JP2006248844A

JP2006248844A - オゾン発生装置

Info

Publication number: JP2006248844A
Application number: JP2005067537A
Authority: JP
Inventors: Yuji Okita; 裕二沖田; Soichiro Nakano; 壮一郎中野; Takafumi Iijima; 崇文飯島; Ryutaro Makise; 竜太郎牧瀬; Takaaki Murata; 隆昭村田
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Plant Systems and Services Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Plant Systems and Services Corp
Priority date: 2005-03-10
Filing date: 2005-03-10
Publication date: 2006-09-21

Abstract

【課題】誘電体電極内に設けられた金属膜と給電子の接触状態を向上させる。
【解決手段】誘電体からなる筒状の誘電体電極２と、前記誘電体電極２の内面に設けられた金属膜４と、前記金属膜４にその外周面が接触するように設けられるとともに、電源７に接続された螺旋状の給電子１０と、前記誘電体電極２と所定のギャップ長を保つとともに、前記誘電体電極２を包囲するように設けられた接地電位の金属電極３とを備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、浄水処理、パルプ漂白、排ガス処理、産業廃水処理、医療器具の殺菌、脱臭、脱色などのオゾン処理を目的としたオゾン発生装置に係り、特に、オゾン化ガスの発生効率を向上し得るオゾン発生装置に関する。

従来のこの種のオゾン発生装置は、一対の電極間に酸素を含むオゾン原料ガスを流し、一対の電極間に高電圧を印加して無声放電を起こすことによりオゾン化ガスを発生させるものである。

一対の電極のうち、高電圧側に金属電極を用いるものでは、電極の形状を螺旋状に加工し、放電の面積を増加させているものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、螺旋状の金属電極が酸化し易いことがある。

一方、高電圧側にガラスなどの誘電体を有する誘電体電極を用いる技術が知られている（例えば、特許文献２参照。）。このオゾン発生装置は、図６に示すように、ガス入口１ａとガス出口１ｂとを備えた気密容器１内に、筒状の誘電体電極２と、誘電体電極２を包囲するように設けられた筒状の金属電極３とから構成されている。

誘電体電極２には、その内面に厚さ０．数μｍ〜数μｍの金属膜４が設けられており、この金属膜４にブラシ状の給電子５が接触するようになっている。給電子５は、気密容器１の側壁に固定されたブッシング６を介して高電圧の電源７に接続されている。また、誘電体電極２と金属電極３間には、スペーサ８が介在されており、両電極２および３間の放電ギャップ長を所定の値に保っている。
特開２００４−５９３６５号公報（第３ページ、図１）特開平１０−１８２１０９号公報（第２〜３ページ、図１）

上記の従来のオゾン発生装置においては、次のような問題がある。

金属膜４にブラシ状の給電子５の複数の先端が点接触して通電されているので、これらの接触点においては金属膜４に電流が集中する。これにより、薄い金属膜４は接触点の近傍が温度上昇を起し、熱応力により誘電体電極２のガラスなどの絶縁物が破損することがある。誘電体電極２が破損すれば、オゾン化ガスの発生ができなくなってしまう。

また、温度上昇に伴って接触状態が変化し、不安定な接触になると、コロナ放電を起こすことがある。コロナ放電が起きると、ＮＯ_Ｘが生成され、オゾン化ガスの発生効率が低下する。

このため、金属膜４と給電子５との接触状態を向上させてオゾン化ガスの発生を安定させ、発生効率を向上させることが望まれていた。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、オゾン化ガスの発生効率を向上し得るオゾン発生装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のオゾン発生装置は、誘電体からなる筒状の誘電体電極と、前記誘電体電極の内面に設けられた金属膜と、前記金属膜にその外周面が接触するように設けられるとともに、電源に接続された螺旋状の給電子と、前記誘電体電極と所定のギャップ長を保つとともに、前記誘電体電極を包囲するように設けられた接地電位の金属電極とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、給電子の形状を螺旋状とし、その外周面を誘電体電極の内面に設けられた金属膜に接触させているので、給電子と金属膜とが線接触の良好な接触状態となり、オゾン化ガスの発生効率を向上させることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

