JP2009242172A - Ozone generating device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明はオゾンを生成するためのオゾン発生器に関し、特に、送風機無しにオゾンを連続的に放出することができるようにしたオゾン発生器に関する。 The present invention relates to an ozone generator for generating ozone, and more particularly to an ozone generator that can continuously release ozone without a blower.
オゾンは「活性化酸素」とも称される酸素の同素体であり、その化学式はO3であって、酸素に対する紫外光の作用によって形成される。オゾンは高圧高周波交流源を2本の電極の間に接続し、酸素含有ガス、例えば空気を電極間に通すことによる無音放電によって生成することができ、その際には空気が電極間を通過するにつれて、酸素分子のいくらかが励起されてオゾン分子を生成する。 Ozone is an allotrope of oxygen, also called “activated oxygen”, whose chemical formula is O 3 , which is formed by the action of ultraviolet light on oxygen. Ozone can be generated by silent discharge by connecting a high-pressure, high-frequency alternating current source between two electrodes and passing an oxygen-containing gas, for example air, between the electrodes, in which case air passes between the electrodes. As a result, some of the oxygen molecules are excited to produce ozone molecules.
無音放電を用いたオゾンの生成は従来より広く知られている。オゾンは効果的な消毒および脱臭剤であり、またオゾンは細菌の分子構造を分解することによって細菌を殺すことができる。したがって、空気中の有害な化学薬品や表面細菌によって引き起こされた不快もしくは有害な臭気が存在する場所において、細菌を殺し、化学薬品の分子構造を分解し、その結果、消毒および脱臭を行い、低濃度でも、オゾンは有効な殺菌剤である。オゾンは不安定であるため、いかなる残留物も生じることなく分解して酸素となる。また、オゾンは水に溶かして、水を殺菌するためにも使用することができる。 The generation of ozone using silent discharge has been widely known. Ozone is an effective disinfectant and deodorant, and ozone can kill bacteria by breaking down the bacterial molecular structure. Therefore, in places where there are unpleasant or harmful odors caused by harmful chemicals in the air or surface bacteria, the bacteria are killed and the molecular structure of the chemicals is degraded, resulting in disinfection and deodorization, resulting in low Even in concentration, ozone is an effective disinfectant. Since ozone is unstable, it decomposes to oxygen without any residue. Ozone can also be used to disinfect water by dissolving it in water.
これらの特性を生かし、より具体的には、例えば台所における調理表面の殺菌、公衆便所の消毒および脱臭、ならびに溶解された状態で塩素の代用としての水泳プールの殺菌等、多くの用途を有しており、既に消毒および脱臭用にオゾンを生成する装置が市販されている。 Taking advantage of these characteristics, more specifically, it has many uses such as sterilization of cooking surfaces in the kitchen, disinfection and deodorization of public toilets, and sterilization of swimming pools as a substitute for chlorine in the dissolved state. There are already commercially available devices that generate ozone for disinfection and deodorization.
従来より用いられているオゾン発生装置には種々のものが存在するが、その一例を図4に示す。図4に示すオゾン発生装置は標準的な放電式オゾナイザであり、電極51、52の一方、または両方を誘電体55で隔離し、電極間距離を1〜2mm程度として対極させている。この電極の間に、電源53から10〜20kV、50〜数十kHz程度の交流を印加するとバリア放電がおきる。このバリア放電では電子の温度が高いために、酸素分子が解離して酸素原子を生じ、他の酸素分子と結合してオゾンを生じる。しかし、このままではオゾンは動かないので、送風装置56を取り付けることとなる。
Various types of ozone generators that have been conventionally used exist, and an example is shown in FIG. The ozone generator shown in FIG. 4 is a standard discharge type ozonizer, in which one or both of the
前記のように従来のオゾン発生装置において送風機を用いるものは、送風機を駆動するモータによるノイズ音が発生し、また長時間使用していると、埃がファンや電極に付着するので、拡散量や放電効率が減少するという問題がある。 As described above, the conventional ozone generator using a blower generates noise noise from the motor that drives the blower, and when used for a long time, dust adheres to the fan and the electrode. There is a problem that the discharge efficiency decreases.
