JP2000086208A - オゾン発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パルスパワー電源とオゾン発生器とを結ぶ高
圧ケーブルにノイズが生じて外部に伝播するのを防止す
る。 【解決手段】 オゾン発生器２７とパルスパワー電源２
０とをケーブル１６を介して接続したオゾン発生装置に
おいて、ケーブル１６を囲繞するシールド管２２を設け
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装置に関
し、電磁ノイズの発生を抑制するようにしたものであ
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５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６に示すパルスパワー式のオ
ゾン発生装置が提案されている。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
間に高電圧ケーブルを介してパルスパワー電源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。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、パルスパワ
ー電源の出力は急峻なパルスであるために高周波成分が
多く、負荷であるオゾン発生器に電磁ノイズを発生しや
すい。また、負荷の中を迷走する電流の影響を受けてパ
ルスパワー電源が動作不安定になることもある。特に、
パルスパワー電源とオゾン発生器とを結ぶ高電圧ケーブ
ルには強力な高周波電流が流れ、このためにノイズが外
部に発散される。

【００１１】そこで本発明は、斯かる問題を解決したオ
ゾン発生装置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】斯かる目的を達成するた
めの請求項１に係るオゾン発生装置の構成は、接地側電
極と高圧側電極とを有するオゾン発生器と、パルスパワ
ー電源とを、高電圧ケーブルを介して接続したオゾン発
生装置において、前記高電圧ケーブルを囲繞するシール
ド管を設けたことを特徴とし、請求項２に係るオゾン発
生装置の構成は、前記オゾン発生器とパルスパワー電源
とを直接に結合し、オゾン発生器における接地側電極等
を収容した容器の一部を前記シールド管として兼用した
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装
置の実施の形態を説明する。

【００１４】（ａ）実施の形態１ 図１に示すように、圧力容器８の内部に一対の支持板９
ａ，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。一対の支持板９ａ，９ｂにおける夫々の
外側には、絶縁板１１ａ，１１ｂ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，１
１ｂに支持されている。

【００１５】圧力容器８には導入端子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
導入端子１５に接続されている。そして、オゾン発生器
２７の導入端子１５とパルスパワー電源２０の導入端子
２１とがケーブル１６を介して接続されている。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。

【００１６】圧力容器８からなるオゾン発生器２７とパ
ルスパワー電源２０とを接続するケーブル１６が露出す
ると、オゾン発生器２７に電磁ノイズが発生しやすい。
このため、ケーブル１６を囲繞するシールド管２２が設
けられ、その両端がパルスパワー電源２０，圧力容器８
に図示しないボルト等を介して結合されている。シール
ド管２２としては、珪素鋼板などの磁性体、銅などの良
導体、又はこれらを組み合わせた材料によって形成され
ている。

【００１７】次に、斯かるオゾン発生装置の作用を説明
する。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、接地側電極１０と高圧側電極１３との放電ギャッ
プで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。生成されたオゾンは、排出口１８から圧力
容器８の外部へ排出される。高電圧のケーブル１６から
ノイズが発散されるが、シールド管２２が電磁シールド
の役割を果たすことから、ノイズが外部に伝播すること
はない。

【００１８】このほか、図１（ｂ）に示すように、電流
リターン用のケーブルを設けることができる。図のよう
に圧力容器８の左下の壁面に導入端子２３が取り付けら
れ、接地側電極１０とパルスパワー電源２０の右下に取
り付けられた導入端子２４とがケーブル２５，２６と導
入端子２３とを介して接続されている。パルスパワー電
源２０からの電流は、矢印で示すようにケーブル１６，
１４→高圧側電極１３→接地側電極１０→ケーブル２
５，２６の順に流れる。

【００１９】その他の構成，作用は図１（ａ）の場合と
同じなので説明を省略する。

【００２０】（ｂ）実施の形態２ 次に、実施の形態２について説明する。この実施の形態
は、実施の形態１におけるシールド管を省略し、圧力容
器をパルスパワー電源に直結したものである。

【００２１】図２を図１と比較すればわかるように、圧
力容器８の左側の壁面が削除され、フランジ部８ａが図
示しないボルト等を介して気密にパルスパワー電源２０
に結合されている。そして、ケーブル１６及び導入端子
１５が省略され、高圧側電極１３がケーブル１４を介し
て直接に、パルスパワー電源２０の導入端子２１に接続
されている。

【００２２】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。

【００２３】図２（ｂ）のオゾン発生装置は、電流リタ
ーン用のケーブルを設けたものであり、図１（ｂ）と対
応する。図のように図２（ａ）に加えて、パルスパワー
電源２０に取り付けられた導入端子２４と接地側電極１
０とがケーブル２５を介して接続されている。

【００２４】その他の構成，作用は図１（ｂ）の場合と
略同じなので、説明を省略する。

【００２５】（ｃ）実施の形態３ 次に、実施の形態３を説明する。図１（ａ），（ｂ）は
接地側電極１０，高圧側電極１３の組み合わせが単一の
単管構造であるが、実施の形態３は多管構造にしたもの
であり、図３（ａ），（ｂ）に示す。

【００２６】斯かるオゾン発生装置では、導入口１７か
ら供給された原料ガスが複数の接地側電極１０の内部を
同時に流れ、複数ケ所で同時にオゾンガスが生成され
る。その他の作用は実施の形態１と同じなので、説明を
省略する。

【００２７】（ｄ）実施の形態４ 最後に、実施の形態４を説明する。図２（ａ），（ｂ）
は接地側電極１０，高圧側電極１３の組み合わせが単一
の単管構造であるが、実施の形態４は多管構造にしたも
のであり、図４（ａ），（ｂ）に示す。

【００２８】作用は実施の形態３と略同じなので、説明
を省略する。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明からわかるように、請求項
１，２に係るオゾン発生装置によればオゾン発生器とパ
ルスパワー電源とを接続する高電圧ケーブルをシールド
管又は容器により電磁シールドしたので、高電圧ケーブ
ルから発散されるノイズが外部へ伝播するのを防止で
き、ノイズの発散を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるオゾン発生装置の実施の形態１を
示す構成図。

【図２】本発明によるオゾン発生装置の実施の形態２を
示す構成図。

【図３】本発明によるオゾン発生装置の実施の形態３を
示す構成図。

【図４】本発明によるオゾン発生装置の実施の形態４を
示す構成図。

【図５】無声放電式のオゾン発生装置を示す構成図。

【図６】パルスパワー式の従来のオゾン発生装置を示す
構成図。

【符号の説明】

８…圧力容器 １０…接地側電極 １３…高圧側電極 １６…ケーブル ２０…パルスパワー電源 ２２…シールド管 ２７…オゾン発生器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 接地側電極と高圧側電極とを有するオゾ
   ン発生器と、パルスパワー電源とを、高電圧ケーブルを
   介して接続したオゾン発生装置において、 前記高電圧ケーブルを囲繞するシールド管を設けたこと
   を特徴とするオゾン発生装置。
2. 【請求項２】 前記オゾン発生器とパルスパワー電源と
   を直接に結合し、オゾン発生器における接地側電極等を
   収容した容器の一部を前記シールド管として兼用した請
   求項１に記載のオゾン発生装置。