JP2010173885A - Silent discharge type plasma generator and method for extinguishing arc in silent discharge type plasma generator - Google Patents

Silent discharge type plasma generator and method for extinguishing arc in silent discharge type plasma generator Download PDF

Info

Publication number
JP2010173885A
JP2010173885A JP2009016814A JP2009016814A JP2010173885A JP 2010173885 A JP2010173885 A JP 2010173885A JP 2009016814 A JP2009016814 A JP 2009016814A JP 2009016814 A JP2009016814 A JP 2009016814A JP 2010173885 A JP2010173885 A JP 2010173885A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
arc
dielectric
discharge
power supply
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2009016814A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5063622B2 (en
JP2010173885A5 (en
Inventor
Noboru Wada
昇 和田
Yasuhiro Tanimura
泰宏 谷村
Masaki Kuzumoto
昌樹 葛本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2009016814A priority Critical patent/JP5063622B2/en
Publication of JP2010173885A publication Critical patent/JP2010173885A/en
Publication of JP2010173885A5 publication Critical patent/JP2010173885A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5063622B2 publication Critical patent/JP5063622B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a silent discharge type plasma generator in which arc is thoroughly extinguished before the arc reaches a feeding member, and reliable insulation between electrodes can be restored. <P>SOLUTION: The generator comprises a dielectric (3), first and second electrodes (1, 2) disposed oppositely across the dielectric, and an AC power supply (6) for applying an AC voltage between the electrodes to cause discharging, and plasma is formed by supplying gas to a discharge space for generating the discharge. The second electrode (2) consists of a conductive feeding thin film formed on the dielectric, and, when the dielectric is damaged to generate arc discharge between the electrodes, the arc discharge partially vanishes a feeding thin film extending from the arc discharge-generated portion to a feeding member (7) which connects the AC power supply and the feeding thin film in contact with the feeding thin film, and the arc discharge is extinguished by an arc extinguisher (10) disposed so as to simultaneously come into contact with at least the feeding thin film among the dielectric and the feeding thin film. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、無声放電を利用した大容量のプラズマ装置、特に、電極の破損などに起因する電極間の短絡に伴い発生したアーク放電を速やかに消弧し、装置システム全体を停止することなく、装置を再起動できるヒューズを用いない新たな短絡保護機能を備えた無声放電式プラズマ発生装置および該装置における消孤方法に関する。   This invention is a large-capacity plasma device using silent discharge, in particular, quickly extinguishing arc discharge generated due to a short circuit between electrodes caused by electrode breakage, etc., without stopping the entire device system, The present invention relates to a silent discharge plasma generator having a new short-circuit protection function that does not use a fuse capable of restarting the apparatus, and a method for extinguishing the apparatus.

オゾン発生装置に代表される無声放電プラズマ装置の短絡保護には、ヒューズが一般的に使用されている。また、駆動電源側の短絡保護制御と連携し、ヒューズのハードウェア的な保護機能に制御面のソフトウェア的な保護機能を付加した重畳システムも採用されている。しかし、上記プラズマ装置に使用するヒューズは高電圧用の特殊ヒューズであり、その大きさおよびコストは装置の小型化および低コスト化の大きな障害となっていた。   A fuse is generally used for short circuit protection of a silent discharge plasma apparatus typified by an ozone generator. In addition, a superposition system in which a software protection function on the control surface is added to the hardware protection function of the fuse is also employed in cooperation with the short circuit protection control on the drive power source side. However, the fuse used in the plasma device is a special fuse for high voltage, and its size and cost have been a major obstacle to downsizing and cost reduction of the device.

下記特許文献1では、上述のようなプラズマ装置において、ヒューズを用いない新たな短絡保護システムを備えたものが提案されている。オゾン発生装置を例にして以下にそのシステムを説明する。図14は円筒多管式オゾン発生装置の一組の電極部の断面図である。実際の装置は図14に示した電極部が図14の紙面の上下方向および奥行き方向に複数・並列に並べて接続されている。金属製の接地電極1と、内面に膜厚100μm以下の薄膜高電圧電極2を配した誘電体(ガラス管)3との間に形成された空間に酸素を含んだ原料ガスを導入し、かつ両電極間に高電圧を印加することにより無声放電プラズマを発生させる。この空間は放電空間4と称され、該空間においては、酸素分子が電子との衝突により解離され、オゾンを生成することになる。   In the following Patent Document 1, a plasma apparatus as described above is proposed that includes a new short-circuit protection system that does not use a fuse. The system will be described below using an ozone generator as an example. FIG. 14 is a cross-sectional view of a pair of electrode portions of a cylindrical multi-tube ozone generator. In an actual apparatus, a plurality of electrode portions shown in FIG. 14 are connected in parallel in the vertical direction and depth direction of the paper surface of FIG. A source gas containing oxygen is introduced into a space formed between a metal ground electrode 1 and a dielectric (glass tube) 3 having a thin film high voltage electrode 2 having a thickness of 100 μm or less on the inner surface; and Silent discharge plasma is generated by applying a high voltage between both electrodes. This space is referred to as a discharge space 4, in which oxygen molecules are dissociated by collision with electrons and generate ozone.

この従来装置の最たる特徴は、ガラス管3内面に形成された薄膜高電圧電極2が一般的には高い導電性を確保する観点から、厚膜でガラス管に対して強固な密着力を有するものが求められるが、その常識に反して導電性薄膜であることにある。例えば、厚膜の高電圧電極を有する一般的な円筒多管式オゾン発生装置において、通常のオゾン発生時にガラス管が破損した場合、接地電極1と厚膜高電圧電極間にアーク放電が発生し、電極間短絡が生じる。このアーク放電は電極が存在する限り、また両電極が所定の絶縁距離以内に存在する限り持続し、アークエネルギーが電極に注入され続ける。   The most important feature of this conventional device is that the thin film high voltage electrode 2 formed on the inner surface of the glass tube 3 is generally thick and has a strong adhesion to the glass tube from the viewpoint of ensuring high conductivity. However, it is a conductive thin film contrary to the common sense. For example, in a general cylindrical multi-tube ozone generator having a thick film high voltage electrode, when a glass tube breaks during normal ozone generation, an arc discharge occurs between the ground electrode 1 and the thick film high voltage electrode. Short circuit between the electrodes occurs. This arc discharge lasts as long as the electrode is present and as long as both electrodes are within a predetermined insulation distance, and arc energy continues to be injected into the electrode.

しかしながら、上記従来装置においては、高電圧電極が薄膜で形成されていることから、アーク放電による入熱により瞬時にアーク放電を停止させるのに十分な絶縁距離を確保するように高電圧電極自身が蒸発または昇華し消失する。すなわち、高電圧電極自身が短絡現象を検知し、自身を消失させることにより電極間の絶縁を回復する、まさにヒューズと同様の効果を備えている。   However, in the above-mentioned conventional apparatus, since the high voltage electrode is formed of a thin film, the high voltage electrode itself is provided so as to secure a sufficient insulation distance for instantaneously stopping the arc discharge by heat input by the arc discharge. It disappears by evaporation or sublimation. That is, the high voltage electrode itself detects the short-circuit phenomenon and recovers the insulation between the electrodes by eliminating the short circuit phenomenon.

また、上記従来装置の構成では、短絡発生後に自動的に電極間の絶縁が回復されるため、オゾン発生システムを停止することなく、オゾン発生装置の再起動が可能である。さらに、正常なガラス管は当然ながら、破損したガラス管においても、破損部位以外で再度オゾン発生を継続することができる。一度短絡を検知し、エレメントが溶断したヒューズは再使用が不可能であり、溶断したヒューズが接続されたガラス管は二度とオゾン発生に寄与することができないが、この点では、上記従来装置はヒューズを超えた優れた短絡保護・再起動機能を有しているといえる。   Moreover, in the structure of the said conventional apparatus, since the insulation between electrodes is automatically recovered after the occurrence of a short circuit, the ozone generating apparatus can be restarted without stopping the ozone generating system. Furthermore, as a matter of course, a normal glass tube can continue to generate ozone again at a portion other than the damaged portion even in a broken glass tube. Once a short circuit is detected and the fuse is blown, the fuse cannot be reused, and the glass tube connected to the blown fuse can never contribute to the generation of ozone. It can be said that it has an excellent short-circuit protection / restart function exceeding

また、大容量のオゾン発生装置、すなわち電極数が膨大な数になる場合、短絡電流が極めて大きくなるケースが考えられ、その場合は、薄膜高電圧電極2に交流電源からなる駆動電源6側の保護機能を重畳させた保護システムを構築するのが効果的である。上記のように、薄膜高電圧電極2の採用により、短絡保護に必要不可欠であったヒューズが不要となり、信頼性の高い短絡保護システムの構築ならびに装置の小型化・低コストが実現できる。   In addition, when a large-capacity ozone generator, that is, when the number of electrodes becomes enormous, there may be a case where the short-circuit current becomes extremely large. In this case, the thin film high-voltage electrode 2 is connected to the drive power source 6 side composed of an AC power source. It is effective to build a protection system with protection functions superimposed. As described above, the use of the thin-film high-voltage electrode 2 eliminates the need for a fuse that has been indispensable for short-circuit protection, thereby realizing a highly reliable short-circuit protection system and reducing the size and cost of the apparatus.

なお、図14の5は冷却水通路、7は給電部材、8,9は管板である。   In FIG. 14, 5 is a cooling water passage, 7 is a power supply member, and 8 and 9 are tube sheets.

国際公開第WO2006/103945号パンフレットInternational Publication No. WO2006 / 103945 Pamphlet

上述のような従来の装置では、薄膜高電圧電極の自己消失によりヒューズを用いない短絡保護システムが提供され、また短絡電流が大電流の場合は、薄膜高電圧電極の自己消失効果に駆動電源側の短絡保護機能を重畳させるという利点が提供された。しかしながら、短絡電流が数十〜数百Aの大電流となった場合、上記構成では十分な短絡保護を実現できない場合がある。この場合、電極部へ注入されるアークエネルギーが極めて大きくなり、薄膜高電圧電極の消失量が増大する。   The conventional device as described above provides a short-circuit protection system that does not use a fuse due to the self-disappearance of the thin-film high-voltage electrode. When the short-circuit current is large, the drive power supply side The advantage of superimposing the short-circuit protection function is provided. However, when the short-circuit current becomes a large current of several tens to several hundreds A, the above configuration may not realize sufficient short-circuit protection. In this case, the arc energy injected into the electrode portion becomes extremely large, and the amount of disappearance of the thin film high voltage electrode increases.

