JP2000086205A - オゾン発生器 - Google Patents
オゾン発生器Info
- Publication number
- JP2000086205A JP2000086205A JP10263800A JP26380098A JP2000086205A JP 2000086205 A JP2000086205 A JP 2000086205A JP 10263800 A JP10263800 A JP 10263800A JP 26380098 A JP26380098 A JP 26380098A JP 2000086205 A JP2000086205 A JP 2000086205A
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- JP
- Japan
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- ozone
- pressure
- side electrode
- atm
- electrode
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 パルスパワー式のオゾン発生器を小形化す
る。 【解決手段】 原料ガスを導入する導入口１７とオゾン
を排出する排出口１８とを有する圧力タンク８内に接地
側電極１０と高圧側電極１３とを設け、圧力タンク８内
の圧力を例えば、絶縁圧５気圧に加圧することにより接
地側電極１０の内径寸法Ｄを１気圧の場合の６０ｍｍか
ら１０ｍｍに小さくし、これにより圧力タンク８を小形
化する。
る。 【解決手段】 原料ガスを導入する導入口１７とオゾン
を排出する排出口１８とを有する圧力タンク８内に接地
側電極１０と高圧側電極１３とを設け、圧力タンク８内
の圧力を例えば、絶縁圧５気圧に加圧することにより接
地側電極１０の内径寸法Ｄを１気圧の場合の６０ｍｍか
ら１０ｍｍに小さくし、これにより圧力タンク８を小形
化する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はオゾン発生器に関
し、オゾン発生器を小形化したものである。
し、オゾン発生器を小形化したものである。
【０００２】
【従来の技術】オゾンは極めて強い酸化力を有するた
め、殺菌や脱臭あるいは脱色の目的で使用される。この
ため、上下水道処理や屎尿処理などにオゾンが用いられ
る。この場合、高濃度であって大量のオゾンが要求され
るため、無声放電式によって生成するのが一般的であ
る。
め、殺菌や脱臭あるいは脱色の目的で使用される。この
ため、上下水道処理や屎尿処理などにオゾンが用いられ
る。この場合、高濃度であって大量のオゾンが要求され
るため、無声放電式によって生成するのが一般的であ
る。
【０００３】無声放電式によるオゾンの生成の原理は、
原料ガスとしての空気又は酸素から電気化学的にオゾン
を生成するものであり、図３に示すように空隙を介して
一対の誘電体１を設け、夫々の誘電体１に固着した高電
圧電極２にＡＣ又は高周波の高電圧電源３を接続して構
成されている。
原料ガスとしての空気又は酸素から電気化学的にオゾン
を生成するものであり、図３に示すように空隙を介して
一対の誘電体１を設け、夫々の誘電体１に固着した高電
圧電極２にＡＣ又は高周波の高電圧電源３を接続して構
成されている。
【０００４】しかし、無声放電式はオゾンの生成効率が
悪く、生成したオゾンのコストを押し上げている。つま
り、単位体積当たりのオゾンを得るのに必要な電力は、
理論値が１．２ｋＷｈ／ｋｇ−Ｏ3であるのに対し、現
実には１４ｋＷｈ／ｋｇ−Ｏ3程度が必要であり、消費
電力の数％がオゾンの生成に使われているに過ぎず、大
部分が排熱として消費される。オゾン生成の効率は放電
エネルギー，放電の形状，温度，圧力に大きく依存する
ので、 （１）電極及び誘電体の形状 （２）印加電圧及び周波数 （３）反応空間の冷却 を適正化する改良が従来から行われている。しかしなが
ら、放電消費電力の飛躍的な向上はみられない。
悪く、生成したオゾンのコストを押し上げている。つま
り、単位体積当たりのオゾンを得るのに必要な電力は、
理論値が１．２ｋＷｈ／ｋｇ−Ｏ3であるのに対し、現
実には１４ｋＷｈ／ｋｇ−Ｏ3程度が必要であり、消費
電力の数％がオゾンの生成に使われているに過ぎず、大
部分が排熱として消費される。オゾン生成の効率は放電
エネルギー，放電の形状，温度，圧力に大きく依存する
ので、 （１）電極及び誘電体の形状 （２）印加電圧及び周波数 （３）反応空間の冷却 を適正化する改良が従来から行われている。しかしなが
ら、放電消費電力の飛躍的な向上はみられない。
