JP2000068033A - ガス放電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置全体をコンパクトにして効率向上を図る
ことができるガス放電装置を提供する。 【解決手段】 ガス放電装置は、積層配置された複数の
放電体３を備えている。各放電体３は誘電体からなる基
板３ａと、基板３ａ上に配置された電極２とを有してい
る。複数の放電体３間には密閉体２０が介在され、密閉
体２０は放電体３との間でガス空間１を形成する凹部２
０ａを有している。電極２間に交流電源４から電圧が印
加されると、放電体３表面に沿面放電５が生成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、沿面放電により空
気や酸素等のガスからオゾンを発生させたり、あるいは
キセノン等の希ガスからエキシマを発生させるガス放電
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から上下水道の殺菌・消毒・脱色、
工業用水の脱臭・脱色、あるいはパルプの漂白、さらに
は医療機器の殺菌等を行うためにオゾンが用いられてい
る。

【０００３】このようなオゾンを生成する装置として、
ガス放電装置の一種であるオゾン発生装置がある。オゾ
ン発生装置は、無声放電によってオゾンを発生させるも
のと沿面放電によってオゾンを発生させるものとの２つ
のタイプがある。近年は、高効率という観点から後者の
タイプが用いられることが多くなっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のガス放電装置
は、基板と、基板上に設けられた一対の電極とを有して
いる。放電面積を稼ぐために、基板面積を大きくする必
要があるが、この場合は装置全体が巨大となる。

【０００５】また、従来のガス放電装置において、放電
による反応熱により基板及びガス温度が上昇し、温度膨
張による基板を破損させたり、ガス温度の上昇による放
電効率の低下を引きおこすことがある。

【０００６】さらに、従来のガス放電装置において、反
応ガスが基板表面の放電面に均一に流れないため、効率
よくガスを反応させることが困難であり、放電による反
応熱の分布に偏りを生じ、温度膨張による基板の破損を
引きおこすことがある。

【０００７】本発明はこのような点を考慮してなされた
ものであり、装置全体を小型化させ放電効率を高めるこ
とができるガス放電装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、積層配置され
た複数の放電体を備え、各放電体は誘電体からなる基板
と、基板上に所定間隔をおいて配置された少なくとも一
対の電極とを有することを特徴とするガス放電装置であ
る。

【０００９】本発明によれば、基板と電極とからなる放
電体を複数積層配置したので、装置全体をコンパクトに
することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図１乃至図３は本発明によ
るガス放電装置の一実施の形態を示す図である。

【００１１】図１乃至図３に示すように、ガス放電装置
は積層配置された複数の放電体３を備え、各放電体３間
には放電体３の表面側に位置する密閉体２０と、放電体
３の裏面側に位置する冷却用熱交換器８とが介在されて
いる（図３参照）。

【００１２】次に各放電体３について、図１および図２
により説明する。図１および図２に示すように、放電体
３は誘電体からなる基板３ａと、基板３ａ上に所定間隔
をおいて配置された複数の電極２とを有し、各電極２に
は交流電源４が接続されている。

【００１３】また基板３ａ上には、電極２を覆う絶縁性
コーティング層６が設けられ、電極２間に交流電源４か
ら電圧を印加することにより、コーティング層６上で沿
面放電５を発生させるようになっている。

【００１４】図１および図２に示すように、基板３ａと
電極２とコーティング層６とから放電体３が構成され、
また密閉体２０には放電体３との間にガス空間１を形成
する凹部２０ａが設けられている。またガス空間１は、
放電体３と密閉体２０との間に形成されたバッファ部９
にガス流路１０を介して連通している。このガス流路１
０はバッファ部９内のガスをガス空間１内に均一に流れ
るようにしたものであり、ガス空間１内に均一に流すこ
とにより、効率良くガスを反応させることができ、かつ
放電による反応熱の分布を均一にすることができる。

【００１５】また熱交換器８内には、冷媒が流れる冷媒
管７が設けられている。

【００１６】また放電体３と密閉体２０との間には、ガ
ス空間１内を密封するためのＯリング１１が設けられて
おり、このＯリング１１によってガス空間１内が気密に
保たれている。このＯリング１１は、基板３ａが温度上
昇し、基板３ａが熱膨張したとき基板３ａからのストレ
スを逃がし、かつ気密を保つように図１のように、基板
３ａの水平面にＯリング１１のシール面が来るように配
置される。

