JP2006143522A

JP2006143522A - オゾン発生器

Info

Publication number: JP2006143522A
Application number: JP2004335456A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Hachiman; 智八幡
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-11-19
Filing date: 2004-11-19
Publication date: 2006-06-08
Also published as: CN1781841A

Abstract

【課題】電極が高温にならず、オゾンの原料となる空気は乾燥空気を必要とせずしかも空気中の水分と窒素酸化物により硝酸を生成せず、電極が腐食してオゾン発生不能とならず、継続して使用する場合に電極部の清掃や交換を必要としない、ノーメンテナンスのオゾン発生器を得るにある。
【解決手段】二重の円筒状誘電体で、内側の誘電体Ａと外側の誘電体Ｂと、誘電体Ａの内側にはステンレス箔等の電極Ａが張り付いていて、誘電体Ｂの外側にステンレス箔等の電極Ｂが張り付いていて、電極Ｂの外周を空気が触れないように覆い、それらの左右を、ホルダー１及びホルダー２が誘電体Ａの側面の空気を遮断し、誘電体Ａの外側と誘電体Ｂの内側との間に放電空間が設けられ、ホルダー１に設けられた空気導入口と、ホルダー２に設けられたオゾン放出口は前記放電空間に通じていて、電極に印加される高圧電源とでなり、電極を空気から遮断するオゾン発生器を構成している。
【選択図】図１

Description

本発明は、オゾン発生器に関する。

オゾン発生は、二つの電極を１〜２ｍｍの空隙で対向させた電極に交流を印加すると薄青色に光る微細な放電が起こり、電子が酸素を励震させて酸素Ｏ２を分離させオゾンＯ３生み出すことによる。このとき、空気中に晒された電極に放電プラズマが接触すると、金属が励震されて電極の温度が上昇するので、冷却の必要が生じる。そして、原料気体に水分が含まれていると、放電部で水から生じるＯＨラジカルがオゾンを分解して収率低下をもたらすと同時に、窒素酸化物から硝酸を生成することで電極の劣化原因となる。このため原料気体は通常露点−５０〜−６０度に乾燥させる。
本発明の無声放電式の二重管型オゾン発生器の類似技術としては、内外両面を水道水や工業用水等の電気伝導性を持つ水を冷却水として用いて、冷却させるものがある。これは電極が高温になり電極の劣化が起こるのを防ぐために水を用いて冷却することを条件としている。そして、水を用いて冷却するとき、外面、内面のいずれかが接地電位に保持され交流高電圧を負荷されるので、安全性に問題がある（公開特許公報２００３−３０６３１８）。
他に、円筒形誘導体の外周を導電材で被膜した誘導電極とその筒状電極の中に設置した放電電極との間に、酸素濃縮装置によって得られる濃縮酸素を流入させ、無声放電によってオゾンを製造するとき、放電電極の表面に突起を有する円筒の中に酸素濃縮装置から放出される窒素を導入させて放電電極を冷却させる（特開平０８−０６７５０４）ものがある。これらは二つとも電極の冷却が必須条件となっている。
この様な冷却を行わない技術としては、電極間の放電空間を大きくとることで温度上昇を抑え、電極の低温を可能にしたものもあるが、これは放電空間を大きくとるためにオゾン発生が弱く、オゾン濃度を濃くするために再び金網等の電極を通しているので、結果的に残留空気が金網の電極に触れない訳ではないので、従来よりも電極の寿命が延びたとしても十分とは言えない。

したがって、従来のオゾン発生器は、電極が高温になるために水や酸素濃縮装置から放出される窒素で冷却したり、或いは電極が空気に触れて空気中の水分と窒素酸化物により硝酸を生成し、電極が腐食してオゾン発生不能となるため、オゾンの原料となる空気はシリカゲルを通したり、乾燥空気を導入するための除湿器が必要である。このため、継続して使用するには除湿器の常設、電極部の清掃や交換、シリカゲルの交換というメンテナンスが必要不可欠という欠点があった。
公開特許公報２００３−３０６３１８特開平０８−０６７５０４