【０００５】このため、図４に示すパルスパワー式のオ
ゾン発生器が提案されている。これは、筒状の接地側電
極４の軸心位置に高圧側電極５を配置し、双方の電極間
にパルスパワー電源６を接続したものである。ここで、
高圧側電極５の両端は、接地側電極４の両端近傍に配置
された図示しない一対の絶縁板を介して支持されてい
る。パルスパワー電源６は立ち上がりが急峻で持続時間
の短いパルスを双方の電極間に供給する。このようなイ
ンパルスを供給すると放電空間である接地側電極４の内
部に均一な非平衡プラズマ放電が行われる。このため、
接地側電極４の左側から原料ガスを供給すると、右側か
らオゾンガスが排出される。
ゾン発生器が提案されている。これは、筒状の接地側電
極４の軸心位置に高圧側電極５を配置し、双方の電極間
にパルスパワー電源６を接続したものである。ここで、
高圧側電極５の両端は、接地側電極４の両端近傍に配置
された図示しない一対の絶縁板を介して支持されてい
る。パルスパワー電源６は立ち上がりが急峻で持続時間
の短いパルスを双方の電極間に供給する。このようなイ
ンパルスを供給すると放電空間である接地側電極４の内
部に均一な非平衡プラズマ放電が行われる。このため、
接地側電極４の左側から原料ガスを供給すると、右側か
らオゾンガスが排出される。
【０００６】工業的に要求される高濃度オゾンを得るた
めには、オゾンの生成を増すと同時に分解を減らして平
衡状態でのオゾン濃度を引き上げる必要がある。オゾン
の生成には第一反応として酸素分子を解離してＯ原子を
生成する必要があり、それに十分なエネルギーの電子が
まず必要である。続いてＯ原子からオゾンを生成する反
応と生成されたオゾンが再び分解する反応は同時に進行
するが、いずれの反応に傾くかは温度に依存する。そし
て、温度の低い方が化学平衡が生成側に傾いて高濃度の
オゾンが生成できるので、ガス温度の低いことが必要で
ある。
めには、オゾンの生成を増すと同時に分解を減らして平
衡状態でのオゾン濃度を引き上げる必要がある。オゾン
の生成には第一反応として酸素分子を解離してＯ原子を
生成する必要があり、それに十分なエネルギーの電子が
まず必要である。続いてＯ原子からオゾンを生成する反
応と生成されたオゾンが再び分解する反応は同時に進行
するが、いずれの反応に傾くかは温度に依存する。そし
て、温度の低い方が化学平衡が生成側に傾いて高濃度の
オゾンが生成できるので、ガス温度の低いことが必要で
ある。
【０００７】このようなガス温度の低い条件を満たすの
が非平衡プラズマである。非平衡プラズマでは質量の小
さい電子のみが電界から高エネルギーを得て電子温度が
高くなるが、分子・イオンは電界の急激な変化に追従で
きないために低エネルギーのガス温度が低い状態にあ
る。このため、非平衡プラズマを利用することにより、
効率よくオゾンを生成できる。
が非平衡プラズマである。非平衡プラズマでは質量の小
さい電子のみが電界から高エネルギーを得て電子温度が
高くなるが、分子・イオンは電界の急激な変化に追従で
きないために低エネルギーのガス温度が低い状態にあ
る。このため、非平衡プラズマを利用することにより、
効率よくオゾンを生成できる。
【０００８】無声放電式も非平衡プラズマを利用してい
るのであるが、無声放電は微小ストリーマ放電の集合な
ので電子密度が均一ではない。そのため、エネルギーが
注入されているスポットではＯ原子の生成に必要な電子
密度が集中しているが、同時にガス温度もスポット的に
高くなっているため、化学平衡がオゾンの生成に大きく
傾きにくい。そのため、全体としてはオゾン生成効率が
向上しない。
るのであるが、無声放電は微小ストリーマ放電の集合な
ので電子密度が均一ではない。そのため、エネルギーが
注入されているスポットではＯ原子の生成に必要な電子
密度が集中しているが、同時にガス温度もスポット的に
高くなっているため、化学平衡がオゾンの生成に大きく
傾きにくい。そのため、全体としてはオゾン生成効率が
向上しない。
【０００９】これに対し、パルスパワー式を使った放電
は反応空間に均一に起こり、ガス温度の高いスポットは
存在しないので、非平衡プラズマの特性を有効に利用す
ることができる。そのため、消費電力を低く押えること
ができる。
は反応空間に均一に起こり、ガス温度の高いスポットは
存在しないので、非平衡プラズマの特性を有効に利用す
ることができる。そのため、消費電力を低く押えること
ができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところが、パルスパワ
ー式のオゾン発生器は、コロナ放電を利用しているた
め、必然的にある程度以上に大きいギャップが必要とな
り、無声放電式のオゾン発生器に比べて放電ギャップが