そのため例えば図5に示すように、送風装置を用いることのないオゾン発生装置が特許第3017146号に提案されている。即ち図4に示すオゾン発生装置においては、導電性の合金等からなる筒状電極61と、導電性金属等からなる針状電極62とを、プラスチック等の絶縁性材料からなる略円筒形をなす電極取付部材63に取り付けている。この電極取付部材63には、筒状電極61を保持する筒状部63aと、その内部底面あるいは内部背面等から突出する電極支持部63cとが設けられており、この電極支持部63cに針状電極62を取り付けることにより、この針状電極62は筒状電極61の一方の開口部61aの外側に隣接しかつその略中心に位置付けられる。64は直流の高電圧を発生する高圧発生装置であり、その負電位側のリード線が針状電極32に取り付けられており、正電位側のリード線が筒状電極31に取り付けられている。
Therefore, for example, as shown in FIG. 5, an ozone generator that does not use a blower is proposed in Japanese Patent No. 3017146. That is, in the ozone generator shown in FIG. 4, the
上記構成からなるオゾン発生器において、筒状電極61と針状電極62との間に直流の高電圧を印可すると、クーロンの法則によりコロナ放電が起き、このときの放電エネルギーにより、イオン及びオゾンを含む風が発生する。この風は筒状電極61の開口部61bから外方に向かって流出し、筒状電極61内に発生するイオン及びオゾンを外部に拡散させるものであり、それにより送風機無しでもイオンを放出可能としている。
上記のように従来のオゾン発生装置において図2に示すような送風機を用いるものは、送風機を駆動するモータによるノイズ音が発生し、また長時間使用していると、埃がファンや電極に付着するので、拡散量や放電効率が減少するという問題がある。それに対して、この問題点を解消しようとする図4に示すような技術においては、針状電極と筒状電極を用いることでコロナ放電を起こし、オゾン発生と送風とを同時に行うものであるが、このオゾン発生装置では誘電体を用いることのないコロナ放電であるため、大電流の供給時にはコロナ放電からアーク放電に移行してしまう問題がある。 As described above, the conventional ozone generator using a blower as shown in FIG. 2 generates noise noise due to the motor that drives the blower, and when it is used for a long time, dust adheres to the fan and the electrode. Therefore, there is a problem that the diffusion amount and the discharge efficiency are reduced. On the other hand, in the technique as shown in FIG. 4 for solving this problem, the corona discharge is caused by using the needle electrode and the cylindrical electrode, and ozone generation and air blowing are performed simultaneously. In this ozone generator, since the corona discharge does not use a dielectric, there is a problem that the corona discharge shifts to the arc discharge when a large current is supplied.
即ち、針電極と筒状電極との間のコロナ放電では、そのコロナ放電により発生するオゾンの量は少なく、且つコロナ放電によって誘起される気流の風量は極めて少ない。そのためより実用化レベルの多くのオゾンを発生させるためには電極間に大電流を流す必要があるが、その際にはコロナ放電からアーク放電に移行してしまう。したがってアーク放電が生じると騒音を発生すると共に電極が損傷することにもなる。そのため、このようなオゾン発生装置では実用化が困難である。 That is, in the corona discharge between the needle electrode and the cylindrical electrode, the amount of ozone generated by the corona discharge is small, and the amount of airflow induced by the corona discharge is extremely small. For this reason, in order to generate a large amount of ozone at a practical level, it is necessary to pass a large current between the electrodes. In this case, the corona discharge shifts to the arc discharge. Therefore, when arc discharge occurs, noise is generated and the electrode is damaged. Therefore, it is difficult to put such an ozone generator into practical use.
したがって本発明は、オゾンを外部に供給するための送風機を必要とせず、それにより送風機による騒音の発生を防止し、送風機が埃等で汚れることなく、また従来の針状電極と筒状電極を用いるオゾン発生装置よりも大量のオゾンを発生することができ、また送風量が多く、アーク放電を生じることがないオゾン発生装置を提供することを主たる目的とする。 Therefore, the present invention does not require a blower for supplying ozone to the outside, thereby preventing noise from being generated by the blower, and preventing the blower from being contaminated with dust, etc. The main object is to provide an ozone generator that can generate a larger amount of ozone than the ozone generator to be used, has a large amount of blown air, and does not generate arc discharge.
