JP2000072410A - Ozone generation device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、沿面放電により酸
素、空気等のガスからオゾンを発生させるオゾン発生装
置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ozone generator for generating ozone from gases such as oxygen and air by surface discharge.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来から上下水道の殺菌・消臭・脱色、
工業排水処理の脱臭・脱色、パルプ脱色、および医療機
器の殺菌を行うためオゾンが用いられる。このようなオ
ゾンを生じさせるオゾン発生装置としては、誘電体表面
に設けられた複数の電極を有し、この複数の電極間で無
声放電を生じさせてオゾン原料ガスからオゾンを生成す
る沿面放電オゾン発生装置が知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, sterilization, deodorization, decolorization of water and sewage,
Ozone is used to deodorize and decolorize industrial wastewater, decolorize pulp, and sterilize medical equipment. As an ozone generator for generating such ozone, a surface discharge ozone having a plurality of electrodes provided on a dielectric surface and generating ozone from an ozone source gas by generating a silent discharge between the plurality of electrodes. Generators are known.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】従来のオゾン発生装置
は、上述のように複数の電極間で無声放電を生じさせて
オゾン生成するものである。特に高濃度オゾンの発生に
は大型で電極内の間隔を小さくしたオゾン発生装置が望
まれていていたが、大面積の電極を用いて均一に電極間
の間隔を小さくすることは困難である。A conventional ozone generator generates ozone by generating a silent discharge between a plurality of electrodes as described above. In particular, a large-sized ozone generating apparatus having a small gap between the electrodes has been desired for generating high-concentration ozone, but it is difficult to uniformly reduce the gap between the electrodes using a large-area electrode.
【0004】また、沿面放電オゾン発生装置では誘電体
表面にある電極が放電によりスパッタして劣化するた
め、寿命の点でも問題がある。[0004] In the creeping discharge ozone generator, the electrodes on the dielectric surface are sputtered and deteriorated by the discharge.
【0005】本発明はこのような点を考慮してなされた
ものであり、高濃度で大容量、かつ長寿命で安定性の高
いオゾン発生装置を提供することを目的とする。[0005] The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide an ozone generator having a high concentration, a large capacity, a long life, and a high stability.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、誘電体板と、
誘電体板の一面に設けられた一対の電極と、誘電体板の
一面に一対の電極を覆って設けられた誘電体層と、を備
えたことを特徴とするオゾン発生装置である。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a dielectric plate,
An ozone generator comprising: a pair of electrodes provided on one surface of a dielectric plate; and a dielectric layer provided on one surface of the dielectric plate so as to cover the pair of electrodes.
【0007】本発明によれば、一対の電極がともに誘電
体層により被覆されているので、一対の電極にスパッタ
劣化を生じさせることはない。According to the present invention, since the pair of electrodes are both covered with the dielectric layer, the pair of electrodes does not deteriorate by sputtering.
【0008】[0008]
【発明の実施の態様】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4は本発明によ
るオゾン発生装置の一実施の形態を示す図である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 4 are views showing an embodiment of the ozone generator according to the present invention.
【0009】図1および図2において、オゾン発生装置
はガラスからなる矩形状の誘電体板1と、この誘電体板
1の表面(一面)に設けられ銀ペースト等の導電材料を
スクリーン印刷等により作製された対をなす一方の電極
2および他方の電極3と、誘電体板1の表面に一対の電
極2,3を被覆するよう設けられた誘電体層4とを備え
ている。このうち一対の電極2,3は、各々複数の線状
部材2a,3aからなっている。1 and 2, an ozone generator includes a rectangular dielectric plate 1 made of glass and a conductive material such as a silver paste provided on the surface (one surface) of the dielectric plate 1 by screen printing or the like. It comprises one pair of electrodes 2 and the other electrode 3 and a dielectric layer 4 provided on the surface of the dielectric plate 1 so as to cover the pair of electrodes 2 and 3. The pair of electrodes 2 and 3 are respectively composed of a plurality of linear members 2a and 3a.
【0010】また、誘電体板1の裏面(他面)側には、
冷却水5が通る冷却管5aを有する金属製ヒートシンク
(冷却板)6が誘電体板1と密着して設置されている。
さらに一対の電極2,3には、電極2,3と同一材料に
より同一方法で誘電体板1上に設けられた配線7が接続
されている。配線7の一部は、誘電体板7の外方に突出
し、誘電体層4により被覆されていない配線取出部8を
形成している。この配線取出部8には、一端が交流電源
9に接続されたリード線10の他端が、ばね式圧着器1
1により接続されている。On the back (other side) side of the dielectric plate 1,
A metal heat sink (cooling plate) 6 having a cooling pipe 5 a through which cooling water 5 passes is provided in close contact with the dielectric plate 1.
