JP2005162530A - Ozonizer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放電によりオゾンを発生させるオゾナイザに関する。 The present invention relates to an ozonizer that generates ozone by electric discharge.
高電圧電極と接地電極とを有する放電素子を備え、高電圧電極と接地電極との間に高電圧を印加することによりこれらの高電圧電極と接地電極との間で放電(沿面放電又は無声放電)を生じさせ、この放電によりオゾンを発生させるオゾナイザでは、放電に伴って窒素酸化物が発生し、この窒素酸化物が大気中に存在するアンモニアと反応することにより硝酸アンモニウムが生成される。硝酸アンモニウムは、乾燥状態では絶縁性を有するが、水分を吸湿すると電解質になり、導電性が高くなる。 A discharge element having a high-voltage electrode and a ground electrode is provided, and a high voltage is applied between the high-voltage electrode and the ground electrode to cause discharge between the high-voltage electrode and the ground electrode (surface discharge or silent discharge). In the ozonizer that generates ozone by this discharge and generates ozone, nitrogen oxide is generated along with the discharge, and this nitrogen oxide reacts with ammonia present in the atmosphere to generate ammonium nitrate. Ammonium nitrate is insulative in the dry state, but when it absorbs moisture, it becomes an electrolyte and becomes highly conductive.
このため、放電に伴って生成された硝酸アンモニウムが放電素子や放電素子を収容する筐体などに付着し、付着した硝酸アンモニウムが大気中の水分を吸湿して電解質になると、この電解質によって放電素子や筐体の絶縁部分の表面が導通され、放電電極と接地電極との間の放電性能が低下してオゾン発生量が低減するという問題が生じる。 For this reason, when ammonium nitrate generated by discharge adheres to a discharge element or a housing that houses the discharge element, and the adhering ammonium nitrate absorbs moisture in the atmosphere and becomes an electrolyte, the electrolyte causes the discharge element or the casing to be absorbed. The surface of the insulating part of the body is conducted, causing a problem that the discharge performance between the discharge electrode and the ground electrode is lowered and the amount of ozone generated is reduced.
そこで、硝酸アンモニウムの付着が原因となるオゾン発生量の低減を防止するため、放電素子に付着した硝酸アンモニウムをヒータを用いて加熱分解する発明が提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。 Therefore, in order to prevent a decrease in the amount of ozone generated due to the attachment of ammonium nitrate, an invention has been proposed in which ammonium nitrate attached to a discharge element is thermally decomposed using a heater (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
しかし、放電素子は放電に伴う発熱により加熱されるため、新たにヒータを設けなくても放電素子に付着した硝酸アンモニウムは放電時の熱で加熱分解される。つまり、放電素子を加熱するためのヒータを設ける必要性は小さい。 However, since the discharge element is heated by the heat generated by the discharge, the ammonium nitrate adhering to the discharge element is thermally decomposed by the heat during discharge without providing a new heater. That is, it is not necessary to provide a heater for heating the discharge element.
これに対し、筐体の絶縁部分に付着した硝酸アンモニウムは放電時の熱により加熱分解されることはない。このため、筐体の絶縁部分に付着した硝酸アンモニウムが大気中の水分を吸湿して電解質になると、放電素子の高電圧電極に接続されている高電圧電極端子と接地されている筐体との間で短絡(アーク放電)が発生しやすくなる。 On the other hand, ammonium nitrate adhering to the insulating portion of the casing is not thermally decomposed by heat during discharge. For this reason, when ammonium nitrate adhering to the insulating part of the housing absorbs moisture in the atmosphere and becomes an electrolyte, it is between the high-voltage electrode terminal connected to the high-voltage electrode of the discharge element and the grounded housing. The short circuit (arc discharge) is likely to occur.