本発明は以上のような従来の欠点に鑑み、電極が高温にならず、オゾンの原料となる空気は乾燥空気を必要とせず、しかも空気中の水分と窒素酸化物により硝酸を生成せず、電極が腐食してオゾン発生不能とならず、継続して使用する場合に電極部の清掃や交換を必要としない、ノーメンテナンスのオゾン発生器を提供することを目的としている。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は次の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるだろう。
ただし、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の記述範囲を限定するものではない。

上記目的を達成するために、二重の円筒状誘電体で、内側の誘電体Ａを中心に、外側の誘電体Ｂと、誘電体Ａの内側にはステンレス箔等の電極Ａが張り付いていて、誘電体Ｂの外側にステンレス箔等の電極Ｂが張り付いていて、電極Ｂの外周を空気が触れないように覆い、いずれも円筒形の一体をなして、それらの左右をホルダーの１及びホルダーの２が誘電体Ａの側面の空気を遮断し、誘電体Ａの外側と誘電体Ｂの内側との間に放電空間が設けられ、ホルダー１に設けられた空気導入口と、ホルダー２に設けられたオゾン放出口は放電空間に通じ、電極Ａ及び電極Ｂに印可される高圧電源とでなり、電極を空気から遮断することオゾン発生器を構成している。

以上の説明から明らかなように、本発明にあたっては次に列挙する効果が得られる。
（１）二重の円筒状誘電体で、内側の誘電体Ａを中心に、外側の誘電体Ｂと、誘電体Ａの内側にはステンレス箔等の電極Ａが張り付いていて、誘電体Ｂの外側にステンレス箔等の電極Ｂが張り付いていて、電極Ｂの外周を空気が触れないように覆い、いずれも円筒形の一体をなして、それらの左右を、ホルダーの１及びホルダーの２が誘電体Ａの側面の空気を遮断し、誘電体Ａの外側と誘電体Ｂの内側との間に放電空間が設けられ、ホルダー１に設けられた空気導入口と、ホルダー２に設けられたオゾン放出口は放電空間に通じ、電極Ａ及び電極Ｂに印可される高圧電源とでなり、電極を空気から遮断するオゾン発生器を構成しているので、電極が空気に触れず空気中の水分と窒素酸化物により硝酸を生成しない為、電極が腐食してオゾン発生不能となることを抑制する。
したがって、乾燥空気を必要としない。
（２）前記（１）によって、電極が高温にならず、冷却水などを必要としない。（３）前記（１）によって、電極が長寿命でノーメンテナンスにすることができる。
（４）前記（１）によって、高濃度でありながら、小型で、製造コストを安価にすることができる。

本発明の実施の形態について図面に基づき詳細に説明する。

本発明を実施するための最良の第一の形態において、図１は構造の断面図である。

二重の円筒状誘電体で、内側の誘電体Ａ（１）を中心に、外側の誘電体Ｂ（２）と、誘電体Ａの内側にはステンレス箔等の電極Ａ（３）が張り付いていて、誘電体Ｂの外側にステンレス箔等の電極Ｂ（４）が張り付いていて、電極Ｂの外周を空気が触れないように覆い（５）、いずれも円筒形の一体をなして、それらの左右を、ホルダーの１（６）及びホルダーの２（７）が誘電体Ａの側面の空気を遮断し、誘電体Ａの外側と誘電体Ｂの内側との間に放電空間（８）が設けられ、ホルダー１に設けられた空気導入口（９）と、ホルダー２に設けられたオゾン放出口（１０）は放電空間に通じ、電極Ａ及び電極Ｂに印可される高圧電源（１１）とでなり、電極を空気から遮断するオゾン発生器を構成している。

上記構成のオゾン発生器は、ガラスやセラミックス等の誘電体を挟んで、１０〜２０ＫＶ，５０Ｈｚ〜２ＫＨｚ程度の交流を印加すると、印可電圧の半周期毎に電極面上に微細な放電がパルス的に発生する。

この電源は、交流でなければならない。
直流の場合は、誘電体を挟むことで、誘電体に電子が蓄積され、一方向だけの電流を流したのでは誘電体に電気が溜まり、電流は流れなくなり、放電が起こらず、オゾンは発生しなくなる。