Further, a wire 7 provided on the dielectric plate 1 is connected to the pair of electrodes 2 and 3 using the same material and the same method as the electrodes 2 and 3. Part of the wiring 7 protrudes outward from the dielectric plate 7 to form a wiring extraction portion 8 not covered by the dielectric layer 4. The other end of the lead wire 10, one end of which is connected to an AC power supply 9,
1 connected.
【0011】また誘電体板1表面の電極2,3の外周に
は、パッキン12が配置され、このパッキン12上にガ
スガイド板13が載置されて誘電体板1とガスガイド1
3との間にガス空間1aが形成されている。さらにガス
ガイド13には、外部から原料ガス14をガス空間1a
内に導入するガス入口15と、ガス空間1aからオゾン
16を取り出すガス出口17が設けられている。A packing 12 is disposed on the outer surface of the electrodes 2 and 3 on the surface of the dielectric plate 1, and a gas guide plate 13 is mounted on the packing 12 so that the dielectric plate 1 and the gas guide 1 are disposed.
3, a gas space 1a is formed. Further, a raw material gas 14 is supplied to the gas guide 13 from the outside in the gas space 1a.
A gas inlet 15 for introducing the gas into the inside and a gas outlet 17 for extracting ozone 16 from the gas space 1a are provided.
【0012】図1および図2に示すように、電極2,3
に交流電源9から高電圧を印加することにより、誘電体
層4表面に沿面放電18を生じさせることができ、この
沿面放電18によってオゾン原料ガスからオゾンが生成
する。As shown in FIG. 1 and FIG.
When a high voltage is applied from the AC power supply 9 to the surface of the dielectric layer 4, a surface discharge 18 can be generated on the surface of the dielectric layer 4, and the surface discharge 18 generates ozone from the ozone raw material gas.
【0013】一対の電極2,3を構成する線状部材2
a,3aは通常50乃至100μmの間隔dで配置され
ており、各線状部材2a,3aは各々幅Wを有してい
る。この場合、交流電源9から高電圧を一対の電極2,
3に印加すると、誘電体層4の表面に高電界が発生して
線状部材2a,3a間で沿面放電18が発生するように
なっている(図2)。A linear member 2 forming a pair of electrodes 2 and 3
a, 3a are usually arranged at an interval d of 50 to 100 μm, and each of the linear members 2a, 3a has a width W. In this case, a high voltage is applied from the AC power supply 9 to the pair of electrodes 2,
3, a high electric field is generated on the surface of the dielectric layer 4, and a creeping discharge 18 is generated between the linear members 2a and 3a (FIG. 2).
【0014】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。Next, the operation of the present embodiment having the above configuration will be described.
【0015】まず、ガス入口15から原料ガス14がガ
ス空間1a内に導入され、また一対の電極2,3間に交
流電源9により高電圧が印加される。この場合、誘電体
層4の表面に高電界が発生して線状部材2a,3a間で
沿面放電18が発生するが、一対の電極2,3が誘電体
層4により被覆されているので、沿面放電18による一
対の電極2,3のスパッタ劣化がなく安定した動作が可
能になる。First, a source gas 14 is introduced into a gas space 1a from a gas inlet 15, and a high voltage is applied between a pair of electrodes 2 and 3 by an AC power supply 9. In this case, a high electric field is generated on the surface of the dielectric layer 4 and a creeping discharge 18 is generated between the linear members 2a and 3a. However, since the pair of electrodes 2 and 3 is covered with the dielectric layer 4, Stable operation is possible without sputter deterioration of the pair of electrodes 2 and 3 due to the creeping discharge 18.
【0016】沿面放電18中では、(1)式のように放
電で発生した電子eが酸素分子O2を解離して原子酸素
Oが発生する。その後、(2)式のように原子酸素Oは
他の酸素分子O2と結合し、オゾンO3が生成する。 e+O2 → e+O+O (1) O+O2+O2 → O3+O2 * (2) (2)式のO2 *はO+O2がO3に結合した際の余剰
のエネルギーをさらに他のO2分子が得たものである。In the creeping discharge 18, the electrons e generated by the discharge dissociate the oxygen molecules O2 and generate atomic oxygen O as shown in the equation (1). Then, (2) atoms of oxygen O combines with other oxygen molecules O 2 as type, ozone O 3 is produced. e + O 2 → e + O + O (1) O + O 2 + O 2 → O 3 + O 2 * (2) (2) equation O 2 * is more other O 2 molecules energy surplus when O + O 2 is bonded to O 3 I got it.