高電圧電極端子と筐体との間で短絡が生じると、オゾン発生量が著しく低下する。その理由は、オゾナイザは、高電圧電極と接地電極との間での放電により最も効率よくオゾンを発生するように設計されているため、設計外の場所で短絡が生じることにより高電圧電極と接地電極との間での放電が少なくなるためである。 When a short circuit occurs between the high voltage electrode terminal and the housing, the amount of ozone generated is significantly reduced. The reason is that the ozonizer is designed to generate ozone most efficiently due to the discharge between the high voltage electrode and the ground electrode, so that a short circuit occurs outside the design, causing a short circuit. This is because the discharge between the electrodes is reduced.
また、短絡の発生に伴って設計想定外の過大な電流が流れることがあり、過大な電流が流れることによって電源が故障する場合がある。 In addition, an excessive current outside the design assumption may flow with the occurrence of a short circuit, and the power supply may fail due to the excessive current flowing.
また、短絡が生じた箇所は異常高温となるため、短絡の発生により高電圧電極端子や筐体が溶融する場合がある。 Moreover, since the location where the short circuit occurs becomes an abnormally high temperature, the high voltage electrode terminal and the housing may melt due to the occurrence of the short circuit.
本発明の目的は、筐体内に収容された放電素子の高電圧電極に接続される高電圧電極端子と筐体との間の短絡を防止し、オゾン発生性能の維持を図ることである。 The objective of this invention is preventing the short circuit between the high voltage electrode terminal connected to the high voltage electrode of the discharge element accommodated in the housing | casing, and a housing | casing, and aiming at maintenance of ozone generation performance.
請求項1記載の発明のオゾナイザは、高電圧電極と接地電極とを有し、これらの高電圧電極と接地電極との間に高電圧が印加されることにより放電が行われる放電素子と、前記放電素子を収容し、収容した前記放電素子の周囲に原料ガスが流れる原料ガス流路が形成された筐体と、前記筐体内に位置付けられ、前記高電圧電極に接続される高電圧電極端子を支持する絶縁部材と、前記絶縁部材における前記高電圧電極端子が支持されている箇所の周囲に設けられ、前記筐体内へ原料ガスが導入される原料ガス導入口と、を具備する。 The ozonizer according to the first aspect of the present invention includes a high voltage electrode and a ground electrode, and a discharge element that discharges when a high voltage is applied between the high voltage electrode and the ground electrode, A housing in which a discharge gas is accommodated and a source gas flow path in which a source gas flows around the accommodated discharge element is formed, and a high voltage electrode terminal positioned in the housing and connected to the high voltage electrode An insulating member to be supported; and a source gas introduction port provided around the portion of the insulating member where the high voltage electrode terminal is supported, and into which the source gas is introduced into the housing.
したがって、オゾナイザでは、高電圧電極と接地電極との間の放電によりオゾンが発生するとともに窒素酸化物が生じ、その窒素酸化物が空気中のアンモニアと反応して硝酸アンモニウムが生じる。しかし、絶縁部材における高電圧電極端子が支持されている箇所の周囲に原料ガス導入口を設けることにより、絶縁部材における高電圧電極端子が支持されている箇所の周囲は原料ガスの流れ方向の最上流側となり、硝酸アンモニウムが存在しない領域となるので、高電圧電極端子を支持する絶縁部材への硝酸アンモニウムの付着が防止され、付着した硝酸アンモニウムが水分を吸収して電解質となるために発生する筐体の一部である絶縁部材と高電圧電極端子との間の短絡が防止される。これにより、高電圧電極と接地電極との間の放電が良好に行われてオゾン発生性能が良好に維持される。 Therefore, in the ozonizer, ozone is generated and nitrogen oxides are generated by discharge between the high voltage electrode and the ground electrode, and the nitrogen oxides react with ammonia in the air to generate ammonium nitrate. However, by providing the raw material gas inlet around the portion of the insulating member where the high voltage electrode terminal is supported, the periphery of the portion of the insulating member where the high voltage electrode terminal is supported is the most in the flow direction of the raw material gas. Since it is an upstream region where ammonium nitrate does not exist, adhesion of ammonium nitrate to the insulating member that supports the high voltage electrode terminal is prevented, and the attached ammonium nitrate absorbs moisture and becomes an electrolyte. Short circuit between the insulating member which is a part and the high voltage electrode terminal is prevented. Thereby, the discharge between the high voltage electrode and the ground electrode is favorably performed, and the ozone generation performance is favorably maintained.