表面プラズマの発生原理は図1(a)に示すように、樹脂、ガラス、セラミック等の絶縁体1を挟んで表面側電極2と裏面側電極3を設け、両電極に対して交流電源4によって交流電界を発生させると、表面側電極2の縁部5から絶縁体1の表面に沿ってプラズマジェット6が発生する。特にこの表面プラズマは高速で且つ集中しているため、周囲の気体を誘導し誘導気流7が発生するという特性を備えている。したがって、従来よりこの誘導気流の発生を利用し、飛行機の翼、ジェットエンジンや送風機のブレード等の翼において、翼面から空気流が剥離しやすい部分に前記のような表面プラズマ発生装置を設け、その際生じる誘導気流を表面プラズマの発生制御によって制御する研究がなされている。
As shown in FIG. 1A, the surface plasma is generated by providing a
本発明はこのような表面プラズマを用いるものであり、この表面プラズマによっても実用化レベルのオゾンを発生することができることを見出し、また、表面プラズマの発生で誘起される誘導気流は、大量の表面プラズマを発生させるために高電圧としても、アーク放電に至ることはなく、無音放電を継続できる特性を生かし、更に、この表面プラズマは移動する翼における翼面の空気流の剥離防止作用以外に、表面プラズマで誘起される誘導気流を積極的に利用することを考え、表面プラズマ発生装置をイオン発生装置として用いることが有効であることを見出し、本発明に至ったものである。 The present invention uses such a surface plasma, and it has been found that ozone of a practical level can also be generated by this surface plasma, and the induced air current induced by the generation of the surface plasma has a large amount of surface plasma. Even if the voltage is high to generate plasma, it does not lead to arc discharge, making use of the characteristics that can continue silent discharge, and this surface plasma has the effect of preventing separation of the air flow on the blade surface in the moving blade, Considering that the induced air current induced by the surface plasma is actively used, it has been found that it is effective to use the surface plasma generator as an ion generator, and the present invention has been achieved.
即ち、本発明に係るオゾン発生装置は前記課題を解決するため、より具体的には、絶縁体を挟んで表面側電極の裏側に互いの電極の位置をずらして裏面側電極を配置してなる電極対を用い、両電極に交流電圧を印可することにより表面電極の端縁から表面プラズマを発生させる表面プラズマ発生装置と、前記表面プラズマ発生装置で発生する表面プラズマのプラズマジェット流で誘起される空気流を導く筒体とを備え、前記筒体を流通する空気流に、前記表面プラズマと空気との接触により発生するオゾンを混合して前記筒体から放出することを特徴とする。 That is, in order to solve the above-described problem, the ozone generator according to the present invention is more specifically formed by disposing the back-side electrodes by shifting the positions of the electrodes on the back side of the front-side electrodes with the insulator interposed therebetween. Induced by a surface plasma generator that generates surface plasma from the edge of the surface electrode by applying an alternating voltage to both electrodes using an electrode pair, and a plasma jet flow of the surface plasma generated by the surface plasma generator A cylindrical body for guiding an air flow, wherein ozone generated by contact between the surface plasma and air is mixed with the air flow flowing through the cylindrical body, and then released from the cylindrical body.
本発明に係る他のオゾン発生装置は前記オゾン発生装置において、前記表面プラズマ発生装置を筒体の内周面全体に形成することにより筒状の表面プラズマを発生し、該筒状の表面プラズマによる筒状のプラズマジェットの中心部に誘導空気流を形成することを特徴とする。 Another ozone generator according to the present invention is the ozone generator, wherein the surface plasma generator is formed on the entire inner peripheral surface of the cylindrical body to generate a cylindrical surface plasma, and the cylindrical surface plasma is used. An induced air flow is formed at the center of a cylindrical plasma jet.
本発明に係る他のオゾン発生装置は前記オゾン発生装置において、前記筒体内に前記表面プラズマを発生する表面プラズマ発生部を、空気流の流れ方向に複数個多段に設けたことを特徴とする。 Another ozone generator according to the present invention is characterized in that in the ozone generator, a plurality of surface plasma generators for generating the surface plasma in the cylinder are provided in a plurality of stages in the air flow direction.
本発明に係る他のオゾン発生装置は前記オゾン発生装置において、前記表面プラズマを発生する表面プラズマ発生部を複数個並設することを特徴とする。 Another ozone generator according to the present invention is characterized in that a plurality of surface plasma generators for generating the surface plasma are arranged in parallel in the ozone generator.
また、本発明は上記のように構成したので、オゾンを外部に供給するための送風機を必要とせず、それにより送風機による騒音の発生を防止し、送風機が埃等で汚れることなく、また従来の針電極と筒状電極を用いるオゾン発生装置よりも大量のオゾンを発生することができ、また送風量を多くするため電圧を上げてもアーク放電を生じることがないオゾン発生装置とすることができる。 In addition, since the present invention is configured as described above, it does not require a blower for supplying ozone to the outside, thereby preventing generation of noise by the blower, and the blower is not contaminated with dust or the like. A larger amount of ozone can be generated than an ozone generator using a needle electrode and a cylindrical electrode, and an ozone generator that does not generate arc discharge even when the voltage is increased in order to increase the amount of blown air can be obtained. .