大きいのでオゾン発生器自体も大形化する。
ー式のオゾン発生器は、コロナ放電を利用しているた
め、必然的にある程度以上に大きいギャップが必要とな
り、無声放電式のオゾン発生器に比べて放電ギャップが
大きいのでオゾン発生器自体も大形化する。
【００１１】一方、放電ギャップを単に縮めるだけで
は、グロー状のコロナ放電がアーク放電に移行してしま
うため、オゾンが有効に生成されないことになる。つま
り、小形化を図ることはできない。
は、グロー状のコロナ放電がアーク放電に移行してしま
うため、オゾンが有効に生成されないことになる。つま
り、小形化を図ることはできない。
【００１２】そこで本発明は、斯る課題を解決したオゾ
ン発生器を提供することを目的とする。
ン発生器を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】斯る目的を達成するため
の請求項１にかかるオゾン発生器の構成は、筒状の接地
側電極の軸心位置に高圧側電極を配置し、パルス幅が短
くかつ立ち上りの急峻な高電圧パルスを前記双方の電極
間に高い繰り返し数で印加するとともに接地側電極の内
部へ原料ガスを送り込むように構成したオゾン発生器に
おいて、前記接地側電極の内部の圧力を、絶対圧１気圧
より大きく１０気圧以下に設定したことを特徴とする。
の請求項１にかかるオゾン発生器の構成は、筒状の接地
側電極の軸心位置に高圧側電極を配置し、パルス幅が短
くかつ立ち上りの急峻な高電圧パルスを前記双方の電極
間に高い繰り返し数で印加するとともに接地側電極の内
部へ原料ガスを送り込むように構成したオゾン発生器に
おいて、前記接地側電極の内部の圧力を、絶対圧１気圧
より大きく１０気圧以下に設定したことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明によるオゾン発生器
の実施の形態を説明する。
の実施の形態を説明する。
【００１５】（ａ）実施の形態１ 図１に示すように、電磁シールドを兼ねる圧力容器８の
内部に一対の支持板９ａ，９ｂを介して筒状の接地側電
極１０の両端近傍が支持されている。この接地側電極１
０の内径寸法Ｄは１０ｍｍとなっている。一対の支持板
９ａ，９ｂにおける夫々の外側には、絶縁板１１ａ，１
１ｂが、夫々複数の絶縁性の支持棒１２を介して相互に
略平行に取り付けられている。そして、接地側電極１０
の軸心位置に配置したロッド状の高圧側電極１３の両端
が一対の絶縁板１１ａ，１１ｂに支持されている。
内部に一対の支持板９ａ，９ｂを介して筒状の接地側電
極１０の両端近傍が支持されている。この接地側電極１
０の内径寸法Ｄは１０ｍｍとなっている。一対の支持板
９ａ，９ｂにおける夫々の外側には、絶縁板１１ａ，１
１ｂが、夫々複数の絶縁性の支持棒１２を介して相互に
略平行に取り付けられている。そして、接地側電極１０
の軸心位置に配置したロッド状の高圧側電極１３の両端
が一対の絶縁板１１ａ，１１ｂに支持されている。
【００１６】圧力容器８には電流端子１５が気密に貫通
して設けられ、高圧側電極１３はケーブル１４を介して
電流端子１５に接続され、電流端子１５はケーブル１６
を介して図示しないパルスパワー電源に接続されてい
る。そして、圧力容器８における一端側の上部には原料
ガスを導入する導入口１７が形成される一方、他方側の
上部にはオゾンガスを排出する排出口１８が形成されて
いる。このほか、一対の支持板９ａ，９ｂで囲まれた部
分には冷却水１９が循環して流れるようになっている。
して設けられ、高圧側電極１３はケーブル１４を介して
電流端子１５に接続され、電流端子１５はケーブル１６
を介して図示しないパルスパワー電源に接続されてい
る。そして、圧力容器８における一端側の上部には原料
ガスを導入する導入口１７が形成される一方、他方側の
上部にはオゾンガスを排出する排出口１８が形成されて
いる。このほか、一対の支持板９ａ，９ｂで囲まれた部
分には冷却水１９が循環して流れるようになっている。
【００１７】次に、斯るオゾン発生器の作用を説明す
る。圧力容器８の内部であって冷却水１９が満たされた
部分以外の内圧が、絶対圧１気圧よりも大きく１０気圧
以下の本実施の形態では５気圧に設定されている。この
状態でも圧力容器８，接地側電極１０，電流端子１５は
十分に耐えるように耐圧構造になっている。
る。圧力容器８の内部であって冷却水１９が満たされた
部分以外の内圧が、絶対圧１気圧よりも大きく１０気圧
以下の本実施の形態では５気圧に設定されている。この
状態でも圧力容器８，接地側電極１０，電流端子１５は
十分に耐えるように耐圧構造になっている。
【００１８】このように圧力容器８の内圧を従来の１気
圧から５気圧まで大きくし、導入口１７から原料ガスを