請求項2記載の発明は、請求項1記載のオゾナイザにおいて、前記放電素子は、沿面放電が行われる素子である。 According to a second aspect of the present invention, in the ozonizer according to the first aspect, the discharge element is an element that undergoes creeping discharge.
したがって、沿面放電が行われる放電素子を用いたオゾナイザにおいて、請求項1の発明と同じ作用を奏することができる。 Therefore, in the ozonizer using the discharge element in which creeping discharge is performed, the same effect as that of the invention of claim 1 can be obtained.
請求項3記載の発明は、請求項1記載のオゾナイザにおいて、前記放電素子は、無声放電が行われる素子である。 According to a third aspect of the present invention, in the ozonizer according to the first aspect, the discharge element is an element in which silent discharge is performed.
したがって、無声放電が行われる放電素子を用いたオゾナイザにおいて、請求項1の発明と同じ作用を奏することができる。 Therefore, in the ozonizer using the discharge element in which silent discharge is performed, the same effect as that of the invention of claim 1 can be obtained.
請求項1記載の発明によれば、絶縁部材における高電圧電極端子が支持されている箇所の周囲では硝酸アンモニウムが存在しないので、高電圧電極端子を支持する絶縁部材への硝酸アンモニウムの付着が防止され、付着した硝酸アンモニウムが水分を吸収して電解質となるために発生する筐体の一部である絶縁部材と高電圧電極端子との間の短絡を防止でき、高電圧電極と接地電極との間の放電を良好に行わせてオゾン発生性能を良好に維持することができる。 According to the invention of claim 1, since ammonium nitrate does not exist around the portion where the high voltage electrode terminal is supported in the insulating member, adhesion of ammonium nitrate to the insulating member supporting the high voltage electrode terminal is prevented, Attached ammonium nitrate absorbs moisture and becomes an electrolyte, thus preventing a short circuit between the insulating member that is part of the housing and the high-voltage electrode terminal, and discharging between the high-voltage electrode and the ground electrode It is possible to maintain the ozone generation performance satisfactorily.
請求項2記載の発明によれば、沿面放電が行われる放電素子を用いたオゾナイザにおいて、請求項1の発明と同じ効果を奏することができる。 According to the second aspect of the present invention, the same effect as that of the first aspect of the invention can be achieved in the ozonizer using the discharge element that performs creeping discharge.
請求項3記載の発明によれば、無声放電が行われる放電素子を用いたオゾナイザにおいて、請求項1の発明と同じ効果を奏することができる。 According to the third aspect of the present invention, the same effect as that of the first aspect of the invention can be achieved in the ozonizer using the discharge element that performs silent discharge.