蒸発・昇華した多量の薄膜高電圧電極の微粒子は、ガラス管内のガスに導電性を付与し、この導電性ガスを経路として、短絡に伴い発生したアークは薄膜高電圧電極の消失により形成される絶縁距離を確保しても消弧することなく、破損箇所(アーク発生起点)から金属製の給電部材(放電空間の外部に設置)7へ持続し到達してしまう。給電部材にアークが到達した場合、オゾン発生装置は完全に短絡することになり、オゾン発生システムの停止および短絡を発生した電極部の交換を余儀なくされる。   A large amount of evaporated and sublimated fine particles of the thin-film high-voltage electrode give conductivity to the gas in the glass tube, and the arc generated by the short circuit is formed by the disappearance of the thin-film high-voltage electrode through this conductive gas as a route. Even if the insulation distance is secured, the arc is not extinguished, and the metal power supply member (installed outside the discharge space) 7 is continuously reached from the damaged portion (arc generation start point). When the arc reaches the power supply member, the ozone generator is completely short-circuited, and the ozone generating system is stopped and the electrode part that has caused the short-circuit is forced to be replaced.

ここで円筒多管式オゾン発生装置(電極構成部材が同心同軸状に形成される)におけるアークの発生と消弧について図15,図16に従って具体的に説明する。誘電体(ガラス管)3が破損箇所21において破損した場合、概ね破損箇所にはピンホール状の貫通穴が形成される。ただし、誘電体3の材質や破損時に注入されたアークエネルギーの大きさにより、ピンホールだけでなく、亀裂や割れといった二次的な破損を伴う場合もある。また、オゾン発生装置の電極が動作中に破損する原因としては、過度な温度上昇や誘電体3を接地電極1の中に挿入する際に生じる機械的応力、誘電体3に生じるキズや製造時に含有される欠陥に伴い発生する誘電体3の絶縁破壊強度の低下が考えられる。   Here, arc generation and arc extinction in a cylindrical multi-tube ozone generator (electrode constituent members are formed concentrically and coaxially) will be specifically described with reference to FIGS. When the dielectric (glass tube) 3 breaks at the breakage point 21, a pinhole-like through hole is formed at the breakage point. However, depending on the material of the dielectric 3 and the magnitude of the arc energy injected at the time of breakage, not only pinholes but also secondary breakage such as cracks and cracks may occur. The reason why the electrode of the ozone generator is damaged during operation is that the temperature rises excessively, mechanical stress generated when the dielectric 3 is inserted into the ground electrode 1, scratches generated in the dielectric 3, and manufacturing. It is conceivable that the dielectric breakdown strength of the dielectric 3 generated due to the contained defects is reduced.

このように、誘電体3が破損した場合、瞬時に接地電極1と誘電体3内面に配されている薄膜高電圧電極2との間にアーク放電が発生し、短絡電流が電極間を流れる。短絡電流が小さい場合は、図15に示すように、破損箇所21の周囲の薄膜高電圧電極2がアーク放電によるエネルギーの注入により瞬時に蒸発・昇華し、自動的に消失する。この消失範囲はアーク放電が消弧されるに十分な絶縁距離Lを確保するように消失し、短絡直後に電極間の絶縁が瞬時に回復され、破損箇所21以外で通常のオゾン発生が再開される。このことは上記特許文献1に開示されている。   Thus, when the dielectric 3 is damaged, an arc discharge is instantaneously generated between the ground electrode 1 and the thin film high voltage electrode 2 disposed on the inner surface of the dielectric 3, and a short-circuit current flows between the electrodes. When the short-circuit current is small, as shown in FIG. 15, the thin-film high-voltage electrode 2 around the damaged portion 21 is instantly evaporated and sublimated by energy injection by arc discharge and disappears automatically. This disappearance range disappears so as to secure a sufficient insulation distance L to extinguish the arc discharge, the insulation between the electrodes is instantaneously restored immediately after the short circuit, and normal ozone generation is resumed at other than the damaged portion 21. The This is disclosed in Patent Document 1 described above.

一方、図16に示すように、短絡電流が数十A以上となる場合、アーク放電により注入されるエネルギーが増大することから、薄膜高電圧電極2の自己消失する範囲が拡大される。さらに多くの薄膜高電圧電極2が消失した空間(誘電体3内部)には、蒸発・昇華した薄膜高電圧電極微粒子を含んだ導電性ガス22が充満し、誘電体3内部は導電性を帯びた空間となる。従って、図15のように瞬時に絶縁が回復できず、導電性ガスを媒体としてアーク放電が持続する。持続したアークは薄膜高電圧電極2を蒸発・昇華し続け、最終的に給電部材7にまで到達し、完全に短絡(オゾン発生システムの停止)を引き起こす場合がある(給電部材はアークエネルギーに対して十分な熱容量を有するバルク金属である)。   On the other hand, as shown in FIG. 16, when the short-circuit current is several tens of A or more, the energy injected by the arc discharge increases, so the range of the thin-film high-voltage electrode 2 that self-disappears is expanded. Further, the space where the thin film high voltage electrode 2 disappears (inside the dielectric 3) is filled with the conductive gas 22 containing the evaporated and sublimated thin film high voltage electrode fine particles, and the inside of the dielectric 3 is conductive. Space. Therefore, the insulation cannot be recovered instantaneously as shown in FIG. 15, and arc discharge continues using the conductive gas as a medium. The sustained arc continues to evaporate and sublimate the thin-film high-voltage electrode 2 and eventually reaches the power supply member 7 and may cause a complete short circuit (stop of the ozone generation system). And bulk metal with sufficient heat capacity).

また、図16において、駆動電源6側の短絡保護機能を薄膜高電圧電極2の自己消失効果に重畳させ、アークを消弧させるためには、アークが給電部材7に到達するまでにインバータ電源のゲート信号を遮断し、停止指令を発令する必要がある。しかし、駆動電源6における短絡保護に関する制御シーケンスでは、その処理時間は100msec程度を要するのが一般的であり、特に短絡が給電部材7に極めて近い箇所で発生した場合には、10msec程度でゲート信号を遮断しないとアークは、給電部材7が接地電極1端部から前述した絶縁距離L以上離れた放電空間4の外側に設置されているにもかかわらず、該給電部材7に到達する。アークの発生、つまり短絡の発生は出力電圧の低下で検知するのが容易であるが、処理時間の高速化が実現できない限り、出力電圧の低下を検知してからゲート遮断に至るまでに、アークが十分に持続してしまい、給電部材7に到達してしまう。すなわち、駆動電源6側の短絡保護機能を重畳させてもアークを消弧することができない場合があり得る。   In FIG. 16, in order to superimpose the short-circuit protection function on the drive power supply 6 side on the self-extinguishing effect of the thin-film high-voltage electrode 2 and extinguish the arc, before the arc reaches the power supply member 7, It is necessary to shut off the gate signal and issue a stop command. However, in the control sequence related to the short circuit protection in the drive power supply 6, the processing time is generally required to be about 100 msec. In particular, when a short circuit occurs at a location very close to the power supply member 7, the gate signal is about 10 msec. If the power supply member 7 is not cut off, the arc reaches the power supply member 7 despite the fact that the power supply member 7 is installed outside the discharge space 4 separated from the end portion of the ground electrode 1 by the insulation distance L or more. The occurrence of an arc, that is, the occurrence of a short circuit, can be easily detected by a decrease in the output voltage. However, unless the processing time can be increased, the arc can be detected after the decrease in the output voltage is detected until the gate is shut off. Is sufficiently sustained and reaches the power supply member 7. That is, the arc may not be extinguished even if the short-circuit protection function on the drive power supply 6 side is superimposed.

以上のように、薄膜高電圧電極自身がアーク消弧に必要な絶縁距離に相当する量だけを自己消失し、電極間の絶縁を回復しようとしても、また、駆動電源側の短絡保護機能を重畳させても、注入されるアークエネルギーの大きさと導電性ガスの存在により、アークが消弧せず持続し、大量の高電圧電極を消失させながら給電部材にまで到達してしまうという課題があった。   As described above, the thin-film high-voltage electrode itself self-dissipates only the amount corresponding to the insulation distance necessary for arc extinction, and the short-circuit protection function on the drive power supply side is superimposed, even when trying to restore insulation between the electrodes. However, due to the magnitude of the injected arc energy and the presence of the conductive gas, the arc persists without extinguishing, and there is a problem that it reaches the power supply member while losing a large amount of high-voltage electrodes. .

この発明は、ヒューズや、駆動電源制御側の複雑かつ遅れ時間を発生する遮断システムを用いず、敢えてアークが持続できる空間(つまりアークを消弧する時間的猶予)を形成し、給電部材にアークが到達する前にアークを完全に消弧し、確実な電極間絶縁の回復を実現することができる無声放電式プラズマ発生装置および該装置における消孤方法を提供することを目的とする。   The present invention does not use a fuse or a complicated and delayed interruption system on the side of the drive power supply control, and forms a space where the arc can be sustained (i.e., a time delay to extinguish the arc), and the arc is supplied to the power supply member. An object of the present invention is to provide a silent discharge plasma generating apparatus capable of completely extinguishing an arc before reaching a point and realizing a reliable recovery of interelectrode insulation, and a quenching method in the apparatus.

