JP2000086207A - オゾン発生器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パルスパワー式のオゾン発生器の取り扱い性
及び作業性を向上させる。 【解決手段】 原料ガスを導入するための導入管１１ａ
を有する導入容器１１と、オゾンガスを排出するための
排出管１２ａを有する排出容器１２とを複数の接地側導
体１３を介して連通させ、夫々の接地側導体１３の軸心
位置には図示しない高圧側電極を設けて電極ユニット９
を構成し、筐体の内部に１又は２以上の電極ユニット９
を収容してオゾン発生器を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はオゾン発生器に関
し、複数の筒状の接地側電極等をユニット化してユニッ
ト電極にしたものである。

【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。

【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６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。

【０００５】このため、図７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。

【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。

【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。

【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。

【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。このパルスパワー式オゾン発生器は、図７に
示す接地側電極４等を多数設けた多管構造にするのが性
能上好ましい。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、多管構造で
あるために多数の管材を扱うことになり、取り扱い性及
び作業性が好ましくないだけでなく、オゾン発生器の製
造のための工数も多くかかる。

【００１１】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。

【００１２】

【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に係るオゾン発生器の構成は、原料ガスを導
入するための導入口を有する導入容器と、オゾンガスを
排出するための排出口を有する排出容器と、導入容器と
排出容器とを連通させる複数の筒状の接地側電極と、夫
々の接地側電極の軸心位置に配置された高圧側電極とで
電極ユニットを構成し、単一の筐体の内部に一又は２以
上の電極ユニットを収容し、夫々の電極ユニットにおけ
る導入容器の導入口どうし及び排出容器の排出口どうし
を連通させたことを特徴とする。

【００１３】

【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。

【００１４】（ａ）実施の形態１ 本発明によるオゾン発生器の構成図を図２に示す。図の
ように、筐体８の内部に本実施の形態では１６個の電極
ユニット９が収容され、これらの電極ユニット９を冷却
するために冷却水を循環させるための給水口１０ａと排
水口１０ｂとが設けられている。

【００１５】夫々の電極ユニット９の構成を図１に示
す。図のように、四角形のタンクである導入容器１１と
排出容器１２とが設けられる。導入容器１１には、原料
ガスを内部へ導入するための導入管１１ａが一方の面に
結合され、他方の面には１６個の連通孔が略等間隔に設
けられる。排出容器１２には１６個の連通孔が導入容器
１１と対向する面に形成されている。そして、導入容器
１１と排出容器１２とに形成された連通孔のうちの右下
の隅部のものを除いたものに１５本の円筒形の接地側電
極１３の両端が夫々嵌合され、気密に結合されている。
夫々の接地側電極１３の軸心位置には、図７と同様にし
て高圧側電極（図示せず）が配置されている。夫々の接
地側電極１３内で生成されたオゾンを導入管１１ａと同
一方向へ引き出すため、導入容器１１に形成された１６
個の連通孔のうちの残りの右下のものを利用して導入容
器１１を気密に貫通する排出管１２ａの一端が排出容器
１２に形成された１６個の連通孔のうちの残りの右下の
ものに気密結合されている。

【００１６】以上のようにして構成された電極ユニット
９における導入容器１１には取付板１４が取り付けら
れ、導入容器１１，排出容器１２の外周には図２に示す
ようにパネルが巻回されている。図２に示すように１６
個の電極ユニット９における導入管１１ａがひとつにま
とめられて導入管１１ｃに接続される一方、排出管１２
ａがひとつにまとめられて排出管１２ｃに接続されてい
る。

【００１７】次に、斯るオゾン発生器の作用を説明す
る。図２において、導入管１１ｃから原料ガスを送る
と、１６個の電極ユニット９における夫々の導入管１１
ａから夫々の導入容器１１内へ原料ガスが流入し、導入
容器１１から１５本の接地側電極１３の内部へ流れる。
接地側電極１３及び高圧側電極はパルスパワー電源に接
続されており、パルス幅が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印加した際に、双方の電
極間に生じる放電を電気化学的に利用して原料ガスから
オゾンガスが生成される。接地側電極１３内で生成され
たオゾンガスは排出容器１２内に集められ、夫々の排出
管１２ａから排出管１２ｃを介して排出される。

【００１８】（ｂ）実施の形態２，３，４ 次に、実施の形態２，３，４について説明する。まず、
実施の形態２を図３に基づいて説明する。これは、電極
ユニット９を片持ち式に取り付けたものである。図のよ
うに筐体１５の中に支持板１６が鉛直方向に沿って取り
付けられ、支持板１６に取付板１４の部分を結合するこ
とによって電極ユニット９が取り付けられている。

【００１９】次に、実施の形態３を図４に基づいて説明
する。これは、支持板１６を水平配置して電極ユニット
９を縦置き式に取り付けたものである。

【００２０】最後に、実施の形態４を図５に基づいて説
明する。これは、実施の形態３で示したオゾン発生器を
床面１７の下へ埋め込んで縦置き埋設式に取り付けたも
のである。

【００２１】なお、オゾン発生器の略半分位を埋設する
ようにしてもよい。

【００２２】実施の形態２，３，４におけるその他の構
成，作用は実施の形態１と略同じなので、説明を省略す
る。

【００２３】

【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、複数の接地側電極等を設
けた電極ユニットを構成し、筐体の内部に１又は２以上
の電極ユニットを収容してオゾン発生器を構成したの
で、ユニットごとに電極ユニットを製造することができ
る。従って、複数の管材をバラで扱う従来の構成のオゾ
ン発生器に比べて煩雑さが解消され、オゾン発生器の生
産が容易になる。また、点検等の場合における接地側電
極の取り扱いが容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るオゾン発生器を構成する電極ユニ
ットの斜視図。

【図２】本発明に係るオゾン発生器の実施の形態１を示
す斜視図。

【図３】本発明に係るオゾン発生器の実施の形態２を示
す断面図。

【図４】本発明に係るオゾン発生器の実施の形態３を示
す断面図。

【図５】本発明に係るオゾン発生器の実施の形態４を示
す断面図。

【図６】無声放電式のオゾン発生器の構成図。

【図７】従来のパルスパワー式のオゾン発生器の構成
図。

【符号の説明】

９…電極ユニット １１…導入容器 １１ａ…導入管 １２…排出容器 １２ａ…排出管 １３…接地側電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原料ガスを導入するための導入口を有す
   る導入容器と、オゾンガスを排出するための排出口を有
   する排出容器と、導入容器と排出容器とを連通させる複
   数の筒状の接地側電極と、夫々の接地側電極の軸心位置
   に配置された高圧側電極とで電極ユニットを構成し、 単一の筐体の内部に一又は２以上の電極ユニットを収容
   し、夫々の電極ユニットにおける導入容器の導入口どう
   し及び排出容器の排出口どうしを連通させたことを特徴
   とするオゾン発生器。