先ず、本発明の実施例１に係るオゾン発生装置を図１を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係るオゾン発生装置の構成を示す断面図である。なお、図１において、従来と同様の構成部分については、同一符号を付した。

図１に示すように、オゾン発生装置は、酸素を含むオゾン原料ガスのガス入口１ａとオゾン化ガスのガス出口１ｂとを備えた気密容器１内に、筒状の誘電体電極２と、誘電体電極２を包囲するように設けられた筒状の接地電位の金属電極３とから構成されている。

誘電体電極２には、その内面に、ステンレス、アルミニウムなどの金属材料を蒸着もしくは溶射させた厚さ０．数μｍ〜数十μｍの金属膜４が設けられている。そして、金属膜４の内面には、弾性体金属からなる直径数ｍｍの素線を螺旋状に巻いた給電子１０の外周面が接触するように挿入されている。給電子１０は、気密容器１の側壁に固定されたブッシング６を介して高電圧の電源７に接続されている。

また、誘電体電極２と金属電極３間には、スペーサ８が介在されており、両電極２および３間の放電ギャップ長が０．数ｍｍの所定値に保たれるようになっている。なお、金属電極３は、必要に応じて放電時の発熱を抑える冷却が行われる。

ここで、給電子１０の外径は、金属膜４の内径よりも僅かに大きくなっている。これにより、金属膜４に接触圧力を加えながら給電子１０の外周面を線接触の状態で確実に接触させることができる。給電子１０の外径と金属膜４の内径との比率は、給電子１０の外径／金属膜４の内径＝１．０５程度が好ましい。この比率が、給電子１０の外径／金属膜４の内径＝１以下では、接触圧力を生じさせることができず、また、給電子１０の外径／金属膜４の内径＝１．１以上では、給電子１０の外径が金属膜４の内径よりも大き過ぎて、給電子１０を金属膜４内に挿入することが困難となる。

また、螺旋状のピッチは、金属膜４と接触する間隔となるが、軸方向の長さの１／５程度が複数個所で接触している金属膜４に流れる電流密度が略均一となり好ましい。ピッチが軸方向の長さの１／２以下では、接触する間隔が広くなり金属膜４の電流密度を均一にし難くなる。また、ピッチが軸方向の長さの１／１０以上では、給電子１０の素線が長くなり重量物となる。

上記実施例１のオゾン発生装置によれば、給電子１０を螺旋状にしてその外周面を金属膜４に接触させているので、金属膜４の電流密度が均一になるとともに、良好な線接触のもと、接触部において温度上昇が抑制され、オゾン化ガスの発生効率を向上させることができる。

なお、上記実施例１では、給電子１０を弾性体金属で説明したが、形状記憶合金を用い、金属膜４内に挿入した後、例えば温度を加えて元の形状に戻して金属膜４と接触するようにしてもよい。

次に、本発明の実施例２に係るオゾン発生装置を図２を参照して説明する。図２は、本発明の実施例２に係るオゾン発生装置の給電子を示す拡大断面図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、給電子の素線形状である。図２において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図２に示すように、給電子１１は、断面楕円形状であり、楕円形状を構成する曲率の大小のうち、曲率の小さい面を外周面とし、金属膜４と接触するようにしている。なお、同様の曲率の小さい面は、内周面にも形成される。

上記実施例２のオゾン発生装置によれば、実施例１の効果のほかに、金属膜４と給電子１１との接触する面積が増加するので、より安定した接触状態を得ることができる。

次に、本発明の実施例３に係るオゾン発生装置を図３を参照して説明する。図３は、本発明の実施例３に係るオゾン発生装置の給電子を示す拡大断面図である。なお、この実施例３が実施例１と異なる点は、給電子の素線形状である。図３において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図３に示すように、給電子１２は、断面三角形状であり、その頂部を外周部とし、金属膜４と接触するようにしている。なお、この断面は、三角形状以上の多角形状としてもよい。