この発明は、誘電体と、ガスを供給してプラズマを発生させる放電空間を間に設けるように上記誘電体と対向して設けられた第1の電極および上記誘電体上に上記第1の電極と上記誘電体を挟んで対向配置された導電性の給電薄膜からなる第2の電極からなる1組の電極と、上記1組の電極間に交流電圧を印加して放電させる交流電源と、上記第2の電極に接して上記交流電源を第2の電極に接続する給電部材と、上記誘電体および第2の電極の少なくとも第2の電極と接するように配置されたアーク消弧剤と、を備え、上記誘電体が破損して上記電極間にアーク放電が発生した場合に、アーク放電により、上記第2の電極がアーク放電の発生した部分から上記給電部材が接する部分まで部分的に消滅し、同時に上記アーク消弧剤によりアーク放電を消弧することを特徴とする無声放電式プラズマ発生装置にある。
この発明はまた、該装置における消孤方法も含む。
The present invention provides a dielectric, a first electrode provided opposite to the dielectric so as to provide a discharge space for generating gas by supplying gas, and the first electrode on the dielectric And a pair of electrodes composed of a second electrode composed of a conductive power supply thin film disposed opposite to each other with the dielectric interposed therebetween, an alternating current power source for applying and discharging an alternating voltage between the pair of electrodes, A power supply member that contacts the second electrode and connects the AC power source to the second electrode; and an arc extinguishing agent that is disposed so as to contact at least the second electrode of the dielectric and the second electrode. And when the dielectric is damaged and an arc discharge occurs between the electrodes, the arc discharge causes the second electrode to partially disappear from the portion where the arc discharge occurs to the portion where the power supply member contacts. At the same time, the arc Discharge in silent discharge type plasma generating apparatus characterized by extinguished.
The invention also includes a method of quenching in the device.

この発明では、給電部材にアークが到達する前にアークを完全に消弧し、確実な電極間絶縁の回復を実現することができる無声放電式プラズマ発生装置および該装置における消孤方法が提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a silent discharge type plasma generator capable of completely extinguishing the arc before it reaches the power supply member and realizing reliable recovery of the interelectrode insulation, and a quenching method in the device. .

この発明の実施の形態1による無声放電式プラズマ発生装置である円筒多管式オゾン発生装置の一組の電極部の断面図である。It is sectional drawing of a set of electrode part of the cylindrical multi-tube type ozone generator which is a silent discharge type plasma generator by Embodiment 1 of this invention. この発明によるオゾン発生装置の電気回路の構成図である。It is a block diagram of the electric circuit of the ozone generator by this invention. この発明によるオゾン発生装置にかかる破損発生時の印加電圧と流れる電流の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the applied voltage at the time of the breakage occurrence concerning the ozone generator by this invention, and the flowing electric current. この発明の実施の形態1による円筒多管式オゾン発生装置の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of the cylindrical multipipe type ozone generator by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1による円筒多管式オゾン発生装置の別の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another modification of the cylindrical multi-tube type ozone generator by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1による円筒多管式オゾン発生装置の変形例における一組の電極部の断面図である。It is sectional drawing of a set of electrode part in the modification of the cylindrical multipipe type ozone generator by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2による円筒多管式オゾン発生装置の一組の電極部の断面図である。It is sectional drawing of a pair of electrode part of the cylindrical multi-tube type ozone generator by Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態4による円筒多管式オゾン発生装置の一例による一組の電極部の断面図である。It is sectional drawing of a set of electrode part by an example of the cylindrical multi-tube type ozone generator by Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態4による円筒多管式オゾン発生装置の別の例による一組の電極部の断面図である。It is sectional drawing of a set of electrode part by another example of the cylindrical multi-tube type ozone generator by Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態5による円筒多管式オゾン発生装置の一組の電極部の断面図である。It is sectional drawing of a set of electrode part of the cylindrical multi-tube type ozone generator by Embodiment 5 of this invention. この発明の実施の形態6による円筒多管式オゾン発生装置の一例による一組の電極部の断面図である。It is sectional drawing of a set of electrode part by an example of the cylindrical multi-tube type ozone generator by Embodiment 6 of this invention. この発明の実施の形態6による円筒多管式オゾン発生装置の別の例による一組の電極部の断面図である。It is sectional drawing of a set of electrode part by another example of the cylindrical multi-tube type ozone generator by Embodiment 6 of this invention. この発明の実施の形態7による円筒多管式オゾン発生装置の一組の電極部の断面図である。It is sectional drawing of a set of electrode part of the cylindrical multi-tube type ozone generator by Embodiment 7 of this invention. 従来の円筒多管式オゾン発生装置の一組の電極部の断面図である。It is sectional drawing of a pair of electrode part of the conventional cylindrical multi-tube type ozone generator. 円筒多管式オゾン発生装置におけるアークの発生と消弧について説明するための図である。It is a figure for demonstrating generation | occurrence | production and arc extinction in a cylindrical multi-tube type ozone generator. 円筒多管式オゾン発生装置におけるアークの発生と消弧について説明するための図である。It is a figure for demonstrating generation | occurrence | production and arc extinction in a cylindrical multi-tube type ozone generator.

最初にこの発明は、大容量(短絡電流が大電流)のオゾン発生装置に代表される無声放電プラズマ装置においても、電極間短絡に伴い発生するアークを高速かつ確実に遮断し、速やかに消弧するものである。上記特許文献1に示された薄膜高電圧電極の自己消失効果を利用し、アークの発生箇所および持続経路にアーク冷却剤を設置することで、発生したアークを冷却し、給電部材にアークが到達するまでに消弧させるものである。   First, the present invention is capable of quickly and reliably interrupting an arc generated due to a short-circuit between electrodes, and extinguishing the arc quickly, even in a silent discharge plasma apparatus represented by an ozone generator having a large capacity (short-circuit current is large). To do. By utilizing the self-extinguishing effect of the thin-film high-voltage electrode disclosed in Patent Document 1 above, by installing an arc coolant at the arc generation site and the continuous path, the generated arc is cooled and the arc reaches the power supply member. The arc is extinguished before

例えば、上記特許文献1で示されたようなガラス管を誘電体とする無声放電を用いた円筒多管式オゾン発生装置において、ガラス管が破損し、アークが発生した際に、
1)ガラス管内面に形成される高電圧電極がアーク熱により蒸発または昇華する薄膜給電膜であること、
2)駆動電源から該給電膜に電流を供給する給電部材が放電空間の外側にて給電膜と接触していること、
3)該給電部材と破損箇所間のアーク持続経路にアーク消弧(冷却)剤を備える
ことにより実現される。
For example, in a cylindrical multi-tube ozone generator using silent discharge with a glass tube as a dielectric as shown in Patent Document 1 above, when the glass tube is broken and an arc is generated,
1) The high voltage electrode formed on the inner surface of the glass tube is a thin film power supply film that is evaporated or sublimated by arc heat,
2) A power supply member that supplies current from the drive power source to the power supply film is in contact with the power supply film outside the discharge space.
3) It is realized by providing an arc extinguishing (cooling) agent in the arc continuous path between the power supply member and the damaged part.

この発明においては、以上の構造により、電極間に発生したアークは、給電部材に到達するまでに、アーク持続経路内に設置されたアーク消弧剤により冷却される。冷却されたアークは、瞬時にそのアーク電圧を上昇させ、消弧に至る、つまり電極間の絶縁を回復し、オゾン発生システム全体を停止することなく(短絡した電極管を除去することなく)、一時的に放電を停止したオゾン発生装置の再起動が可能となる。   In the present invention, with the above structure, the arc generated between the electrodes is cooled by the arc extinguishing agent installed in the arc continuous path before reaching the power supply member. The cooled arc instantaneously increases its arc voltage, leading to extinction, i.e. restoring insulation between the electrodes, without stopping the entire ozone generation system (without removing the shorted electrode tube), It is possible to restart the ozone generator that has temporarily stopped discharging.

この発明においては、ガラス管およびその内面に配置された薄膜高電圧電極に囲まれた空間にアーク消弧剤が設置される。この発明におけるアークの持続経路は、上述したガラス管および薄膜高電圧電極に囲まれた空間に限定されており、アークは必ずガラス管の破損箇所から給電部材に向かって持続・進展する。すなわち、少なくとも給電部材と放電空間との間にアーク消弧剤を配置することで、発生・持続したアークは必ずアーク消弧剤に接することになる。アーク消弧剤に接したアークは急速に冷却(アーク電界強度の上昇、アーク電圧の上昇)され、消弧に至る。   In the present invention, an arc extinguishing agent is installed in a space surrounded by a glass tube and a thin film high voltage electrode disposed on the inner surface thereof. In the present invention, the arc sustaining path is limited to the space surrounded by the glass tube and the thin-film high-voltage electrode described above, and the arc always continues and progresses from the damaged portion of the glass tube toward the power supply member. That is, by arranging the arc extinguishing agent at least between the power supply member and the discharge space, the generated and sustained arc is always in contact with the arc extinguishing agent. The arc in contact with the arc extinguishing agent is rapidly cooled (increased arc electric field strength, increased arc voltage), and extinguishes.

上記特許文献1にも示されているように、給電部材が、放電空間内に存在すれば、その直近でガラス管が破損した場合、破損箇所を介して接地電極と給電部材との間にアークが発生し、瞬時に完全短絡してしまうため、放電空間の外側に配置する。   As shown in the above-mentioned Patent Document 1, if the power supply member is present in the discharge space, if the glass tube is damaged in the immediate vicinity, an arc is formed between the ground electrode and the power supply member via the damaged portion. Is generated, and a complete short circuit occurs instantaneously, so that it is disposed outside the discharge space.

また、この発明における構造では、高電圧電極が薄膜であるために、破損発生後、瞬時に完全短絡するのではなく、薄膜高電圧電極が自己消失、さらにはガラス管内に発生した導電性ガスによりアークが給電部材に至るまでの時間的猶予が設けられる。アーク消弧剤が破損発生箇所のより近くに存在していれば、薄膜高電圧電極の無用な消失量を抑制し、より早期にアークを消弧することができるが、上記時間的猶予が与えられるため、完全短絡を回避するという観点では、給電部材と放電空間の間にのみアーク消弧剤が存在すれば、高電圧電極の消失量は増大する可能性があるものの、アークを消弧することができ、オゾン発生装置は完全短絡に至ることはない。   Further, in the structure of the present invention, since the high voltage electrode is a thin film, after the occurrence of breakage, the thin film high voltage electrode is self-disappearing due to the self-disappearance, and further due to the conductive gas generated in the glass tube. A time delay until the arc reaches the power supply member is provided. If the arc extinguishing agent is present closer to the point of occurrence of damage, the amount of unnecessary loss of the thin film high voltage electrode can be suppressed and the arc can be extinguished earlier, but the above-mentioned time delay is given. Therefore, from the viewpoint of avoiding a complete short circuit, if the arc extinguishing agent exists only between the power supply member and the discharge space, the amount of disappearance of the high voltage electrode may increase, but the arc is extinguished. The ozone generator does not reach a complete short circuit.