【００１７】また、前記基板３ａの厚みと熱伝導率を各
々ｄ１，ｋ１、コーティング層６の厚みと熱伝導率を各
々ｄ２，ｋ２、熱交換器８と基板３ａとの接合面の温度
をＴ１とすると、ガス温度Ｔは次式を満たし、放電によ
る反応熱により基板３ａおよびガス温度が上昇して温度
膨張により基板３ａを破損したりガス温度の上昇により
効率の低下を引きおこさないよう上限の温度Ｔｍａｘが
設定されている。 Ｔｍａｘ＞Ｔ＝Ｔ１＋Ｑ×（ｄ１／ｋ１＋ｄ２／ｋ２） ここでＱは単位面積当たりの放電入力密度（Ｗ／ｍ² ）
である。

【００１８】次にこのような構成からなる本実施の形態
の作用について説明する。

【００１９】まずバッファ部９からガス流路１０を介し
てガス空間１内に原料ガスが送られる。同時に交流電源
４により電極２間に交流電圧が印加され、コーティング
層６上に沿面放電５が発生する。

【００２０】原料ガスが例えば乾燥空気の場合、この沿
面放電５によりガス空間１内において原料ガスからオゾ
ンが生成する。

【００２１】以上のように本実施の形態によれば、放電
体３はスタック状に積層して配置されているので、装置
全体の小型化を図ることができる。また放電体３の基板
３ａは熱交換器８により効果的に冷却されるので、放電
効率の低下を防止することができる。

【００２２】また、原料ガスとして有毒なガスや反応後
有毒ガスを発生するものを用いた場合、積層された複数
の放電体３全体を図示しない圧力容器内に収納すること
により、漏洩を防ぐことができる。

【００２３】次に図４および図５により本発明の他の実
施の形態について説明する。図４および図５に示す実施
の形態は、基板３ａを有する複数の放電体３間に密閉体
２０と熱交換器８を介在させる代わりに、放電体３間に
熱交換器８のみを介在させたものである。

【００２４】他の構成は図１乃至図３に示す実施の形態
と略同一である。図４および図５において、図１乃至図
３に示す実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳
細な説明は省略する。

【００２５】図３および図４において、熱交換器８には
凹部８ａが設けられ、放電体３と熱交換器８との間に、
凹部８ａによりガス空間１とバッファ部９とガス流路１
０とが形成されている。

【００２６】次に図６により本発明の更に他の実施の形
態について説明する。図６に示す実施の形態は基板３ａ
を有する一対の放電体３間に熱交換器８を介在させ、上
方の放電体３の上側と、下方の放電体３の下側に各々凹
部２０ａを有する密閉体２０を配置したものである。

【００２７】図６において、図１乃至図３に示す実施の
形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略
する。

【００２８】図６において、上方の放電体３と上側の密
閉体２０との間、および下方の放電体３と下側の密閉体
２０との間に、各々ガス空間１とバッファ部９とガス流
路１０が形成されている。

【００２９】次に図７により本発明の更に他の実施の形
態について説明する。図７に示す実施の形態は、基板３
ａを有する複数の放電体３間に密閉体２０を介在させ、
各基板３ａ内に冷媒管７を設けて基板３ａを冷却用熱交
換器として機能させたものである。

【００３０】他の構成は図１乃至図３に示す実施の形態
と略同一である。図７において、図１乃至図３に示す実
施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は
省略する。

【００３１】次に図８および図９により本発明の更に他
の実施の形態について説明する。図８および図９に示す
実施の形態は、積層配置された複数の放電体３間に密閉
体２０と冷却用熱交換器８を配置するとともに、密閉体
２０を放電体３の上側に設け、冷却用熱交換器８を放電
体３の下側に設けたものであり、他の構成は図１乃至図
３に示す実施の形態と略同一である。

【００３２】図８および図９において、図１乃至図３に
示す実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な
説明は省略する。

【００３３】図８および図９において、熱交換器８と密
閉体２０との間に、密閉体２０の凹部２０ａによりガス
空間１と、バッファ部９と、ガス流路１０とが形成さ
れ、放電体３はガス空間１内に収納されている。

【００３４】この場合、熱交換器８と密閉体２０との間
のガス空間１内に単一の放電体３を設けてもよく（図
９）、ガス空間１内の放電体３を分割してもよい（図１
０）。

【００３５】次に図１０および図１１により本発明の更
に他の実施の形態について説明する。図１０および図１
１に示す実施の形態は積層配置された複数の放電体３間
に冷却用熱交換器８を配置するとともに、放電体３の上
側の密閉体２０と下側の密閉体２０との間に、密閉体２
０の凹部２０ａによりガス空間１と、バッファ部９と、
ガス流路１０とを形成したものである。他は図８および
図９に示す実施の形態と略同一である。