本発明に係るオゾン発生装置は、送風機を不要とし、且つアーク放電を生じることがないオゾン発生装置とするため、絶縁体を挟んで表面側電極の裏側に互いの電極の位置をずらして裏面側電極を配置してなる電極対を用い、両電極に交流電圧を印可することにより表面電極の端縁から表面プラズマを発生させる表面プラズマ発生装置と、前記表面プラズマ発生装置で発生する表面プラズマのプラズマジェット流で誘起される空気流を導く筒体とを備え、前記筒体を流通する空気流に、前記表面プラズマと空気との接触により発生するオゾンを混合して前記筒体から放出するようにしたものである。 The ozone generator according to the present invention is an ozone generator that does not require a blower and does not generate arc discharge, so that the position of each electrode is shifted to the back side of the front side electrode with an insulator interposed therebetween. A surface plasma generator for generating surface plasma from the edge of the surface electrode by applying an alternating voltage to both electrodes using an electrode pair in which electrodes are arranged, and plasma of the surface plasma generated by the surface plasma generator A cylindrical body for guiding an air flow induced by a jet flow, and ozone generated by contact between the surface plasma and air is mixed with the air flow flowing through the cylindrical body and released from the cylindrical body It is a thing.
本発明の実施例を図面に沿って説明する。図1(a)は表面プラズマ発生装置の原理を示している。この原理自体については前記のとおりであるので、ここでの説明は省略する。図1(b)は同図(a)に示した表面プラズマ発生装置をそのまま用いたオゾン発生装置10の模式図を示している。図1(b)に示すオゾン発生装置10においては、前記と同様に樹脂、ガラス、セラミック等の絶縁体11を挟んで表面側電極12と裏面側電極13を設け、これをそのまま筒体18内に固定した例を示している。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1A shows the principle of the surface plasma generator. Since this principle itself is as described above, a description thereof is omitted here. FIG.1 (b) has shown the schematic diagram of the
このオゾン発生装置10においても、両電極12に対して交流電源14を接続してパルス、交流電界を発生させることによって、表面側電極12の縁部15から絶縁体11の表面に沿って無声放電によりプラズマジェット16が発生する。このプラズマジェットによって周囲に誘導気流17が発生し、それにより筒体18の開口19から周囲の空気が吸引されて吸入空気流20となり、筒体18内に空気流が形成される。それによりプラズマジェット16周囲には常に室内空気が供給され、供給された室内空気の一部は表面プラズマによってオゾン化する。生成されたオゾンを含む空気流はオゾン含有空気流21として、特別な送風装置無しに開口22から室外に送風することができる。
Also in the
上記のような装置を実際のオゾン発生装置として用いるには、例えば図1(c)のように同図(b)に示した筒体18をそのままケーシング22内に収納することによって製作することができる。このようなオゾン発生装置10の使用に際しては、オゾン発生量を調節するスイッチ類を適宜設け、電極に供給するパルス電流のデューティー比を制御することにより、或いは供給電圧を調節することによってオゾン発生量を調節することができる。
In order to use the above apparatus as an actual ozone generator, for example, as shown in FIG. 1 (c), the
このようなオゾン発生装置は更に種々の形態に製作することができ、例えば図2(a)の断面図に示すようなオゾン発生装置30とすることもできる。図2(a)に示すオゾン発生装置30においては、筒体38の内面全体に表面プラズマ発生装置を形成した例を示している。即ち、筒体38の内面には筒状の絶縁体31を設け、この絶縁体31の内面側に表面電極32を備え、裏面側の筒体38の外面側において表面電極32と位置をずらして設けている。
Such an ozone generator can be further manufactured in various forms, for example, an
図2(a)に示すオゾン発生装置においても、表面電極32と裏面電極33に対して交流電流としてのパルス電流を供給すると、表面電極33の縁部35から筒状の絶縁体の表面に沿って筒状に表面プラズマが発生し、その中心部分の空気が誘導されて誘導気流37が発生する。この誘導気流37の一部は表面プラズマによりオゾン化し、筒体21の開口40から室外にオゾン含有空気流41として送風し、また室内の空気は開口39から導入されることにより連続的なオゾンの発生がなされる。
In the ozone generator shown in FIG. 2A as well, when a pulse current as an alternating current is supplied to the
上記のような筒状の表面プラズマを発生する装置は、例えば図2(b)に示すような態様で製作し、オゾン発生装置30として製品化することができる。図2(b)に示す例においては、3個の断面矩形の筒状オゾン発生部44を並設した例を示しており、各オゾン発生部44は同図(a)に示すものと同様の構成をなし、これをケーシング43内に収納している。このようなオゾン発生装置30は前記図1(c)に示した装置よりも効率よくオゾンを発生することができ、また空気流も充分高速にすることができる。
An apparatus for generating a cylindrical surface plasma as described above can be manufactured, for example, in the form as shown in FIG. In the example shown in FIG. 2B, an example in which three