またこの発明の無声放電式プラズマ発生装置は、いわゆる円筒多管式オゾン発生装置に限定されず、平行平板型電極構造を用いた装置にも適用できる。またオゾン発生装置だけではなく、同様の放電形態を用いる炭酸ガスレーザや有害ガス分解装置などにも同様に適用することができる。   The silent discharge plasma generator of the present invention is not limited to a so-called cylindrical multi-tube ozone generator, but can be applied to an apparatus using a parallel plate electrode structure. Further, the present invention can be similarly applied not only to an ozone generator but also to a carbon dioxide laser or a harmful gas decomposition apparatus using a similar discharge mode.

この発明においては、従来使用されているヒューズや、駆動電源制御側の複雑かつ遅れ時間を発生する遮断システムを用いず、敢えてアークが持続できる空間(つまりアークを消弧する時間的猶予)を形成し、アーク消弧剤を設置することにより、給電部材にアークが到達する前にアークを完全に消弧するため、確実な電極間絶縁の回復を実現することができる。従って、短絡電流が大電流の場合においても、薄膜高電圧電極の自己消失効果を有効に利用することができ、オゾン発生システムを停止することなく、再度、破損箇所以外において、正規のオゾン発生を実現することができる。また、オゾン発生装置の小型化への障害となっていたヒューズを用いる必要がなく、大幅な小型化を実現することもできる。   In the present invention, a space that can sustain an arc (that is, a time delay to extinguish the arc) is formed without using a conventionally used fuse or a complicated and delaying system that generates a delay time on the side of the drive power supply control. By installing the arc extinguishing agent, the arc is completely extinguished before the arc reaches the power supply member, so that reliable interelectrode insulation recovery can be realized. Therefore, even when the short-circuit current is large, the self-extinguishing effect of the thin-film high-voltage electrode can be used effectively, and normal ozone generation can be performed again in areas other than the damaged part without stopping the ozone generation system. Can be realized. In addition, it is not necessary to use a fuse that has been an obstacle to downsizing of the ozone generator, and a significant downsizing can be realized.

以下、この発明による無声放電式プラズマ発生装置をオゾン発生装置を例に挙げて、各実施の形態に従って図を使って説明する。   Hereinafter, a silent discharge type plasma generator according to the present invention will be described with reference to the drawings according to each embodiment, taking an ozone generator as an example.

実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による円筒多管式オゾン発生装置の一組の電極部の断面図を示す。図1において、所定の空隙長dで対向して配置された接地電極1(第1の電極)と給電薄膜である薄膜高電圧電極2(第2の電極)とを有する。また、接地電極1と薄膜高電圧電極2の間には少なくとも1つの誘電体3が配置され、接地電極1と誘電体3は同心同軸状の円筒管となっている。薄膜高電圧電極2は誘電体3の内面に密着して形成されている。空隙長dを放電空隙長、放電空隙長により形成された空間を放電空間4と称する。放電空隙長は0.6mm以下に設定されている(以下、この発明においてはこの構造を用いて説明する)。
Embodiment 1 FIG.
1 is a sectional view of a set of electrode portions of a cylindrical multi-tube ozone generator according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, it has the ground electrode 1 (1st electrode) and the thin film high voltage electrode 2 (2nd electrode) which are the electric power supply thin films arrange | positioned facing predetermined gap length d. In addition, at least one dielectric 3 is disposed between the ground electrode 1 and the thin film high voltage electrode 2, and the ground electrode 1 and the dielectric 3 are concentric coaxial cylindrical tubes. The thin film high voltage electrode 2 is formed in close contact with the inner surface of the dielectric 3. The gap length d is called the discharge gap length, and the space formed by the discharge gap length is called the discharge space 4. The discharge gap length is set to 0.6 mm or less (hereinafter, the present invention will be described using this structure).

放電空間4には、酸素を含んだガスが原料ガスとして導入され、また、交流電源である駆動電源6と接続された金属製の給電部材7を介して、接地電極1と薄膜高電圧電極2との間に交流高電圧が印加されることにより、無声放電プラズマが発生する。なお、給電部材7は、接地電極1の外側、つまり放電空間4の外側で薄膜高電圧電極2と接している。   In the discharge space 4, a gas containing oxygen is introduced as a source gas, and the ground electrode 1 and the thin-film high-voltage electrode 2 are connected via a metal power supply member 7 connected to a drive power source 6 that is an AC power source. Silent discharge plasma is generated by applying an alternating high voltage between the two. The power supply member 7 is in contact with the thin film high voltage electrode 2 outside the ground electrode 1, that is, outside the discharge space 4.

放電空間4において生成されたプラズマ中では、原料ガス中の酸素分子が電子と衝突することにより、酸素分子が解離し、三体衝突によりオゾンが生成される。図1中、矢印はガスの流れる方向を示しており、図面右側の電極部右側端部より発生したオゾンが取り出される。接地電極1はその両端が管板8、9に固定されたステンレス管であり、複数の接地電極1が各々隣接する他の接地電極と所定の間隔を有し、固定される。さらに、管板8、9はオゾン発生装置の容器に固定される。管板8、9およびオゾン発生装置の容器内壁(すなわちそれぞれ誘電体3部分を収納する複数の円筒形状の接地電極1)により形成された空間が冷却水通路5となる。また、誘電体3にはガラス管が用いられている。誘電体3に用いたガラス管はSCHOTT社より販売されている商品名「DURAN(登録商標)(8330)」「AR−Glas(登録商標)(8350)」「8250」「8252」「8253」の肉厚が0.5mm以上、外径が30mmφ以下のものを使用した。   In the plasma generated in the discharge space 4, oxygen molecules in the source gas collide with electrons to dissociate oxygen molecules, and ozone is generated by three-body collision. In FIG. 1, the arrow indicates the direction of gas flow, and ozone generated from the right end of the electrode part on the right side of the drawing is taken out. The ground electrode 1 is a stainless steel tube having both ends fixed to the tube plates 8 and 9, and the plurality of ground electrodes 1 are fixed to each other adjacent ground electrode with a predetermined interval. Furthermore, the tube sheets 8 and 9 are fixed to the container of the ozone generator. A space formed by the tube plates 8 and 9 and the inner wall of the container of the ozone generator (that is, a plurality of cylindrical ground electrodes 1 each housing the dielectric 3 portion) serves as the cooling water passage 5. Further, a glass tube is used for the dielectric 3. The glass tubes used for the dielectric 3 are the product names “DURAN (registered trademark) (8330)”, “AR-Glas (registered trademark) (8350)”, “8250”, “8252” and “8253” sold by SCHOTT. A wall having a thickness of 0.5 mm or more and an outer diameter of 30 mmφ or less was used.

また、ガラス管のオゾン出口側は、原料ガスがガラス管内部を通り、オゾン発生に寄与しないことを抑制するために端部が封じられている。ガラス管の端部封じはガラス自身を加工してもよいし、シリコンゴムやEPDMゴムなどによる栓を設けてもよい。薄膜高電圧電極2には、ガラス管の内表面に形成した膜厚100μm以下の金属薄膜を用いた。また、プラズマの発生に伴い、放電空間に電力が投入されるが、オゾン発生の場合、注入される電力のおよそ90%が熱として放出される。接地電極1は冷却水通路5に接しており、この通路を流れる冷却水により放電空間4を冷却し、除熱している。   Further, the end of the glass tube at the ozone outlet is sealed in order to prevent the source gas from passing through the glass tube and contributing to the generation of ozone. For sealing the end of the glass tube, the glass itself may be processed, or a stopper made of silicon rubber or EPDM rubber may be provided. For the thin film high voltage electrode 2, a metal thin film having a thickness of 100 μm or less formed on the inner surface of the glass tube was used. In addition, as the plasma is generated, power is supplied to the discharge space. In the case of ozone generation, approximately 90% of the injected power is released as heat. The ground electrode 1 is in contact with the cooling water passage 5, and the discharge space 4 is cooled by the cooling water flowing through this passage to remove heat.

この実施の形態で特徴的なのが、誘電体3および薄膜高電圧電極2に囲まれた空間にアーク消弧剤であるアーク冷却剤10が設置されていることにある。図1においては、アーク冷却剤10が給電部材7直後から放電部全体(放電空間4全長)、ガラス管端部に至るまで設置されている。これは、アークの持続経路が上述した空間に限定されていることから、確実にアークの持続・進展経路に設置されていることになり、また、あらゆる場合におけるアークの発生箇所(放電空間の全ての領域)を網羅している。アーク冷却剤10は発生したアークを冷却する作用があり、アーク自身を消弧させることができる。ここでは、ゲル状のCH基を有するポリマー、例えばシリコーンゲル(ゲル状シリコーン化合物)を用いている。該アーク冷却剤10はゲル状であることにより、線膨張係数が極めて小さく、通常のオゾン発生時における薄膜高電圧電極2の温度上昇に伴う熱応力がほとんど発生しないため、アーク冷却剤10の設置により、ガラス管が機械的に破損することはない。   A characteristic of this embodiment is that an arc coolant 10 as an arc extinguishing agent is installed in a space surrounded by the dielectric 3 and the thin film high voltage electrode 2. In FIG. 1, the arc coolant 10 is installed from immediately after the power supply member 7 to the entire discharge portion (the entire length of the discharge space 4) and the end portion of the glass tube. This is because the arc's continuous path is limited to the above-mentioned space, so it is surely installed in the arc's continuous / development path. Area). The arc coolant 10 has an action of cooling the generated arc and can extinguish the arc itself. Here, a polymer having a gel-like CH group, for example, a silicone gel (gel-like silicone compound) is used. Since the arc coolant 10 is in the form of a gel, the linear expansion coefficient is extremely small, and thermal stress accompanying the temperature rise of the thin film high voltage electrode 2 during normal ozone generation hardly occurs. Thus, the glass tube is not mechanically damaged.