交流だと、電荷が一方向に蓄積されても、次の半サイクルで逆向きに放電される。つまり、電流が流れ続け、オゾンが発生する。

電極が高温にならない理由は、電子温度が数万度と高いにもかかわらず、電極を誘電体で挟み、且つ電極に空気を触れさせない様に覆い、放電電極に電子が直接ぶつからないので火花は発生することなく、誘電体がコンデンサーとなって電子の放電スピードを遅らせ、電子の衝撃が緩和され、オゾン原料の通過空気が室温のため、放電による温度上昇は僅かで低温を保つ。

誘電体及び電極はいずれも円筒形の一体をなしており、誘電体Ａの内側には電極が有るので、内側を塞ぎ密封することがホルダーの目的である。

その左右のホルダーの材質は、ポリプロピレンやナイロン等の耐オゾン性の絶縁材である。

図１の例では、電極Ａ及び電極Ｂに高圧電源が印可されると、ホルダー１に設けられた空気導入口から入った空気は、放電空間でオゾンが生成されて、ホルダー２に設けられたオゾン放出口から放出される。
したがって、原料となる空気は、電極に全く触れることなくオゾン生成が可能となる。

そして、誘電体Ｂの外側にステンレス箔等の電極Ｂが張り付いているので、その外周を空気から密閉すれば、このオゾン発生器は完璧に空気を遮断できる事となる。

誘電体は、高誘電率である石英ガラスが望ましいが、硬質ガラスやセラミックスでも良い。

外周を空気に触れないように密封するとき、この材料は絶縁体が望ましい。導電体は腐食が発生するからである。

電極を白金・金など腐食されない金属やこれらの金属被膜で作った場合には、外周を密封する必要がない。しかし、この場合には経済性としての問題が発生するだろう。

電極が銅の場合は、腐食が激しい。また、銅、アルミニューム、金、白金などの金属は、電気が流れやすいのでオゾンの発生は弱くなる。

タングステンやステンレスは電気的抵抗が大きいので、オゾン発生は強くなる。

タングステンは硬いので、箔にするには容易でない。加工が難しいので割高になる。
したがって、オゾン発生率や腐食性、コスト的観点からもステンレス箔がベターと言えるだろう。

オゾン発生量は、電極の大小により違ってくるが、一つの例として、誘電体を石英管とし、電極の材質をステンレス箔とした実験で、
電極Ａを直径１３ｍｍ、４．２平方ｃｍ、
電極Ｂを直径１９ｍｍ、５．６平方ｃｍの場合で
電極間に石英管１ｍｍ厚を二重に設け、
オゾン約３００ｍｇ／ｈが得られた。

上記実験の放電空間は、約１ｍｍであった。

上記実験の電極の発熱は、室温プラス摂氏２℃程度で、低温である。

本発明の第２の実施の形態において、前記本発明の第１の実施の形態と異なる点は、高圧電源が与えられる電極部を除き、網状のステンレス等の２枚の電極ＡＢを二重の誘電体Ａ及びＢに埋め込み、空気に触れさせないことである。

本発明を表した断面図である。

符号の説明

１誘電体Ａ
２誘電体Ｂ
３電極Ａ
４電極Ｂ
５外周の絶縁体
６ホルダー１
７ホルダー２
８放電空間
９空気導入口
１０生成オゾン放出口
１１高圧電源
１２密閉部
１３ステンレス
１４石英管

Claims

二重の円筒状誘電体で、内側の誘電体Ａを中心に、外側の誘電体Ｂと、誘電体Ａの内側にはステンレス箔等の電極Ａが張り付いていて、誘電体Ｂの外側にステンレス箔等の電極Ｂが張り付いていて、電極Ｂの外周を空気が触れないように覆い、いずれも円筒形の一体をなして、それらの左右を、ホルダーの１及びホルダーの２が誘電体Ａの側面の空気を遮断し、誘電体Ａの外側と誘電体Ｂの内側との間に放電空間が設けられ、ホルダー１に設けられた空気導入口と、ホルダー２に設けられたオゾン放出口は放電空間に通じ、電極Ａ及び電極Ｂに印可される高圧電源とでなり、電極を空気から遮断することを特徴とするオゾン発生器。