図2(c)には同図(b)に示したオゾン発生装置30におけるオゾン発生部44を円筒状に形成した例を示しており、各オゾン発生部44を図示の例では3個並設し、同図(b)と同様の作用によって表面プラズマによるプルズマジェットを発生し、誘導気流の空気の一部をオゾン化し、オゾン含有空気流として室内に供給する。前記のようなオゾン発生部44における内径及び併設する個数等は任意に選択して製造することができる。
FIG. 2 (c) shows an example in which the
上記実施例においては、表面プラズマを発生する表面プラズマ発生部を複数個並設した例を示したが、そのほか例えば図3に示すように、前記図2に示す表面プラズマ発生部を筒体38内において、内部を流れる空気流の方向に沿って複数個、即ち多段に配置しても良い。図3に示す例においては表面プラズマ発生部A、B、Cの3個設けた例を示しており、その段数は任意に選択することができる。このように表面プラズマ発生部を多段に設ける場合は、前記図1に示すような1つの筒体の装置において多段に設けるもののほか、図2(b)(c)のように筒体を複数並設したものにおいて多段に設けるようにしても良い。 In the above-described embodiment, an example in which a plurality of surface plasma generating portions for generating surface plasma are arranged side by side has been shown. However, for example, as shown in FIG. 3, the surface plasma generating portion shown in FIG. In this case, a plurality of, i.e., multiple stages may be arranged along the direction of the airflow flowing through the inside. The example shown in FIG. 3 shows an example in which three surface plasma generators A, B, and C are provided, and the number of stages can be arbitrarily selected. When the surface plasma generators are provided in multiple stages as described above, in addition to those provided in multiple stages in the single cylindrical apparatus as shown in FIG. 1, a plurality of cylindrical bodies are arranged in parallel as shown in FIGS. The provided one may be provided in multiple stages.
このように表面プラズマ発生部を多段に設けるオゾン発生装置は、表面プラズマ発生部を単段としたオゾン発生装置よりも、発生するオゾンの濃度を高めることができる。即ち、1つの表面プラズマ発生部で発生するオゾンは、導入した空気流の一部から生成されるに過ぎず、したがって同様の表面プラズマ発生部を多段設けることにより、未だ充分オゾン発生能力のある空気流に対して、多段の表面プラズマ発生部によって、より高濃度のオゾンを発生することが可能となる。 Thus, the ozone generator provided with the surface plasma generator in multiple stages can increase the concentration of generated ozone as compared with the ozone generator having the surface plasma generator as a single stage. That is, the ozone generated in one surface plasma generation part is only generated from a part of the introduced air flow. Therefore, by providing the same surface plasma generation part in multiple stages, the air still having sufficient ozone generation ability is provided. With respect to the flow, it is possible to generate ozone at a higher concentration by the multi-stage surface plasma generator.
1 絶縁体
2 表面側電極
3 裏面側電極
4 交流電源
5 縁部
6 プラズマジェット
7 誘導気流
10 オゾン発生装置
11 絶縁体
12 表面側電極
13 裏面側電極
14 交流電源
15 縁部
16 プラズマジェット
17 誘導気流
18 筒体
19 開口
20 吸入空気流
21 オゾン含有空気流
22 開口
23 ケーシング
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記表面プラズマ発生装置で発生する表面プラズマのプラズマジェット流で誘起される空気流を導く筒体とを備え、
前記筒体を流通する空気流に、前記表面プラズマと空気との接触により発生するオゾンを混合して前記筒体から放出することを特徴とするオゾン発生装置。 Using an electrode pair in which the positions of the electrodes on the back side of the surface side electrode are shifted on the back side of the surface side electrode across the insulator, and an alternating voltage is applied to both electrodes, surface plasma is generated from the edge of the surface electrode. A surface plasma generator for generating
A cylindrical body for guiding an air flow induced by a plasma jet flow of the surface plasma generated by the surface plasma generator,
An ozone generator that mixes ozone generated by contact between the surface plasma and air into an air flow flowing through the cylinder and releases the mixture from the cylinder.
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