図1に示した電極部を複数隣り合わせに並べて並列に組込み、オゾン発生量が数十kg/h以上となる、すなわちガラス管の破損時に発生する短絡電流が数十〜数百Aとなる大容量オゾンを発生するケースを形成し、該アーク冷却剤10を誘電体3および薄膜高電圧電極2により形成された空間、つまりアークの持続・進展経路に設置し、オゾン発生装置の温度や電圧値などの動作条件を変化させ、敢えてガラス管に絶縁破壊が発生する条件下で動作させた。その結果、絶縁破壊が発生した全てのケースにおいて、薄膜高電圧電極2の自己消失効果とアーク冷却剤10の存在により、絶縁破壊の発生と同時に完全短絡が発生することはなかった。   A large capacity in which a plurality of electrode parts shown in FIG. 1 are arranged side by side in parallel and the ozone generation amount is several tens kg / h or more, that is, the short-circuit current generated when the glass tube is broken is several tens to several hundreds A A case for generating ozone is formed, and the arc coolant 10 is installed in the space formed by the dielectric 3 and the thin-film high-voltage electrode 2, that is, in the arc sustaining / advancing path, and the temperature and voltage value of the ozone generator The operation conditions were changed, and the operation was performed under conditions where dielectric breakdown occurred in the glass tube. As a result, in all cases where dielectric breakdown occurred, due to the self-extinguishing effect of the thin film high voltage electrode 2 and the presence of the arc coolant 10, a complete short circuit did not occur simultaneously with the occurrence of dielectric breakdown.

また、薄膜高電圧電極2の自己消失量は、上記特許文献1で示した自己消失量とほぼ同程度で停止しており、短絡電流が極めて大きいオゾン発生装置においても、発生したアークは破損箇所近辺で確実に消弧されており、給電部材7に到達することはなかった。従って、アークが消弧した後、オゾン発生システムを停止することなく、またガラス管を交換することなく再起動が可能であり、絶縁破壊が発生したガラス管においても、破損部以外で正常放電が継続していることを確認した。なお、上記特許文献1にも示されているように、高電圧電極が強固に密着された厚膜の場合は、アーク冷却剤を設置しても、接地電極と自己消失しない厚膜高電圧電極間でアークが発生し、瞬時に完全短絡に陥り、オゾン発生装置の再起動は不可能であった。   Further, the self-dissipation amount of the thin-film high-voltage electrode 2 is stopped at substantially the same level as the self-dissipation amount shown in the above-mentioned Patent Document 1, and even in an ozone generator having a very short-circuit current, the generated arc is a damaged part. The arc was reliably extinguished in the vicinity, and the power supply member 7 was not reached. Therefore, after the arc is extinguished, it is possible to restart the system without stopping the ozone generation system and without replacing the glass tube. It was confirmed that it continued. In addition, as shown also in the said patent document 1, in the case of the thick film to which the high voltage electrode was firmly adhered, even if an arc coolant is installed, the thick film high voltage electrode that does not self-disappear with the ground electrode An arc was generated between them, causing a complete short circuit in an instant, and it was impossible to restart the ozone generator.

大容量オゾンを発生するこの実施の形態における駆動電源6は、容量性負荷であるオゾン発生装置へ流入する電流を一定制御しており、オゾン発生装置のある電極間に短絡が発生しても駆動電源6は電流を負荷に流し続けようとする。この実施の形態におけるオゾン発生装置の電気回路の構成図を図2に、オゾン発生装置にかかる破損発生時の印加電圧と流れる電流の時間変化を図3に示す。   The drive power source 6 in this embodiment that generates large-capacity ozone controls the current flowing into the ozone generator that is a capacitive load, and is driven even if a short circuit occurs between the electrodes of the ozone generator. The power source 6 tries to keep current flowing through the load. FIG. 2 shows a configuration diagram of an electric circuit of the ozone generator according to this embodiment, and FIG. 3 shows changes over time in applied voltage and flowing current when the ozone generator is damaged.

図2に破損電極部19で示すある電極部が破損した場合に、回路に流れる電流Iは電気回路上に残されたリアクトル18(誘導性負荷成分)によりほぼ決定される。一方、オゾン発生装置へ印加される電圧は、破損が発生した瞬間(時間t=t0)に急激な電圧低下が発生する。この場合、回路を流れる電流Iの大半は低インピーダンスの破損電極部19に流れ、高インピーダンスの未破損電極部20には殆ど流れない。また、破損電極部19においては、給電部材7から破損位置に至るまでの薄膜高電圧電極2の電気抵抗に起因した電圧降下ΔVが存在し、電流Iの流入により、薄膜高電圧電極2が自己消失を開始(電気抵抗が減少)するため、アークの持続時間とともにΔVは減少する。   When a certain electrode portion indicated by a broken electrode portion 19 in FIG. 2 is broken, the current I flowing through the circuit is substantially determined by the reactor 18 (inductive load component) left on the electric circuit. On the other hand, the voltage applied to the ozone generator suddenly drops at the moment of occurrence of damage (time t = t0). In this case, most of the current I flowing through the circuit flows to the broken electrode portion 19 having a low impedance and hardly flows to the unbroken electrode portion 20 having a high impedance. Further, in the damaged electrode portion 19, there is a voltage drop ΔV due to the electric resistance of the thin film high voltage electrode 2 from the power supply member 7 to the damaged position. Since vanishing begins (electrical resistance decreases), ΔV decreases with arc duration.

この実施の形態で示すアーク冷却剤10が設置されていない場合、電圧は図3の出力電圧の破線で示すように最終的にVarcにまで低下し(時間t=t1)、発生したアークが給電部材7に到達し、完全な短絡に陥る。時間t=t2は完全短絡により電源が異常停止した時間を示す。このVarcがいわゆるアーク電圧であり、電極材料による差異はあるが、概ね数十〜百V程度の値となっている。一方、薄膜高電圧電極2の自己消失期間(Δt=t1−t0)には、アーク電圧Varcに薄膜高電圧電極2の電圧降下分ΔVが加算されたVarc+ΔVなる電圧が印加される。言い換えれば、破損発生直後には正常電圧値から、Varc+ΔVにまで電圧が低下する。薄膜高電圧電極2に投入されるアークエネルギーWarcは式(1)のように表されることになる。   When the arc coolant 10 shown in this embodiment is not installed, the voltage finally decreases to Varc (time t = t1) as shown by the broken line of the output voltage in FIG. 3, and the generated arc is fed. The member 7 is reached and a complete short circuit occurs. Time t = t2 indicates the time when the power supply is abnormally stopped due to a complete short circuit. This Varc is a so-called arc voltage, which is about a few tens to a hundred volts, although there are differences depending on the electrode material. On the other hand, during the self-disappearance period (Δt = t1−t0) of the thin film high voltage electrode 2, a voltage of Varc + ΔV obtained by adding the voltage drop ΔV of the thin film high voltage electrode 2 to the arc voltage Varc is applied. In other words, the voltage drops from the normal voltage value to Varc + ΔV immediately after the occurrence of the damage. The arc energy Warc input to the thin film high voltage electrode 2 is expressed as shown in Equation (1).

Warc=∫((Varc+ΔV)×I)dt (1)   Warc = ∫ ((Varc + ΔV) × I) dt (1)

この実施の形態で示すアーク冷却剤10は、上記アークエネルギーWarcを吸収し、電流Iを遮断するものである。大電流を有するアークが発生し、該アークがアーク冷却剤10に作用すると、アーク冷却剤10は自身の化学結合を解離し、熱伝導性に優れた水素ガスを反応生成・放出する。この熱伝導性に優れた水素ガスの放出とその放出に伴うアーク発生空間の圧力上昇により、発生したアークは急速に冷却、またアーク径が縮小されることになる。その結果、アークの電界強度が上昇し、Varcを高めることができ、アーク消弧(電流Iの遮断)に至る。このアークの消弧は、アークが給電部材7に到達するまでに完了する必要があるため、時間t=t0からt=t1に至るまでのタイミングでアークがアーク冷却剤10に作用する必要がある。   The arc coolant 10 shown in this embodiment absorbs the arc energy Warc and cuts off the current I. When an arc having a large current is generated and the arc acts on the arc coolant 10, the arc coolant 10 dissociates its chemical bond and generates and releases hydrogen gas having excellent thermal conductivity. Due to the release of hydrogen gas excellent in thermal conductivity and the pressure increase in the arc generation space accompanying the release, the generated arc is rapidly cooled and the arc diameter is reduced. As a result, the electric field strength of the arc increases, and Varc can be increased, leading to arc extinction (interruption of current I). Since the arc extinction needs to be completed before the arc reaches the power supply member 7, the arc needs to act on the arc coolant 10 at a timing from time t = t0 to t = t1. .

図3において、アーク冷却剤10を設置した場合の電圧・電流の変化は実線で表記されており、時間t=t1に到達することなく、時間t=t0’でアークが消弧し、再起動されている。仮に、アーク冷却剤10が設置されていても、高電圧電極が薄膜ではなく、強固に誘電体に密着した厚膜の場合、時間Δtは存在せず、時間t=t0のタイミングでアークを瞬時に消弧しない限り、完全短絡が発生する可能性が極めて高い。つまり、この実施の形態でアーク消弧剤10が有効に作用するのは、薄膜高電圧電極2の自己消失が生み出す独特の自己消失期間によるものであることに他ならない。   In FIG. 3, the change in voltage and current when the arc coolant 10 is installed is indicated by a solid line, and the arc is extinguished at time t = t0 ′ without reaching time t = t1, and restarted. Has been. Even if the arc coolant 10 is installed, if the high voltage electrode is not a thin film but a thick film that is firmly adhered to the dielectric, there is no time Δt, and the arc is instantaneously generated at the timing of time t = t0. Unless the arc is extinguished, the possibility of a complete short circuit is extremely high. That is, the arc extinguishing agent 10 works effectively in this embodiment because of the unique self-disappearance period generated by the self-disappearance of the thin-film high-voltage electrode 2.