【0017】また、沿面放電18中では、(3)(4)
式に示すように、オゾンO3から酸素分子O2への逆反
応も生じる。 e+O3 → e+O+O2 (3) O+O3 →O2+O2 (4) このようにしてガス空間1a内で発生したオゾン16は
ガス出口17から流出する。In the creeping discharge 18, (3) and (4)
As shown in the equation, a reverse reaction from ozone O 3 to oxygen molecule O 2 also occurs. e + O 3 → e + O + O 2 (3) O + O 3 → O 2 + O 2 (4) The ozone 16 thus generated in the gas space 1 a flows out of the gas outlet 17.
【0018】高濃度オゾン発生のためには、電子eのエ
ネルギーは高いほうが望ましく、電子eのエネルギーは
電極構造、電極寸法により制御することができる。一対
の電極2,3の線状部材2a,3aの幅Wを200μm
以下に設定することにより、高濃度オゾンを発生させる
ことができ、特に電極幅Wは100μm以下にすること
が望ましい。In order to generate high-concentration ozone, it is desirable that the energy of the electron e is high. The energy of the electron e can be controlled by the electrode structure and the electrode dimensions. The width W of the linear members 2a, 3a of the pair of electrodes 2, 3 is 200 μm.
By setting as follows, high-concentration ozone can be generated. In particular, it is desirable that the electrode width W be 100 μm or less.
【0019】また、沿面放電18は交流電源9により発
生するため、誘電体板1の裏面に電界が発生し、誘電体
板1とヒートシンク6との間でも異常放電が発生する恐
れがある。これを絶縁するために、誘電体板1の厚さT
を一対の電極2,3の線状部材2a,3aの間隔dより
大きくすることで、誘電体板裏面での電界発生を抑え、
この異常放電を防ぐことができる。Further, since the creeping discharge 18 is generated by the AC power supply 9, an electric field is generated on the back surface of the dielectric plate 1, and an abnormal discharge may occur between the dielectric plate 1 and the heat sink 6. To insulate this, the thickness T of the dielectric plate 1
Is larger than the distance d between the linear members 2a and 3a of the pair of electrodes 2 and 3, thereby suppressing generation of an electric field on the back surface of the dielectric plate.
This abnormal discharge can be prevented.
【0020】ところで、沿面放電18は上述のように誘
電体層4の表面に発生するが、沿面放電18により発生
する熱を効率良く除去するためには、誘電体板1を冷却
することが、最も効率がよい冷却方法である。本実施の
形態では、図1および図2に示すように、誘電体板1の
背面にあるヒートシンク6を冷却水5により冷却するこ
とにより、誘電体板1をヒートシンク6により確実に冷
却することができる。この場合、誘電体板1はヒートシ
ンク6の上に設置されているため、たとえ誘電体板1が
破損しても冷却水5はヒートシンク6内の冷却管5a内
を流れるため、冷却の媒体である冷却水5等が漏れ出す
心配がなく、高い信頼性が得られる。したがって、冷却
水5による冷却効率を高め、沿面放電18内でのガス温
度を低く抑えることができる。このためオゾンの熱分解
を防止することにより、高濃度のオゾンを発生させるこ
とができる。The surface discharge 18 is generated on the surface of the dielectric layer 4 as described above. In order to efficiently remove the heat generated by the surface discharge 18, the dielectric plate 1 must be cooled. This is the most efficient cooling method. In this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, by cooling the heat sink 6 on the back surface of the dielectric plate 1 with the cooling water 5, the dielectric plate 1 can be reliably cooled by the heat sink 6. it can. In this case, since the dielectric plate 1 is installed on the heat sink 6, even if the dielectric plate 1 is damaged, the cooling water 5 flows through the cooling pipe 5a in the heat sink 6, and is a cooling medium. There is no fear of leakage of the cooling water 5 and the like, and high reliability can be obtained. Therefore, the cooling efficiency by the cooling water 5 can be increased, and the gas temperature in the creeping discharge 18 can be suppressed low. Therefore, by preventing the thermal decomposition of ozone, high-concentration ozone can be generated.
