び図７は、ガラス管が支持部材としてのみ使用され、そ
の外側にプラズマ溶射によって第１の電極が積層され、
その上に酸化アルミニウムと６ｗｔ％の酸化チタンを含
む約１ｍｍ厚の誘電体フィルムがプラズマ溶射により積
層された別の従来のオゾナイザを用いて得られたオゾン
収量とオゾン濃度の曲線を、それぞれ、供給電気出力の
関数として表したものである。このオゾナイザにおいて
は、ガラス管は、支持部材としてのみの役割を果たし、
誘電体としての役割はない。
【００３３】図６と、図３に係る本発明のオゾナイザと
の比較は、従来のオゾナイザの方が、収量が若干良好で
あることを示している。しかし、図５と図７との比較
は、本発明に係るオゾナイザを用いれば、従来のオゾナ
イザよりもはるかにオゾン濃度が向上することを示して
いる。
の比較は、従来のオゾナイザの方が、収量が若干良好で
あることを示している。しかし、図５と図７との比較
は、本発明に係るオゾナイザを用いれば、従来のオゾナ
イザよりもはるかにオゾン濃度が向上することを示して
いる。
【図１】図１は、本発明に係るオゾナイザの概略断面図
を示す。
を示す。
【図２】図２は、商品名ＤｕｒａｎでＳｃｈｏｔｔによ
り市販されている硼珪酸ガラス製のガラス管を誘電体と
して使用した従来の管状オゾナイザのオゾン収量を、電
気出力の関数として表したグラフを示す。
り市販されている硼珪酸ガラス製のガラス管を誘電体と
して使用した従来の管状オゾナイザのオゾン収量を、電
気出力の関数として表したグラフを示す。
【図３】図３は、Ｄｕｒａｎ製の管状支持部材を有し、
酸化イットリウムで安定化された酸化ジルコニウム製の
セラミック誘電体フィルムを有する本発明のオゾナイザ
において、出力の関数としてオゾン収量を表したグラフ
を示す。
酸化イットリウムで安定化された酸化ジルコニウム製の
セラミック誘電体フィルムを有する本発明のオゾナイザ
において、出力の関数としてオゾン収量を表したグラフ
を示す。
【図４】図４は、図２の従来のオゾナイザを用いて得ら
れたオゾン濃度を電気出力の関数として表したグラフを
示す。
れたオゾン濃度を電気出力の関数として表したグラフを
示す。
【図５】図５は、Ｄｕｒａｎガラス製の支持部材と酸化
イットリウムで安定化された酸化ジルコニウム製のセラ
ミック誘電体フィルムを有する本発明のオゾナイザを用
いて得られたオゾン濃度を、電気出力の関数として表し
たグラフを示す。
イットリウムで安定化された酸化ジルコニウム製のセラ
ミック誘電体フィルムを有する本発明のオゾナイザを用
いて得られたオゾン濃度を、電気出力の関数として表し
たグラフを示す。
【図６】図６は、Ｄｕｒａｎガラス製の支持部材を有
し、その上に外部電極を積層し、その上に６ｗｔ％酸化
チタンを含む酸化アルミニウムの誘電体フィルムを積層
した従来の管状オゾナイザであって、ガラス管を誘電体
として使用しないオゾナイザを用いて得られたオゾン収
量を、電気出力の関数として表したグラフを示す。
し、その上に外部電極を積層し、その上に６ｗｔ％酸化
チタンを含む酸化アルミニウムの誘電体フィルムを積層
した従来の管状オゾナイザであって、ガラス管を誘電体
として使用しないオゾナイザを用いて得られたオゾン収
量を、電気出力の関数として表したグラフを示す。
【図７】図７は、図６のオゾナイザを用いて達成可能な
オゾン濃度を電気出力の関数として表したグラフであ
る。
オゾン濃度を電気出力の関数として表したグラフであ
る。
１０ オゾナイザ １２ 第１の電極 １４ 第２の電極 １６ 誘電体 １８ 支持部材 ２０ セラミックフィルム ２２ 放電ギャップ ２４ 支持部材 ２６ ＡＣ電源 ２８ 導体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ライナー ガドウ ドイツ，アシャウ アム イン 84544, レルヒェンシュトラーセ ５Ａ番地 (72)発明者 アンドレーアス キリンガー ドイツ，ラインフェルデン−エヒターディ ンゲン 70771，パラツェルズスシュトラ ーセ 52番地 (72)発明者 クリスティアン フリードリヒ ドイツ，シュトゥットガルト 70569，カ インドルシュトラーセ 38番地
Claims (27)
- 【請求項１】第１の電極と、 第２の電極と、 上記第１および第２の電極の間に形成された放電ギャッ
プと、 上記第１および第２の電極の間に配置された誘電体であ
って、ガラスおよびガラスセラミックからなる群より選
択される素材で形成された支持部材と、この支持部材上
に積層された熱溶射セラミック誘電体フィルムとを含む
誘電体とを含むオゾナイザ。 - 【請求項２】上記第１の電極が、上記第２の電極とは反
対側の上記支持部材の第１の側に設けられている請求項
１に記載のオゾナイザ。 - 【請求項３】上記セラミックフィルムが、上記第２の電