アーク消弧の際に発生する水素は少量であり、オゾン発生に影響を与えない。また、破損箇所は概ね直径1mm程度のピンホール状であり、オゾン発生装置に導入された原料ガスが放電空間4ではなく、ガラス管(3)内部を通り、ピンホールから放電空間4へショートパスする量は極めて少量である。また、ガラス管の外周部には、発生する水素量を無視できる程度に大量の原料ガスが流れているため、アーク冷却に作用した水素が外部へ流出し問題となることもない。さらに、破損形態がピンホール状からさらに進展した亀裂や割れを伴った場合においても、ゲル状のアーク冷却剤10が放電空間全域に渡るガラス管内面に密着し存在しているため、ガラスはバラバラになることなく、原料ガスのショートパスは極めて少量であり、破損部でのオゾン発生停止に起因するオゾン発生効率のわずかな低下の他に極端なオゾン発生効率の低下を招く要素はない。   A small amount of hydrogen is generated during arc extinguishing and does not affect ozone generation. In addition, the damaged part is in the form of a pinhole having a diameter of about 1 mm, and the raw material gas introduced into the ozone generator passes through the inside of the glass tube (3), not the discharge space 4, and is short-passed from the pinhole to the discharge space 4. The amount to be done is very small. In addition, since a large amount of source gas flows in the outer peripheral portion of the glass tube so that the amount of generated hydrogen can be ignored, hydrogen acting on the arc cooling flows out to the outside and does not cause a problem. Furthermore, even when the fracture form is accompanied by cracks or cracks that have further advanced from the pinhole shape, the gel-like arc coolant 10 is in close contact with the inner surface of the glass tube over the entire discharge space, so that the glass is separated. Therefore, the short path of the raw material gas is extremely small, and there is no element that causes an extreme decrease in the ozone generation efficiency in addition to a slight decrease in the ozone generation efficiency due to the stop of the ozone generation at the damaged portion.

図1では、図面の右側のオゾン出口側が封じられた誘電体3を用いているため、全く考慮する必要がないが、誘電体3のオゾン出口側が開放端の場合、設置されたアーク冷却剤10の両端部にはオゾンが接触する場合がある。オゾン出口側に該当する端部は当然生成された高濃度のオゾンに曝露され、原料ガス入口側は、オゾン発生システムを停止させた際に原料ガス入口側にオゾンが拡散し、接触する場合がある。ポリマーをアーク冷却剤10として使用した場合、高濃度かつ長時間のオゾンが接触することにより、その表層が劣化する場合がある。   In FIG. 1, since the dielectric 3 sealed on the ozone outlet side on the right side of the drawing is used, it is not necessary to consider at all. However, when the ozone outlet side of the dielectric 3 is an open end, the installed arc coolant 10 Ozone may come into contact with both ends of the glass. The end corresponding to the ozone outlet is naturally exposed to the high-concentration ozone generated, and the raw material gas inlet side may be in contact with ozone diffused to the raw material gas inlet when the ozone generation system is stopped. is there. When a polymer is used as the arc coolant 10, the surface layer may deteriorate due to contact with ozone at a high concentration for a long time.

しかし、例えば、200g/程度の高濃度オゾンに該アーク冷却剤10が1000時間もの間接触しても、表層数mm程度が腐食・硬化するだけであり、またその進行速度は極めて小さいので、原料ガスが放電空間ではなく、誘電体3内部をオゾン発生に寄与することなく通過することもない。すなわち、このアーク冷却剤10には誘電体3の端部封じを兼ねることもできるため、敢えて誘電体3の端部を封じる加工を加えなくてもよい。さらに、一般的に、薄膜高電圧電極2のオゾン出口側端部は接地電極1の端部より内部に存在している。この構成では、薄膜高電圧電極2のオゾン出口側端部から沿面放電(異常放電)が発生するため、該端部には絶縁性または半導電性材料を塗布することにより、沿面放電の発生を抑制している。この実施の形態においては、アーク冷却剤10が図1に符号10aで示すように該端部の位置に存在することから、アーク冷却剤10自身が沿面放電の抑制にも寄与するため、絶縁性または半導電性材料を塗布しなくてもよい。 However, for example, even when the arc coolant 10 is in contact with high-concentration ozone of about 200 g / N m 3 for 1000 hours, only a few millimeters of the surface layer is corroded and hardened, and the traveling speed is extremely small. Therefore, the source gas does not pass through the dielectric 3 without contributing to the generation of ozone, not in the discharge space. That is, since the arc coolant 10 can also serve as an end seal of the dielectric 3, it is not necessary to dare to process the end of the dielectric 3. Further, generally, the end portion on the ozone outlet side of the thin film high voltage electrode 2 exists inside the end portion of the ground electrode 1. In this configuration, creeping discharge (abnormal discharge) occurs from the end of the thin-film high-voltage electrode 2 on the ozone outlet side. Therefore, by applying an insulating or semiconductive material to the end, the occurrence of creeping discharge is prevented. Suppressed. In this embodiment, since the arc coolant 10 exists at the position of the end portion as indicated by reference numeral 10a in FIG. 1, the arc coolant 10 itself contributes to suppression of creeping discharge. Alternatively, it is not necessary to apply a semiconductive material.

また、ゲル生成および薄膜高電圧電極2内側へのゲル設置は、大気中でゲルを誘電体3内に充填し、焼成成形するのが容易であるが、この場合、成形後にアーク冷却剤10内部に気泡が生じる場合がある。アーク冷却剤10がオゾンと接触し、劣化が気泡部へ達すると、気泡部は当然アーク冷却剤が存在しない空間となっているため、さらに内部へ劣化が進展することになる。従って、アーク冷却剤10は脱泡処理することにより、気泡のない状態に成形しておくのが良い。さらに言えば、上記ゲルは弾性に優れているため、オゾン発生装置外部で誘電体3内に設置できるような形状に成形しておき、成形後に誘電体3内部に挿入、設置してもよい。   In addition, gel formation and gel placement inside the thin-film high-voltage electrode 2 are easy to fill the dielectric 3 in the atmosphere and fire and mold, but in this case, inside the arc coolant 10 after molding. Air bubbles may occur in When the arc coolant 10 comes into contact with ozone and the deterioration reaches the bubble portion, the bubble portion naturally becomes a space in which no arc coolant exists, and therefore the deterioration further progresses to the inside. Therefore, the arc coolant 10 is preferably formed in a state free of bubbles by defoaming treatment. Furthermore, since the gel is excellent in elasticity, it may be formed into a shape that can be installed in the dielectric 3 outside the ozone generator, and inserted and installed in the dielectric 3 after molding.

図1においては、誘電体3内部ほぼ全域にアーク冷却剤10を設置しているが、図4に示すようにガラス棒をスペーサ11として挿入し、このスペーサ11と誘電体3および薄膜高電圧電極2内面に囲まれた空間にシリコーンゲルを充填し、アーク冷却剤10を成型してもよい。また、このスペーサ11にはガラスの他にセラミクス、フッ素樹脂などの比較的耐熱性が高く、軽量な絶縁物によるロッドやパイプを用いることで、ゲル成形後、このスペーサ11を除去する必要なく、そのままオゾン発生装置に組み込み、放電させることができる。   In FIG. 1, the arc coolant 10 is installed almost throughout the dielectric 3. However, as shown in FIG. 4, a glass rod is inserted as the spacer 11, and the spacer 11, the dielectric 3, and the thin film high voltage electrode are inserted. (2) A space surrounded by the inner surface may be filled with silicone gel, and the arc coolant 10 may be molded. In addition, the spacer 11 has a relatively high heat resistance such as ceramics and fluororesin in addition to glass, and by using a rod or pipe made of a lightweight insulator, it is not necessary to remove the spacer 11 after gel molding. It can be incorporated into an ozone generator as it is and discharged.

同様に、図5に示すように薄膜高電圧電極2内面に囲まれた空間に設置されたアーク冷却剤10は中空構造としてもよい。これらの場合、アーク冷却剤10の厚さにより、薄膜高電圧電極2の自己消失量は異なるが、厚さ100μm以上とすることで、誘電体3のあらゆる部分で破損が発生しようとも、アークを給電部材7に到達させることなく、アーク発生後、瞬時に消弧することができている。ただし、図5の場合、アーク冷却剤10が中空構造であるために、アーク冷却剤10によりガラス管内部を流れるガスをシーリングすることは不可能なため、誘電体3の一方の端部は閉じられる必要がある。   Similarly, the arc coolant 10 installed in the space surrounded by the inner surface of the thin film high voltage electrode 2 as shown in FIG. 5 may have a hollow structure. In these cases, the amount of self-dissipation of the thin-film high-voltage electrode 2 differs depending on the thickness of the arc coolant 10, but by setting the thickness to 100 μm or more, the arc can be generated even if breakage occurs in any part of the dielectric 3. The arc can be extinguished instantaneously after the arc is generated without reaching the power supply member 7. However, in the case of FIG. 5, since the arc coolant 10 has a hollow structure, it is impossible to seal the gas flowing inside the glass tube by the arc coolant 10, so one end of the dielectric 3 is closed. Need to be done.