【0021】また、誘電体板1の一辺が60cmの場
合、各電極2,3の線状部材2a,3aは各々1000
本程度設けられている。さらに電極2,3に接続された
配線7を電極2,3と同一材料から同一方法で誘電体板
1上に設置することにより、配線7を用いて安定した電
圧供給が可能になる。また一対の電極2,3を誘電体層
4で被覆することにより電極2,3の絶縁も容易とな
る。また配線7の一部を誘電体板1の外周方向に突出
し、誘電体層4により被覆されていない配線取出部8を
形成し、配線取出部8に交流電源9に接続されたリード
線10をばね式圧着器11によって接続することによ
り、一対の電極2,3への電圧供給を容易に行なうこと
ができ、容易に信頼性が向上する。When one side of the dielectric plate 1 is 60 cm, the linear members 2a and 3a of the electrodes 2 and 3 are 1000
About this book is provided. Further, by providing the wiring 7 connected to the electrodes 2 and 3 from the same material and the same method as the electrodes 2 and 3 on the dielectric plate 1, stable voltage supply using the wiring 7 becomes possible. In addition, by covering the pair of electrodes 2 and 3 with the dielectric layer 4, the electrodes 2 and 3 can be easily insulated. Further, a part of the wiring 7 protrudes in the outer peripheral direction of the dielectric plate 1 to form a wiring extraction part 8 not covered with the dielectric layer 4, and the lead 10 connected to the AC power supply 9 is connected to the wiring extraction part 8. By connecting with the spring-type crimping device 11, the voltage can be easily supplied to the pair of electrodes 2 and 3, and the reliability is easily improved.
【0022】次に図3により、本発明の変形例について
説明する。図3に示す変形例は一対の電極2,3の線状
部材2a,3aをすべて等間隔ではなく、間隔dとこれ
より大きい間隔iにより配置したものであり、他は図1
および図2に示す実施の形態と略同一である。図3にお
いて、図1および図2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。Next, a modification of the present invention will be described with reference to FIG. In the modification shown in FIG. 3, the linear members 2a and 3a of the pair of electrodes 2 and 3 are not arranged at equal intervals, but are arranged at an interval d and an interval i larger than this.
And is substantially the same as the embodiment shown in FIG. In FIG. 3, the same portions as those of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted.
【0023】図3において、誘電体板1の厚さTを小さ
い方の間隔dより大きくすることにより、前述の異常放
電を防止できる。In FIG. 3, the abnormal discharge can be prevented by making the thickness T of the dielectric plate 1 larger than the smaller distance d.
【0024】図4により本発明の他の変形例について説
明する。図4において、ガラスからなる誘電体板1の表
面に銀ペースト等の導電材料をスクリーン印刷等により
製作された一方の電極2が設けられ、一方の電極2上に
中間誘電体層20を介して層状に配置された他方の電極
3が設けられている。さらに他方の電極3の上に誘電体
層4が被覆されている。他は図1に示すオゾン発生装置
と略同一である。図4において、図1および図2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。Referring to FIG. 4, another modification of the present invention will be described. In FIG. 4, one electrode 2 made of a conductive material such as silver paste by screen printing or the like is provided on the surface of a dielectric plate 1 made of glass, and an intermediate dielectric layer 20 is provided on one electrode 2 on the electrode 2. The other electrode 3 arranged in a layer is provided. Further, a dielectric layer 4 is coated on the other electrode 3. The rest is substantially the same as the ozone generator shown in FIG. In FIG. 4, the same portions as those of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted.
【0025】図4において一方の電極2と線状部材2a
と他方の電極3の線状部材3aとの間に交流電源9から
高電圧を印加すると、誘電体層4の表面に高電界が発生
して沿面放電が起こる。一方の電極2と、他方の電極3
はともに誘電体層4により被覆されているので、一方の
電極2と他方の電極3の放電によるスパッタ劣化がな
く、長寿命と高い信頼性を得られる。In FIG. 4, one electrode 2 and a linear member 2a
When a high voltage is applied from the AC power supply 9 to the surface of the dielectric layer 4 and a linear member 3a of the other electrode 3, a high electric field is generated on the surface of the dielectric layer 4 to cause a creeping discharge. One electrode 2 and the other electrode 3
Are covered with the dielectric layer 4, there is no spatter deterioration due to the discharge of the one electrode 2 and the other electrode 3, and a long life and high reliability can be obtained.