本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、オゾナイザの全体構造を示す縦断正面図である。このオゾナイザ1は、放電素子2と、放電素子2を収容する筐体3とを有し、筐体3内には、オゾンを発生させるための原料ガスである空気が放電素子2の周囲を流れる原料ガス流路4が形成されている。原料ガス流路4の出口側にはファン5が設けられ、ファン5が駆動されることによって原料ガス導入口4aから筐体3内へ空気が導入され、導入された空気は原料ガス流路4内を矢印方向に流れ、出口側(ファン5の設置箇所)から筐体3外に放出される。なお、筐体3外に放出される空気中には、放電素子2での放電により生成されたオゾンが多量に含まれている。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional front view showing the overall structure of the ozonizer. The ozonizer 1 includes a
図2は、放電素子2の構造を示す縦断正面図である。放電素子2は、筒状の誘電体であるガラス管6と、このガラス管6の外周面に巻き付けられた高電圧電極7と、ガラス管6の内周面に接触して設けられた接地電極8とを有する。
FIG. 2 is a longitudinal front view showing the structure of the
高電圧電極7は、ステンレス製の帯状金網を螺旋状に巻き付けたものであり、その一端がガラス管6の一端側において熱収縮性の固定チューブ9で固定され、他端がガラス管6の他端側において熱収縮性の固定チューブ10で固定されている。高電圧電極7の他端側は、固定チューブ10で固定された後に固定チューブ10の外周部へ折り返され、この折り返し部分が後述する高電圧電極端子11に接続されている。
The high-
接地電極8は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニール等により形成された樹脂製の丸棒12の周りにステンレス製の金網を巻き付けて形成されており、その一部が熱収縮性の固定チューブ13で固定され、丸棒12と共にガラス管6内に圧入されている。そして、接地電極8を巻き付けた丸棒12をガラス管6内に圧入した後、この丸棒12を接地電極8の巻き付け方向と逆方向へ回すことにより、巻き付けられている接地電極8が広がってガラス管6の内周面に対して圧接状態になっている。
The
筐体3の底面部分には絶縁部材14が設けられ、高圧電源15に接続された高電圧電極端子11と接地電極端子16とが絶縁部材14に支持されている。これらの高電圧電極端子11と接地電極端子16とはともに筐体3内に位置付けられ、高電圧電極端子11と接地電極端子16との先端部はそれぞれクランプ形状に形成され、高電圧電極7と接地電極8とをクランプして放電素子2を保持する構造となっている。
An
絶縁部材14の一部には段差部分が形成され、この段差部分であって他の部分より一段下がった箇所14aに高電圧電極端子11が支持されている。そして、この段差部分における一段下がった箇所14aの周囲に、複数の原料ガス導入口4aが形成されている。
A step portion is formed in a part of the insulating
このような構成において、放電素子2を筐体3内に配置するとともに放電素子2を高電圧電極端子11と接地電極端子16とで保持し、高圧電源15に接続する。そして、ファン5を駆動させて筐体3内の原料ガス流路4内に空気を導入しながら高圧電源15をオンにし、高電圧電極7と接地電極8との間に高電圧を印加する。これにより、ガラス管6の外周面であって高電圧電極7の周囲で沿面放電が発生し、原料ガス流路4内を流れる空気中の酸素からオゾンが生成され、生成されたオゾンはファン5により送風される空気の流れに乗って筐体3外に放出される。
In such a configuration, the
オゾン生成のために沿面放電が行われることにより、同時に窒素酸化物も生成され、この窒素酸化物が空気中のアンモニアと反応して硝酸アンモニウムが生成される。生成された硝酸アンモニウムは、生成された箇所の周辺の部材、例えば、放電素子2の表面、絶縁部材14の表面、筐体3の内周面に付着する。なお、硝酸アンモニウムは、既に説明したように、乾燥している状態では絶縁性を有し、空気中の水分を吸湿すると電解質となり、導電性が高くなる。
When creeping discharge is performed to generate ozone, nitrogen oxides are generated at the same time, and the nitrogen oxides react with ammonia in the air to generate ammonium nitrate. The generated ammonium nitrate adheres to members around the generated portion, for example, the surface of the
生成された硝酸アンモニウムが放電素子2の表面に付着した場合、その硝酸アンモニウムは放電時の熱により加熱分解される。このため、放電素子2の表面に硝酸アンモニウムが付着しても、その硝酸アンモニウムがオゾン生成のための沿面放電に対して不都合を生じるということはない。
When the produced ammonium nitrate adheres to the surface of the