以上においては、高電圧電極が薄膜である場合を用いて説明してきたが、図6に示すように接地電極も薄膜により形成されていても同様の効果が得られる。図6においては、管板8、9に固定された金属管1a上(内側)に例えばガラス管からなる誘電体1b、さらにその上(内側)に薄膜接地電極1cが形成されている。他の構造は上記にて説明した構造と同様である。接地側の誘電体1bには電圧は印加されないため、絶縁破壊などによる破損は高電圧側の誘電体のみで発生する。図6の構造では、高電圧側の電極だけでなく、接地側の電極も薄膜であるため、両電極の自己消失効果が利用でき、アークの持続時間が低減される。さらに、アーク冷却剤10の効果が加わることにより、瞬時にアークを完全に消弧することができる。なお、接地電極を薄膜接地電極とすることは以下の実施の形態においても適宜、適用可能であり、同様な効果を奏する。   In the above description, the case where the high voltage electrode is a thin film has been described. However, the same effect can be obtained even when the ground electrode is also formed of a thin film as shown in FIG. In FIG. 6, a dielectric 1b made of, for example, a glass tube is formed on (inner side) the metal tube 1a fixed to the tube plates 8 and 9, and a thin film ground electrode 1c is further formed (inner side) thereon. Other structures are the same as those described above. Since no voltage is applied to the ground-side dielectric 1b, damage due to dielectric breakdown or the like occurs only in the high-voltage side dielectric. In the structure of FIG. 6, since not only the high voltage side electrode but also the ground side electrode is a thin film, the self-extinguishing effect of both electrodes can be used, and the arc duration is reduced. Furthermore, by adding the effect of the arc coolant 10, the arc can be completely extinguished instantaneously. It should be noted that the use of a thin-film ground electrode as the ground electrode can be applied as appropriate in the following embodiments, and has the same effect.

以上、実施の形態1で示したように、アーク冷却剤を誘電体および薄膜高電圧電極により形成された空間、つまりアークの持続・進展経路に設置したことにより、オゾン発生装置の短絡電流が極めて大きい場合においても、薄膜高電圧電極の自己消失効果を効果的に利用することができ、ヒューズに発生するような溶断不良(短絡保護失敗)がなく、短絡に伴い発生したアークの持続を抑制し、速やかに消弧することができる。そのため、誘電体のあらゆる部分でその破損が発生しようとも、いかなる大きさの短絡電流が発生した場合においても、アークが持続し、給電部材に到達することがないことから、ヒューズ等の短絡防止手段を用いることなくオゾン発生装置の完全短絡を防止でき、オゾン発生装置の小型化・低コスト化にも大きく貢献することができる。   As described above, since the arc coolant is disposed in the space formed by the dielectric and the thin-film high-voltage electrode, that is, the arc sustaining / propagating path, as shown in the first embodiment, the ozone generator has an extremely short circuit current. Even when it is large, the self-extinguishing effect of the thin-film high-voltage electrode can be used effectively, there is no fusing failure (short circuit protection failure) that occurs in the fuse, and the persistence of the arc generated by the short circuit is suppressed. Can be extinguished quickly. Therefore, no matter how much the dielectric material is damaged, no matter how large the short-circuit current occurs, the arc will continue and will not reach the power supply member. Without using the ozone generator, it is possible to prevent a complete short circuit of the ozone generator, and to greatly contribute to the downsizing and cost reduction of the ozone generator.

さらに、オゾン発生システム全体を停止する必要がなく、速やかにオゾン発生装置を再起動することができる。また、アーク冷却剤を誘電体内側のほぼ全域に設置した場合、アーク冷却剤は、原料ガスが誘電体内側を通過することを抑制するガスシール効果もあり、誘電体の端部を封じる必要もない。さらに、アーク冷却剤を中空構造とした場合は、アーク冷却剤の使用量を低減することができ、アーク冷却剤の低コスト化にも貢献できる。さらに、アーク冷却剤が薄膜高電圧電極のオゾン出口側端部の位置に存在している場合、該端部から発生する沿面放電も抑制することができる。   Furthermore, it is not necessary to stop the entire ozone generation system, and the ozone generator can be restarted promptly. In addition, when the arc coolant is installed in almost the entire area inside the dielectric, the arc coolant also has a gas sealing effect to suppress the source gas from passing through the inside of the dielectric, and it is also necessary to seal the end of the dielectric. Absent. Furthermore, when the arc coolant has a hollow structure, the amount of arc coolant used can be reduced, which can contribute to cost reduction of the arc coolant. Furthermore, when the arc coolant is present at the end of the thin film high-voltage electrode at the ozone outlet side, creeping discharge generated from the end can also be suppressed.

実施の形態2.
この発明の主旨はアークを発生させないことにあるのではなく、発生・持続するアークを給電部材に到達するまでに消弧させ、オゾン発生装置の完全な短絡を防止することにある。上記特許文献1の発明による薄膜高電圧電極の自己消失効果により、オゾン発生装置は瞬時に完全短絡するのではなく、非完全短絡の状態で薄膜高電圧電極が自己消失するための時間が発生する。この自己消失時間はアーク発生から完全短絡までの時間であり、言い換えればアークを消弧するために与えられた時間的猶予といえる。また、前述のように、アークの持続空間は、誘電体および薄膜高電圧電極に囲まれた空間だけに限定される。
Embodiment 2. FIG.
The gist of the present invention is not to prevent the arc from being generated, but to extinguish the generated / sustained arc before reaching the power supply member, thereby preventing a complete short circuit of the ozone generator. Due to the self-disappearance effect of the thin-film high-voltage electrode according to the invention of the above-mentioned Patent Document 1, the ozone generator does not instantaneously short-circuit instantly, but generates time for the thin-film high-voltage electrode to self-disappear in a non-complete short-circuit state. . This self-disappearance time is the time from the occurrence of an arc to a complete short-circuit, in other words, it can be said to be a time delay given to extinguish the arc. Further, as described above, the arc space is limited to a space surrounded by the dielectric and the thin film high voltage electrode.

図7はこの発明の実施の形態2による円筒多管式オゾン発生装置の一組の電極部の断面図を示す。上記実施の形態のものと同一もしくは相当部分は同一符号で示す。図7の電極部では、上記のことを反映して、アーク冷却剤10は給電部材7と接地電極1との間にのみ設置されている。すなわちアーク冷却剤10は給電部材7と隣接し接地電極1つまり放電空間4の外側部分にのみ設けられている。このアーク冷却剤10には、実施の形態1と同様にシリコーンゲルを用いた。アーク冷却剤10の設置量(設置長)はアーク発生時の薄膜高電圧電極2の消失量と関連し、設置量が大きいまたは設置範囲が広いほどアーク発生から高速でアークを冷却できるのであるが、完全な短絡のみを防止するという観点では、図7のように、発生したアークは最終的に給電部材7に到達しようとするため、給電部材7の直後のみに設置するだけでもよい。   FIG. 7 shows a sectional view of a set of electrode portions of a cylindrical multi-tube ozone generator according to Embodiment 2 of the present invention. The same or corresponding parts as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals. In the electrode portion of FIG. 7, the arc coolant 10 is installed only between the power supply member 7 and the ground electrode 1 reflecting the above. That is, the arc coolant 10 is provided only on the outer side of the ground electrode 1, that is, the discharge space 4, adjacent to the power supply member 7. As the arc coolant 10, silicone gel was used as in the first embodiment. The installation amount (installation length) of the arc coolant 10 is related to the disappearance amount of the thin-film high-voltage electrode 2 at the time of arc occurrence. The larger the installation amount or the wider the installation range, the faster the arc can be cooled from the arc generation. From the viewpoint of preventing only complete short-circuiting, as shown in FIG. 7, since the generated arc finally reaches the power supply member 7, it may be installed only immediately after the power supply member 7.

アーク冷却剤10はアークが持続する空間断面全てに設置するに限らず、実施の形態1でも示したように中空構造としても良い。さらに、シリコーンゲルは誘電体3の内部に充填してから焼成・成形するのではなく、誘電体3の外部(つまりオゾン発生装置の外部)で焼成・成形してから誘電体3内部に挿入・設置してもよい。この場合、シリコーンゲルをポリアミド樹脂フィルム等で覆うことで、挿入時の摩擦抵抗を減少させることもでき、容易に誘電体3内部に挿入できる(ポリアミド樹脂の有効性は後述する実施の形態4で述べる)。また、この構成では、薄膜高電圧電極2が高濃度オゾンに接触する面積が極めて大きくなるため、寿命の観点からは、誘電体3のオゾン出口側端部は端部封じ加工やシリコンゴム、EPDMゴム栓などによりガスシールした方がよい。さらに、実施の形態1と異なり、薄膜高電圧電極2のオゾン出口側端部にはアーク冷却剤が存在しないため、該端部には絶縁性または半導電性材料を塗布し(図示省略)、該端部から発生する沿面放電を抑制しておくのがよい。   The arc coolant 10 is not limited to being installed in all the space cross sections where the arc continues, but may have a hollow structure as shown in the first embodiment. Furthermore, the silicone gel is not filled into the dielectric 3 and then fired and molded, but is fired and molded outside the dielectric 3 (that is, outside the ozone generator) and then inserted into the dielectric 3. May be installed. In this case, by covering the silicone gel with a polyamide resin film or the like, it is possible to reduce the frictional resistance at the time of insertion, and it can be easily inserted into the dielectric 3 (the effectiveness of the polyamide resin will be described in Embodiment 4 described later). Describe). Further, in this configuration, since the area where the thin film high voltage electrode 2 is in contact with high concentration ozone becomes extremely large, from the viewpoint of life, the end of the dielectric 3 on the ozone outlet side is subjected to end sealing, silicon rubber, EPDM. It is better to gas seal with a rubber stopper. Furthermore, unlike Embodiment 1, since there is no arc coolant at the ozone outlet side end of the thin film high voltage electrode 2, an insulating or semiconductive material is applied to the end (not shown), It is preferable to suppress creeping discharge generated from the end.