【0026】また、図4において、誘電体板1側の一方
の電極2とアース電位または低電位として用いることに
より、配線不良を防止することができる。In FIG. 4, by using one of the electrodes 2 on the dielectric plate 1 side as a ground potential or a low potential, wiring defects can be prevented.
【0027】[0027]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
大面積の電極をスクリーン印刷等の高精度の製作方法に
より均一に形成することにより、大容量の沿面放電を行
なうことができる。このことにより高濃度、かつ高効率
オゾン発生が可能となる。さらに、誘電体層で被覆する
ことにより、スパッタ劣化に起因する電極寿命の低下を
防止することができ、信頼性の高いオゾン発生装置を提
供することができる。As described above, according to the present invention,
By forming a large-area electrode uniformly by a high-precision manufacturing method such as screen printing, a large-capacity creeping discharge can be performed. This enables high-concentration and high-efficiency ozone generation. Furthermore, by covering with a dielectric layer, it is possible to prevent a decrease in electrode life due to sputter deterioration, and to provide a highly reliable ozone generator.
【図1】本発明による沿面放電オゾン発生装置の一実施
の形態を示す図。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a surface discharge ozone generator according to the present invention.
【図2】電極の構成を説明する図。FIG. 2 illustrates a structure of an electrode.
【図3】本発明によるオゾン発生装置の変形例を示す
図。FIG. 3 is a diagram showing a modified example of the ozone generator according to the present invention.
【図4】本発明によるオゾン発生装置の他の変形例を示
す図。FIG. 4 is a diagram showing another modified example of the ozone generator according to the present invention.
1 誘電体板 2,3 電極 2a,3a 線状部材 4 誘電体層 6 ヒートシンク 9 交流電源 13 ガスガイド 18 沿面放電 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Dielectric plate 2, 3 Electrode 2a, 3a Linear member 4 Dielectric layer 6 Heat sink 9 AC power supply 13 Gas guide 18 Surface discharge
フロントページの続き (72)発明者 小 林 伸 次 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 CC02 CC07 CC12 CC16Continued on the front page (72) Inventor Shinji Kobayashi 2-1 Ukishima-cho, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Toshiba Hamakawasaki Plant (72) Inventor Ichiro Yamanashi 1-Toshiba-cho, Fuchu-shi, Tokyo Toshiba Fuchu Plant (72) Inventor Yuji Okita 2-24-24 Harumi-cho, Fuchu-shi, Tokyo Toshiba FA System Engineering Co., Ltd. F-term (reference) 4G042 CA01 CC02 CC07 CC12 CC16
Claims (6)
層と、を備えたことを特徴とするオゾン発生装置。1. A dielectric plate, comprising: a pair of electrodes provided on one surface of a dielectric plate; and a dielectric layer provided on one surface of the dielectric plate to cover the pair of electrodes. Ozone generator.
をあけて配置されたガイド板と、 誘電体板の他面に固定された冷却板と、を更に備えたこ
とを特徴とする請求項1記載のオゾン発生装置。2. The apparatus according to claim 1, further comprising: a guide plate disposed on one surface of the dielectric plate at a predetermined distance from the one surface; and a cooling plate fixed to the other surface of the dielectric plate. The ozone generator according to claim 1.
の電極の線状部材と他方の電極の線状部材は交互に一定
間隔で配置されていることを特徴とする請求項1記載の
オゾン発生装置。3. A pair of electrodes each comprising a linear member, wherein the linear members of one electrode and the linear members of the other electrode are alternately arranged at a constant interval. Ozone generator.
きいことを特徴とする請求項3記載のオゾン発生装置。4. The ozone generator according to claim 3, wherein the thickness of the dielectric plate is larger than the distance between the linear members.
部材は、いずれも200μm以下の幅を有していること
を特徴とする請求項3記載のオゾン発生装置。5. The ozone generator according to claim 3, wherein each of the linear member of one electrode and the linear member of the other electrode has a width of 200 μm or less.
に設けられ、 一方の電極と他方の電極との間に中間誘電体層が介在さ
れていることを特徴とする請求項1記載のオゾン発生装
置。6. The dielectric plate according to claim 1, wherein one electrode and the other electrode are provided in a layer shape, and an intermediate dielectric layer is interposed between the one electrode and the other electrode. The ozone generator according to the above.
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