上記実施例３のオゾン発生装置によれば、実施例１の効果のほかに、給電子１２の多角状の頂部が金属膜４に接触し、確実な接触状態を得ることができる。

次に、本発明の実施例４に係るオゾン発生装置を図４を参照して説明する。図４は、本発明の実施例４に係るオゾン発生装置の誘電体電極部を示す断面図である。なお、この実施例４が実施例１と異なる点は、給電子の形状である。図４において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図４に示すように、誘電体電極２には、その内面に金属膜４が設けられ、螺旋状の給電子１３の外周面が金属膜４に接触するように挿入されている。そして、螺旋状の給電子１３の内周部の軸方向、即ち略中心軸上には、給電子１３の素線よりも太径で機械的強度を有する電極挿入棒１４が挿通され、給電子１３の両端部がそれぞれ電極挿入棒１４に接続固定されている。

上記実施例４のオゾン発生装置によれば、実施例１の効果のほかに、電極挿入棒１４で給電子１３を金属膜４内に挿入するので、給電子１３の挿入作業が容易となる。また、給電子１３への通電が螺旋状の両端から行われるので、給電子１３の素線の電流密度を低減させることができる。

次に、本発明の実施例５に係るオゾン発生装置を図５を参照して説明する。図５は、本発明の実施例５に係るオゾン発生装置の誘電体電極部を示す断面図である。なお、この実施例５が実施例１と異なる点は、金属膜と給電子間に不敷布を挟装したことである。図５において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図５に示すように、誘電体電極２には、その内面に金属膜４が設けられ、螺旋状の給電子１０の外周面が金属膜４内面に接触するように挿入されている。そして、給電子１０と金属膜４間には、例えばスレンレスのような金属細線を織りこんだ金属製の不敷布１５が挟装されている。

上記実施例５のオゾン発生装置によれば、実施例１の効果のほかに、給電子１０と金属膜４間の接触、通電が良好になる。

本発明の実施例１に係るオゾン発生装置の構成を示す断面図。本発明の実施例２に係るオゾン発生装置の給電子を示す拡大断面図。本発明の実施例３に係るオゾン発生装置の給電子を示す拡大断面図。本発明の実施例４に係るオゾン発生装置の誘電体電極部を示す断面図。本発明の実施例５に係るオゾン発生装置の誘電体電極部を示す断面図。従来のオゾン発生装置の構成を示す断面図。

符号の説明

１気密容器
１ａガス入口
１ｂガス出口
２誘電体電極
３金属電極
４金属膜
５、１０、１１、１２、１３給電子
６ブッシング
７電源
８スペーサ
１４電極挿入棒
１５不敷布

Claims

誘電体からなる筒状の誘電体電極と、
前記誘電体電極の内面に設けられた金属膜と、
前記金属膜にその外周面が接触するように設けられるとともに、電源に接続された螺旋状の給電子と、
前記誘電体電極と所定のギャップ長を保つとともに、前記誘電体電極を包囲するように設けられた接地電位の金属電極とを備えたことを特徴とするオゾン発生装置。
前記給電子の外径を前記金属膜の内径よりも大きくしたことを特徴とする請求項１に記載のオゾン発生装置。
前記給電子の螺旋状のピッチを、前記誘電体電極の軸方向の長さの１／２〜１／１０としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のオゾン発生装置。
前記給電子の素線を断面楕円状とし、曲率の小さい面を外周面としたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のオゾン発生装置。
前記給電子の素線を断面多角形状とし、頂部を外周部としたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のオゾン発生装置。
前記給電子の内周部に、この給電子の少なくとも一方の端部が接続された電極挿入棒を挿通したことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のオゾン発生装置。
前記給電子と前記金属電極間に、金属製の不敷布を挟装したことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のオゾン発生装置。
前記給電子に形状記憶合金を用いたことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のオゾン発生装置。