極に対向する上記支持部材の第２の側に設けられている
請求項２に記載のオゾナイザ。 - 【請求項４】上記セラミックフィルムが、酸化アルミニ
ウム、酸化チタンおよび酸化ジルコニウムからなる群よ
り選択される少なくとも１つの成分を含む請求項１に記
載のオゾナイザ。 - 【請求項５】上記セラミックフィルムが、約１０ｗｔ％
までの酸化チタンを含む、酸化チタンと酸化アルミニウ
ムとの混合物を含有する請求項４に記載のオゾナイザ。 - 【請求項６】上記の混合物は、約７ｗｔ％の酸化チタン
を含有している請求項５に記載のオゾナイザ。 - 【請求項７】上記セラミックフィルムが、Ｙ2Ｏ3、Ｍｇ
ＯおよびＣａＯからなる群より選択される成分により安
定化された酸化ジルコニウムを含む請求項４に記載のオ
ゾナイザ。 - 【請求項８】上記セラミックフィルムが、２８ｗｔ％ま
でのＭｇＯにより安定化された酸化ジルコニウムを含む
請求項７に記載のオゾナイザ。 - 【請求項９】上記セラミックフィルムが、４０ｗｔ％ま
でのＣａＯにより安定化された酸化ジルコニウムを含む
請求項７に記載のオゾナイザ。 - 【請求項１０】上記第１の電極が、アルミニウム、アル
ミニウム合金、チタン、チタン合金、および、アルミニ
ウムとニッケルまたはチタンとの金属間化合物からなる
群より選択される成分で形成されている請求項１に記載
のオゾナイザ。 - 【請求項１１】上記第１の電極が、約３０ｗｔ％までの
珪素を含有するアルミニウム合金で形成されている請求
項９に記載のオゾナイザ。 - 【請求項１２】上記支持部材が、硼珪酸ガラスで形成さ
れている請求項１０に記載のオゾナイザ。 - 【請求項１３】上記支持部材が、ガラスセラミックで形
成されている請求項１０に記載のオゾナイザ。 - 【請求項１４】上記支持部材が、壁厚約１．５〜２．１
ｍｍのガラス管である請求項１に記載のオゾナイザ。 - 【請求項１５】第１の電極と、 第２の電極と、 上記第１および第２の電極の間に形成された放電ギャッ
プと、 上記第１および第２の電極の間に配置された誘電体であ
って、ガラスおよびガラスセラミックからなる群より選
択される素材で形成された支持部材と、この支持部材上
に積層され、約２０〜７０μｍの厚さを有する熱溶射セ
ラミック誘電体フィルムとを含む誘電体とを含むオゾナ
イザ。 - 【請求項１６】上記セラミックフィルムが、酸化アルミ
ニウム、酸化チタンおよび酸化ジルコニウムからなる群
より選択される少なくとも１つの成分を含む請求項１５
に記載のオゾナイザ。 - 【請求項１７】上記セラミックフィルムが、約１０ｗｔ
％までの酸化チタンを含む酸化チタンと酸化アルミニウ
ムとの混合物を含有する請求項１６に記載のオゾナイ
ザ。 - 【請求項１８】上記セラミックフィルムが、Ｙ2Ｏ3、Ｍ
ｇＯおよびＣａＯからなる群より選択される成分により
安定化された酸化ジルコニウムを含む請求項１６に記載
のオゾナイザ。 - 【請求項１９】上記第１の電極が、アルミニウム、アル
ミニウム合金、チタン、チタン合金、および、アルミニ
ウムとニッケルまたはチタンとの金属間化合物からなる
群より選択される成分で形成されている請求項１６に記
載のオゾナイザ。 - 【請求項２０】上記第１の電極が、約３０ｗｔ％までの
珪素を含有するアルミニウム合金で形成されている請求
項１９に記載のオゾナイザ。 - 【請求項２１】上記支持部材が、硼珪酸ガラスで形成さ
れている請求項１９に記載のオゾナイザ。 - 【請求項２２】上記支持部材が、ガラスセラミックで形
成されている請求項１９に記載のオゾナイザ。 - 【請求項２３】第１の電極を作成するために、ガラスま
たはガラスセラミック製の管状支持部材の内側を金属フ
ィルムでコーティングする工程と、 熱溶射によって、上記支持部材の外側をセラミック誘電
体フィルムでコーティングする工程と、 上記セラミックフィルムと上記第２の電極との間に放電
ギャップが形成されるように、上記第１の電極と第２の
電極とを互いに距離をおいて配置する工程とを含むオゾ
ナイザの製造方法。 - 【請求項２４】上記セラミックフィルムが、約２０〜７
０μｍの厚さで積層されている請求項２３に記載の方
法。 - 【請求項２５】上記支持部材の外側に対するセラミック
フィルムによるコーティングが、プラズマ溶射によって
達成される請求項２４に記載の方法。 - 【請求項２６】上記セラミックフィルムが、酸化アルミ
ニウム、酸化チタンおよび酸化ジルコニウムからなる群
より選択される成分を含むセラミック素材から作成され
る請求項２３に記載の方法。 - 【請求項２７】上記セラミックフィルムが、酸化アルミ
ニウムと約１０ｗｔ％までの酸化チタンとを含有するセ
ラミック素材から作成される請求項２６に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19822841.4 | 1998-05-22 | ||
