JP2000095507A - オゾン発生器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 放電によるノイズの発生を抑制する。 【解決手段】 圧力容器８の内部に一対の支持板９ａ，
９ｂを介して接地側電極１０を支持し、その軸心位置に
高圧側電極１３を配置し、高圧側電極１３をケーブル１
４，１６を介してパルスパワー電源に接続し、接地側電
極１０はリターン電流用のケーブル２１を介してパルス
パワー電源に接続し、圧力容器８には電流が流れないよ
うにする。

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、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７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８に示すパルスパワー式オゾ
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
インパルス電源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支持板を介して支持されている。イ
ンパルス電源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
ー電源の出力は急激なパルスであるために高周波成分が
多く、オゾン発生器の周辺に電磁ノイズを発散しやす
い。また、オゾン発生器の中を迷走する電流の影響を受
けてパルスパワー電源の動作が不安定になることもあ
る。従って、オゾン発生器の側で構造的にノイズの発生
を抑制することが必要である。

【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、圧力容器の内
部に一対の支持部材を介して筒状の接地側電極の両端近
傍を支持し、接地側電極の軸心位置に高圧側電極を配置
し、導入端子を介して圧力容器を貫通するケーブルによ
り高圧側電極をパルスパワー電源に接続する一方、接地
側電極をパルスパワー電源に接続する構成のオゾン発生
器において、前記接地側電極からパルスパワー電源へ戻
るリターン電流の経路として、前記圧力容器が略含まれ
ないように構成したことを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】まず、オゾン発生器の基本形態を
説明する。

【００１４】図６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。一対
の支持板９ａ，９ｂにおける夫々の外側には、絶縁板１
１ａ，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１
３の両端が一対の絶縁板１１ａ，１１ｂに支持されてい
る。

【００１５】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
を介してパルスパワー電源２０に接続されている。ま
た、パルスパワー電源２０のピーキングコンデンサ（Ｃ
ｐ）の接地側の電極と圧力容器８とがケーブル２１を介
して接続されている。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。

【００１６】斯るオゾン発生器では、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。

【００１７】図６では、高周波成分を含む負荷電流の一
部が接地側電極１０から支持板９ａ，９ｂを介して圧力
容器８へ流れるためにノイズが発生する。本発明は、負
荷電流が圧力容器８へ流れにくいか又は全く流れないよ
うにして、圧力容器に十分なシールド効果をもたせ、放
電によるノイズの発生を抑制するものである。

【００１８】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。なお、この実施の形態は図６の基本形
態の一部を改良したものなので、同一部分には同一符号
を付して説明を省略し、異なる部分のみを説明する。

【００１９】（ａ）実施の形態１ まず、実施の形態１を図１に示す。図１（ａ）は接地側
電極１０等が単一の単管式のオゾン発生器であり、図１
（ｂ）は複数の多管式のオゾン発生器である。

【００２０】多管式のオゾン発生器は、図１（ｂ）に示
すように複数の接地側電極１０の軸心位置に配置した高
圧側電極１３の両端を絶縁板１１ａ，１１ｂに結合し、
高圧側電極１３どうしを図示しないケーブルを介して接
続したものである。

【００２１】この実施の形態は、図１（ａ），（ｂ）共
に一対の支持板９ａ，９ｂのうちの支持板９ｂとして、
セラミックスからなる絶縁板を用い、リターン電流用の
ケーブル２１の端部を圧力容器８に接続したものであ
る。

【００２２】斯るオゾン発生器では、接地側電極１０か
ら、ケーブル２１に近い支持板９ａと圧力容器８の一部
を介してケーブル２１へ電流が流れる。このため、接地
側電極１０には電流が流れるためにノイズが生じるが、
圧力容器８には一部しか電流が流れないためにノイズは
ほとんど生じない。

【００２３】（ｂ）実施の形態２ 次に実施の形態２を図２（ａ），（ｂ）に示す。図２
（ａ）は単管式のオゾン発生器であり、図２（ｂ）は多
管式のオゾン発生器である。

【００２４】図２（ａ），（ｂ）のいずれの場合も、図
１（ａ），（ｂ）においてケーブル２１ａを介して圧力
容器８と１つ又は３つの接地側電極１０とを接続したも
のである。