生成された硝酸アンモニウムが筐体3の内周面(絶縁部材14における高電圧電極端子11が支持されている一段下がった箇所14aであって原料ガス導入口4aに囲まれている範囲内を除く)に付着した場合、その部分は高電圧電極端子11からの距離が離れており、付着した硝酸アンモニウムが空気中の水分を吸湿して電解質になったとしても、高電圧電極端子11との間で短絡は発生しにくい。このため、筐体3の内周面(絶縁部材14における高電圧電極端子11が支持されている一段下がった箇所14aであって原料ガス導入口4aの囲まれている範囲内を除く)に硝酸アンモニウムが付着しても、その硝酸アンモニウムがオゾン生成のための沿面放電に対して不都合を生じるということはない。
The produced ammonium nitrate is the inner peripheral surface of the housing 3 (except in the
絶縁部材14における高電圧電極端子11が支持されている一段下がった箇所14aの領域においては、この領域に硝酸アンモニウムが付着して吸湿により電解質になると、高電圧電極端子11との間で短絡を生じやすくなり、オゾン発生性能の著しい低下を招く。しかし、絶縁部材14における高電圧電極端子11が支持されている一段下がった箇所14aの周囲に原料ガス導入口4aが形成されており、この高電圧電極端子11が支持されている一段下がった箇所14aの周囲は原料ガスの流れ方向の最上流側となり、放電により生成される窒素酸化物が存在せず、このため、窒素酸化物と空気中の繁茂にアとが反応して生成される硝酸アンモニウムも存在しない。このため、絶縁部材14における高電圧電極端子11を支持する一段下がった箇所14aへの硝酸アンモニウムの付着が防止され、付着した硝酸アンモニウムが水分を吸収して電解質となるために発生する高電圧電極端子11と筐体3の一部である絶縁部材14との間の短絡が防止される。これにより、高電圧電極7と接地電極8との間での沿面放電が良好に行われ、オゾン発生性能が良好に維持される。
In the region of the
なお、本実施の形態では、接地電極8として丸棒12の外周にステンレス製の金網を巻き付けて形成したものを例に挙げて説明したが、このような金網に代えて、真空蒸着又はスパッタリング又は導電塗料の塗布によりガラス管6の内周面に接地電極を形成してもよい。このような方式で接地電極を形成した場合には、接地電極と接地電極端子16とに接続される導電部を外周面に形成した樹脂製の丸棒などをガラス管6内に圧入し、この接地電極と接地電極端子16とを導電部によって接続する。
In the present embodiment, the
また、上述した実施の形態では、筒状の誘電体としてガラス管6を用いた場合を例に挙げて説明したが、筒状の誘電体としてはガラス管6に代えてセラミックパイプを用いてもよい。
In the above-described embodiment, the case where the
また、上述した実施の形態の放電素子2は、高電圧電極7と接地電極8との間で沿面放電を行う形式のものを例に挙げて説明したが、高電圧電極と接地電極との間で無声放電を行う方式の放電素子を用いてもよい。無声放電は、高電圧電極と接地電極との間に誘電体を介在させて行う方式の放電であり、この場合の電圧電極と接地電極とは、上述した実施の形態で説明した高電圧電極端子11と接地電極端子16とを用いて高圧電源15に接続することができる。
Moreover, although the
2 放電素子
3 筐体
4 原料ガス流路
4a 原料ガス導入口
7 高電圧電極
8 接地電極
11 高電圧電極端子
14 絶縁部材
2 Discharge element 3 Housing 4 Raw material
Claims (3)
前記放電素子を収容し、収容した前記放電素子の周囲に原料ガスが流れる原料ガス流路が形成された筐体と、
前記筐体内に位置付けられ、前記高電圧電極に接続される高電圧電極端子を支持する絶縁部材と、
前記絶縁部材における前記高電圧電極端子が支持されている箇所の周囲に設けられ、前記筐体内へ原料ガスが導入される原料ガス導入口と、
を具備するオゾナイザ。 A discharge element having a high voltage electrode and a ground electrode, and discharging is performed by applying a high voltage between the high voltage electrode and the ground electrode;
A housing in which a raw material gas flow path in which a raw material gas flows is formed around the discharged discharge element.
An insulating member positioned within the housing and supporting a high voltage electrode terminal connected to the high voltage electrode;
A source gas introduction port provided around the portion of the insulating member where the high voltage electrode terminal is supported, and a source gas is introduced into the housing;
Ozonizer equipped with.
The ozonizer according to claim 1, wherein the discharge element is an element that performs silent discharge.
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