| DE19822841A DE19822841B4 (de) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | Ozonisator und Verfahren zur Herstellung eines solchen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000034106A true JP2000034106A (ja) | 2000-02-02 |
Family
ID=7868536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11139201A Pending JP2000034106A (ja) | 1998-05-22 | 1999-05-19 | オゾナイザおよびその製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6322759B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000034106A (ja) |
| CH (1) | CH693851A5 (ja) |
| DE (1) | DE19822841B4 (ja) |
| FR (1) | FR2778907B1 (ja) |
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| KR100384241B1 (ko) * | 2000-10-31 | 2003-05-16 | (주) 기산테크 | 저활동성 플라즈마 이온 방전을 이용한 오존발생장치 |
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| DE10254135B3 (de) * | 2002-11-20 | 2004-06-09 | Hans-Werner Dehne | Verfahren zum Entkeimen von Gasen und zum Neutralisieren von Gerüchen, welches nach dem Prinzip der nichtthermischen, plasmachemischen Umsetzung arbeitet, wobei erfindungsgemäß der Elektronenfluss verbessert und die hochfrequente Wechselspannung verringert werden kann |
| JP4320637B2 (ja) * | 2004-04-08 | 2009-08-26 | 三菱電機株式会社 | オゾン発生装置およびオゾン発生方法 |
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| JP2015137215A (ja) * | 2014-01-24 | 2015-07-30 | 日本碍子株式会社 | オゾン発生器 |
| DK3120875T3 (en) * | 2015-07-20 | 2017-08-28 | Hilgenberg GmbH | IONIZATION DEVICE |
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|---|---|---|---|---|
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| DE3521985A1 (de) * | 1985-05-21 | 1986-11-27 | BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden, Aargau | Ozonerzeuger |
| DE8630123U1 (de) * | 1986-11-11 | 1987-01-15 | Etec Gesellschaft für Energieoptimierung mbH, 53721 Siegburg | Vorrichtung zur Erzeugung von Ozon |
| DE8630134U1 (de) * | 1986-11-11 | 1987-01-15 | Etec Gesellschaft für Energieoptimierung mbH, 53721 Siegburg | Vorrichtung zur Erzeugung von Ozon |
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