【００２５】斯るオゾン発生器では、接地側電極１０か
らケーブル２１ａ，２１へ直接に電流が流れる。このた
め、電流の流れる接地側電極１０からノイズが生じる
が、流れない圧力容器８からはノイズが生じない。

【００２６】（ｃ）実施の形態３ 次に、実施の形態３を図３（ａ），（ｂ）に示す。図３
（ａ）は単管式のオゾン発生器であり、図３（ｂ）は多
管式のオゾン発生器である。

【００２７】図３（ａ），（ｂ）のいずれの場合も、図
２（ａ），（ｂ）においてケーブル２１ａ，２１が導入
端子２２を介して圧力容器８を貫通し、ケーブル２１
ａ，２１が圧力容器８に対して絶縁されるようにしたも
のである。

【００２８】斯るオゾン発生器では、圧力容器８へは電
流が全く流れなくなる。

【００２９】その他の構成，作用は実施の形態２と同じ
なので、説明を省略する。

【００３０】（ｄ）実施の形態４ 次に、実施の形態４を図４（ａ），（ｂ）に示す。図４
（ａ）は単管式のオゾン発生器であり、図４（ｂ）は多
管式のオゾン発生器である。

【００３１】図４（ａ），（ｂ）のいずれの場合も、図
２（ａ），（ｂ）における右側の支持板だけでなく左側
の支持板９ａもセラミックなどの絶縁板で形成したもの
である。

【００３２】斯るオゾン発生器では、実施の形態２に比
べ、圧力容器８へは電流が全く流れなくなる。

【００３３】その他の構成，作用は実施の形態２と同じ
なので、説明を省略する。

【００３４】（ｅ）実施の形態５ 最後に、実施の形態５を図５（ａ），（ｂ）に示す。図
５（ａ）は単管式のオゾン発生器であり、図５（ｂ）は
多管式のオゾン発生器である。

【００３５】図５（ａ），（ｂ）のいずれの場合も、図
３（ａ），（ｂ）における右側の支持板９ｂだけでなく
左側の支持板９ａもセラミックなどの絶縁板で形成した
ものである。

【００３６】その他の構成，作用は実施の形態３と同じ
なので説明を省略する。

【００３７】実施の形態１〜５では接地側電極１０から
ノイズが発生するが、圧力容器８がシールドケースとし
て作用するため、ノイズの放射が抑制される。そして、
圧力容器８からはノイズが発生しない。従って、電磁ノ
イズの発散がない。

【００３８】

【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負荷電流を容器の外表面に
流すための経路が形成されていないので、接地側電極を
覆うシールドケースとしての機能を容器に兼用させるこ
とができ、放電に伴うノイズの放射を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるオゾン発生器の実施の形態１に係
り、（ａ）は単管式のものの構成図、（ｂ）は多管式の
ものの構成図。

【図２】本発明によるオゾン発生器の実施の形態２に係
り、（ａ）は単管式のものの構成図、（ｂ）は多管式の
ものの構成図。

【図３】本発明によるオゾン発生器の実施の形態３に係
り、（ａ）は単管式のものの構成図、（ｂ）は多管式の
ものの構成図。

【図４】本発明によるオゾン発生器の実施の形態４に係
り、（ａ）は単管式のものの構成図、（ｂ）は多管式の
ものの構成図。

【図５】本発明によるオゾン発生器の実施の形態５に係
り、（ａ）は単管式のものの構成図、（ｂ）は多管式の
ものの構成図。

【図６】パルスパワー式のオゾン発生器の基本形態の構
成図。

【図７】無声放電式のオゾン発生器の原理図。

【図８】パルスパワー式のオゾン発生器の原理図。

【符号の説明】

８…圧力容器 ９ａ，９ｂ…支持板 １０…接地側電極 １３…高圧側電極 １４，１６，２１，２１ａ…ケーブル １５…導入端子 ２０…パルスパワー電源

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧力容器の内部に一対の支持部材を介し
   て筒状の接地側電極の両端近傍を支持し、接地側電極の
   軸心位置に高圧側電極を配置し、導入端子を介して圧力
   容器を貫通するケーブルにより高圧側電極をパルスパワ
   ー電源に接続する一方、接地側電極をパルスパワー電源
   に接続する構成のオゾン発生器において、 前記接地側電極からパルスパワー電源へ戻るリターン電
   流の経路として、前記圧力容器が略含まれないように構
   成したことを特徴とするオゾン発生器。