【００３６】図１０および図１１に示すように、上側の
密閉体２０と下側の密閉体２０との間に形成されたガス
空間１内に放電体３が収納されている。

【００３７】積層された各段の放電体３の電極２は、誘
電体ブッシュ１２により熱交換器８と絶縁された給電線
１３により、上段および下段の放電体３の電極２と接続
されている。

【００３８】図１０および図１１において、放電体３の
表面に沿って沿面放電５が発生し、原料ガスがガスバッ
ファ部９から放電体３表面に均等にガスが流れるよう
に、ガス流路１０を通ったのちガス空間１に導かれる。

【００３９】ガス空間１内のガスは、その後熱交換器８
に形成された連通路１０ａを通って下段のガスバッファ
部９内に導かれる。各段の熱交換器８は上段および下段
の熱交換器８との間にＯリング１１を有し、ガス空間１
内を密封している。

【００４０】次に図１２により本発明の更に他の実施の
形態について説明する。図１２に示す実施の形態は、複
数の放電体３間に冷却用熱交換器８を設けるとともに、
上段の熱交換器８と下段の熱交換器８との間にスペーサ
１７を介在させたものであり、他は図１０および図１１
に示す実施の形態と略同一である。

【００４１】また図１２に示すように、上段の熱交換器
８と下段の熱交換器８との間にガス空間１が形成され、
放電体３はこのガス空間１内に収納されている。

【００４２】また上段の放電体３の電極２と、下段の放
電体３の電極２とを接続する給電線１３がスペーサ１７
により保持されている。

【００４３】また図１２に示すように、多段に配置され
た放電体３と熱交換器８は、全体として密封された圧力
容器１６内に収納配置されている。

【００４４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、装置全体
をコンパクトにすることができ、これにより放電効率を
高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるガス放電装置の一実施の形態を示
す側面図。

【図２】本発明によるガス放電装置の一実施の形態を示
す平面図。

【図３】本発明によるガス放電装置の一実施の形態を示
す全体図。

【図４】本発明によるガス放電装置の他の実施の形態を
示す図。

【図５】図４に示すガス放電装置の全体図。

【図６】本発明によるガス放電装置の更に他の実施の形
態を示す図。

【図７】本発明によるガス放電装置の更に他の実施の形
態を示す図。

【図８】本発明によるガス放電装置の更に他の実施の形
態を示す図。

【図９】本発明によるガス放電装置の更に他の実施の形
態を示す図。

【図１０】本発明によるガス放電装置の更に他の実施の
形態を示す図。

【図１１】図１０に示すガス放電装置の斜視図。

【図１２】本発明によるガス放電装置の更に他の実施の
形態を示す図。

【符号の説明】

１ ガス空間 ２ 電極 ３ 放電体 ３ａ 基板 ４ 交流電源 ６ コーティング層 ８ 熱交換器 ９ ガスバッファ部 １０ ガス流路 １１ Ｏリング １６ 圧力容器 ２０ 密閉体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村 田 隆 昭 神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号 株 式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者 山 梨 伊知郎 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 沖 田 裕 二 東京都府中市晴見町２丁目24番地の１ 東 芝エフエーシステムエンジニアリング株式 会社内 Ｆターム(参考） 4G042 CA01 CC10 CC12

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】積層配置された複数の放電体を備え、 各放電体は誘電体からなる基板と、基板上に所定間隔を
   おいて配置された少なくとも一対の電極とを有すること
   を特徴とするガス放電装置。
2. 【請求項２】放電体間に、冷却用熱交換器を配置したこ
   とを特徴とする請求項１記載のガス放電装置。
3. 【請求項３】熱交換器は放電体の基板との間にガス空間
   を形成することを特徴とする請求項２記載のガス放電装
   置。
4. 【請求項４】放電体間に、放電体の基板との間にガス空
   間を形成する密閉体を配置したことを特徴とする請求項
   １記載のガス放電装置。
5. 【請求項５】放電体間に放電体の一側に位置する密閉体
   と、放電体の他側に位置する冷却用熱交換器が設けら
   れ、放電体の一側の密閉体と放電体の他側の熱交換器と
   によって放電体を囲むガス空間を形成したことを特徴と
   する請求項１記載のガス放電装置。
6. 【請求項６】放電体間に密閉体が設けられ、 放電体の一側の密閉体と放電体の他側の密閉体とによっ
   て放電体を囲むガス空間を形成したことを特徴とする請
   求項１記載のガス放電装置。
7. 【請求項７】複数の放電体は、圧力容器内に配置されて
   いることを特徴とする請求項１記載のガス放電装置。