供給しながらパルス幅の短くかつ立ち上りの急峻な高電
圧パルスを高い繰り返し数で接地側電極１０と高圧側電
極１３との間に印加すると、Ｄ＝１０ｍｍ（従来はＤ＝
６０ｍｍ）であって接地側電極１０と高圧側電極１３と
の放電ギャップが従来の１／５程度に小さくてもコロナ
放電が安定して行われ、このコロナ放電を電気化学的に
利用して原料ガスからのオゾンの生成が円滑に行われ
る。
圧から５気圧まで大きくし、導入口１７から原料ガスを
供給しながらパルス幅の短くかつ立ち上りの急峻な高電
圧パルスを高い繰り返し数で接地側電極１０と高圧側電
極１３との間に印加すると、Ｄ＝１０ｍｍ（従来はＤ＝
６０ｍｍ）であって接地側電極１０と高圧側電極１３と
の放電ギャップが従来の１／５程度に小さくてもコロナ
放電が安定して行われ、このコロナ放電を電気化学的に
利用して原料ガスからのオゾンの生成が円滑に行われ
る。
【００１９】（ｂ）実施の形態２ 次に、実施の形態２を説明する。実施の形態２は、図１
において単一であった接地側電極１０と高圧側電極１３
との組み合わせを複数設けて多管構造としたものであ
る。
において単一であった接地側電極１０と高圧側電極１３
との組み合わせを複数設けて多管構造としたものであ
る。
【００２０】その他の構成，作用は実施の形態１と同じ
なので、説明を省略する。
なので、説明を省略する。
【００２１】なお、高圧側電極の形状は任意に設定する
ことができる。例えば外径寸法を５ｍｍとして中空にす
ることもできる。
ことができる。例えば外径寸法を５ｍｍとして中空にす
ることもできる。
【００２２】
【発明の効果】以上の説明からわかるように、請求項１
に係るオゾン発生器によれば、接地側電極の内部の圧力
を絶対圧１気圧よりも大きく１０気圧以下の範囲に設定
したので、グロー状のコロナ放電をアーク放電に移行さ
せることなく、接地側電極の内径寸法を従来よりも小さ
くしてオゾン発生器を小形化することができる。
に係るオゾン発生器によれば、接地側電極の内部の圧力
を絶対圧１気圧よりも大きく１０気圧以下の範囲に設定
したので、グロー状のコロナ放電をアーク放電に移行さ
せることなく、接地側電極の内径寸法を従来よりも小さ
くしてオゾン発生器を小形化することができる。
【図１】本発明によるオゾン発生器の実施の形態１を示
す構成図。
す構成図。
【図２】本発明によるオゾン発生器の実施の形態２を示
す構成図。
す構成図。
【図３】従来の無声放電式のオゾン発生器の構成図。
【図４】従来のパルスパワー式のオゾン発生器の構成
図。
図。
８…圧力容器 １０…接地側電極 １３…高圧側電極
Claims (1)
- 【請求項１】 筒状の接地側電極の軸心位置に高圧側電
極を配置し、パルス幅が短くかつ立ち上りの急峻な高電
圧パルスを前記双方の電極間に高い繰り返し数で印加す
るとともに接地側電極の内部へ原料ガスを送り込むよう
に構成したオゾン発生器において、 前記接地側電極の内部の圧力を、絶対圧１気圧より大き
く１０気圧以下に設定したことを特徴とするオゾン発生
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10263800A JP2000086205A (ja) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | オゾン発生器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10263800A JP2000086205A (ja) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | オゾン発生器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000086205A true JP2000086205A (ja) | 2000-03-28 |
Family
ID=17394438
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10263800A Pending JP2000086205A (ja) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | オゾン発生器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000086205A (ja) |
-
1998
- 1998-09-18 JP JP10263800A patent/JP2000086205A/ja active Pending
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