以上のように設置したアーク冷却剤10を用い、実施の形態1に示したように、敢えて誘電体であるガラス管に絶縁破壊が発生する条件下でオゾン発生装置を動作させ、実際に絶縁破壊を発生させた結果、絶縁破壊発生地点、つまりアーク発生箇所からアーク冷却剤10に至るまでの薄膜高電圧電極2の大部分は自己消失してしまうものの、アーク冷却剤10に至るまで持続したアークはアーク冷却剤10に接した点で消弧し、給電部材7に到達することはなく、オゾン発生装置が完全短絡に陥ることはない。ただし、薄膜高電圧電極2の自己消失の状態、給電部材7から見たアーク発生箇所に至る薄膜高電圧電極2の導通状態に依存するが、この実施の形態におけるアーク冷却剤10を用いたオゾン発生装置においては、電極間短絡が発生したガラス管は、アークが消弧された後もオゾン発生を継続することができない場合がある。しかし、電極間短絡が発生したガラス管以外の全てのガラス管は、オゾン発生装置システムを停止することなく、再度オゾン発生に寄与することができる。   Using the arc coolant 10 installed as described above, as shown in the first embodiment, the ozone generator is operated under the condition that the dielectric breakdown is generated in the dielectric glass tube. As a result, the most part of the thin-film high-voltage electrode 2 from the dielectric breakdown occurrence point, that is, from the arc occurrence point to the arc coolant 10 is self-disappearing, but the arc that has continued to reach the arc coolant 10 Is extinguished at the point of contact with the arc coolant 10, never reaches the power supply member 7, and the ozone generator does not fall into a complete short circuit. However, depending on the self-disappearance state of the thin-film high-voltage electrode 2 and the conduction state of the thin-film high-voltage electrode 2 reaching the arc generation site as viewed from the power supply member 7, ozone using the arc coolant 10 in this embodiment is used. In the generator, the glass tube in which the short circuit between the electrodes has occurred may not be able to continue the generation of ozone even after the arc is extinguished. However, all the glass tubes other than the glass tube in which the short circuit between the electrodes has occurred can contribute to ozone generation again without stopping the ozone generator system.

この実施の形態により、薄膜高電圧電極の消失量は増加するものの、実施の形態1と同様にオゾン発生装置を完全な短絡から防止することができる。薄膜高電圧電極の自己消失効果による完全短絡への時間的猶予を有効に利用し、給電部材直前でアークを完全に消弧できる。従って、薄膜高電圧電極とアーク冷却剤の組み合わせにより、いかなる短絡電流が発生した場合においても、アークが持続し、給電部材に到達することがないため、ヒューズ等の短絡防止手段を用いることなくオゾン発生装置が完全に短絡することを防止でき、オゾン発生装置の再起動のために、オゾン発生システム全体を停止する必要がない。またヒューズを使用しないことにより、オゾン発生装置の小型化および低コスト化にも貢献できる。さらに、アーク冷却剤の設置場所および設置量を限定することにより、アーク冷却剤の低コスト化も実現できる。   Although the amount of disappearance of the thin film high voltage electrode is increased by this embodiment, the ozone generator can be prevented from being completely short-circuited as in the first embodiment. The arc can be completely extinguished just before the power supply member by effectively utilizing the time delay to complete short circuit due to the self-extinguishing effect of the thin film high voltage electrode. Therefore, the combination of the thin-film high-voltage electrode and the arc coolant prevents the arc from continuing to reach the power supply member when any short-circuit current occurs. It is possible to prevent the generator from being completely short-circuited, and it is not necessary to stop the entire ozone generation system in order to restart the ozone generator. In addition, by not using a fuse, it is possible to contribute to downsizing and cost reduction of the ozone generator. Furthermore, the cost of the arc coolant can be reduced by limiting the installation location and installation amount of the arc coolant.

実施の形態3.
実施の形態1および2においては、設置するアーク消弧剤がシリコーンゲルの場合について説明したが、アーク消弧剤はシリコーンポリマー(例えばシリコーンゲル)に限らず、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムといった金属水酸化物やけい砂、ホウ酸のいずれかまたはこれらの混合物を含んだ粒または粉状固体、またゲル化したものとしてもよい。この場合、実施の形態1および2と同様の効果が得られ、また上記物質からは、アーク冷却・消弧作用を有効に引き出すことができ、これらを実施の形態1および2と同様に、誘電体、薄膜高電圧電極に囲まれたアークが持続する空間に設置することにより、アークの消弧を実現できる。
Embodiment 3 FIG.
In the first and second embodiments, the case where the arc arc extinguishing agent to be installed is a silicone gel has been described. However, the arc arc extinguishing agent is not limited to a silicone polymer (for example, silicone gel), but a metal such as magnesium hydroxide or aluminum hydroxide. It is good also as the particle | grains or powdery solid containing any of hydroxide, silica sand, boric acid, or these mixtures, and the gelatinized thing. In this case, the same effects as those of the first and second embodiments can be obtained, and the arc cooling / extinguishing action can be effectively extracted from the above-described substances. The arc can be extinguished by installing it in a space where the arc surrounded by the body and the thin-film high-voltage electrode continues.

以上のようにこの実施の形態で示したアーク消弧剤を用いることで、実施の形態1および2同様に、オゾン発生装置の短絡電流が極めて大きい場合においても、薄膜高電圧電極の自己消失効果を効果的に利用することができ、短絡に伴い発生したアークの持続を抑制し、速やかに消弧することができる。そのため、いかなる大きさの短絡電流が発生した場合においても、アークが持続し、給電部材に到達することがないため、ヒューズ等の短絡防止手段を用いることなくオゾン発生装置の完全短絡を防止でき、オゾン発生装置の小型化・低コスト化にも大きく貢献することができる。さらに、オゾン発生システム全体を停止する必要がなく、速やかにオゾン発生装置を再起動することができる。   As described above, by using the arc extinguishing agent shown in this embodiment, the self-extinguishing effect of the thin-film high-voltage electrode can be obtained even when the short-circuit current of the ozone generator is extremely large as in the first and second embodiments. Can be used effectively, and the duration of the arc generated due to the short circuit can be suppressed and the arc can be extinguished quickly. Therefore, even when a short-circuit current of any magnitude occurs, the arc persists and does not reach the power supply member, so it is possible to prevent a complete short circuit of the ozone generator without using a short-circuit prevention means such as a fuse, This can greatly contribute to the downsizing and cost reduction of the ozone generator. Furthermore, it is not necessary to stop the entire ozone generation system, and the ozone generator can be restarted promptly.

実施の形態4.
アークの冷却には上述の実施の形態1〜3に示したようなアーク消弧剤からの反応ガスや消弧作用以外にも、電極部構成部材が有するアブレーション冷却(蒸発・昇華する際に周囲の熱を奪う)や水素発生を利用することも極めて効果的である。すなわち、電極部の構成部品材料が電極間に発生したアークからの入熱により蒸発・昇華、または解離する際に生じる潜熱や、アーク冷却剤と同様の水素発生によりアークからエネルギーを奪い(アークを冷却)、アークを消弧させることができる。
Embodiment 4 FIG.
In addition to the reaction gas and arc extinguishing action from the arc extinguishing agent as shown in the above-described first to third embodiments, the cooling of the arc includes the ablation cooling of the electrode component member (the surroundings during evaporation / sublimation It is also very effective to use hydrogen generation. In other words, energy is taken away from the arc by latent heat generated when the component material of the electrode part evaporates, sublimates, or dissociates due to heat input from the arc generated between the electrodes, or by hydrogen generation similar to the arc coolant. Cooling), the arc can be extinguished.

図8および図9にこの発明の実施の形態4による円筒多管式オゾン発生装置の一組の電極部の断面図を示す。上記実施の形態のものと同一もしくは相当部分は同一符号で示す。図8では、薄膜高電圧電極として銅を用いたアブレーション電極12を設置している。数百、数千度もの高温となるアークに対して、銅は蒸発温度が1360K、蒸発エネルギーが4.8×10J/kgであり、蒸発温度以上でアークの持続経路にガス状となり流れ込み、そのアブレーション冷却効果により、アークの冷却に寄与することができる。 8 and 9 are sectional views of a pair of electrode portions of a cylindrical multi-tube ozone generator according to Embodiment 4 of the present invention. The same or corresponding parts as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals. In FIG. 8, an ablation electrode 12 using copper is provided as a thin film high voltage electrode. Copper has an evaporation temperature of 1360 K and an evaporation energy of 4.8 × 10 6 J / kg for arcs that are as high as hundreds or thousands of degrees, and flows into the arc's continuous path above the evaporation temperature. The ablation cooling effect can contribute to the cooling of the arc.

また、図9では、薄膜高電圧電極2がフッ素樹脂(PTFE)、ポリアミド樹脂、塩化ビニル樹脂などのコーティング層13により覆われている。例えば、PTFEの場合、蒸発温度600K、蒸発エネルギー5.7×10J/kgに加えて、解離温度3400K、解離エネルギー1.2×10J/kgであり、蒸発時および解離時にアークからエネルギーを奪うことができ、消弧に至らしめることができる。例えば、ポリアミド樹脂はアークに作用することで水素発生も実現でき、更にアーク冷却効果に貢献できる(この観点から、実施の形態2で示したシリコーンゲルを該樹脂で覆うことは極めて有効である)。 In FIG. 9, the thin film high voltage electrode 2 is covered with a coating layer 13 such as a fluororesin (PTFE), a polyamide resin, or a vinyl chloride resin. For example, in the case of PTFE, in addition to the evaporation temperature 600K and the evaporation energy 5.7 × 10 4 J / kg, the dissociation temperature 3400K and the dissociation energy 1.2 × 10 7 J / kg. Energy can be taken away and the arc can be extinguished. For example, the polyamide resin can also generate hydrogen by acting on the arc, and can further contribute to the arc cooling effect (from this point of view, it is very effective to cover the silicone gel shown in Embodiment 2 with the resin). .

上記のような電極部構成部材のアーク消弧作用により、オゾン発生装置に発生した短絡に伴うアークを給電部材に到達させることなく、消弧することができる。また、実施の形態1〜3に示したアーク消弧剤を併用することで、さらに確実な完全短絡防止が実現できる。   By the arc extinguishing action of the electrode member as described above, it is possible to extinguish the arc accompanying the short circuit generated in the ozone generator without reaching the power supply member. Further, by using the arc extinguishing agent shown in the first to third embodiments in combination, it is possible to realize further reliable complete short circuit prevention.

以上のようなこの実施の形態で示した電極構成部材を用いることで、オゾン発生装置の短絡電流が極めて大きい場合においても、薄膜高電圧電極の自己消失効果を効果的に利用することができ、短絡に伴い発生したアークの持続を抑制し、速やかに消弧することができる。そのため、誘電体のあらゆる部分でその破損が発生しようとも、いかなる大きさの短絡電流が発生した場合においても、アークが持続し、給電部材に到達することがないため、ヒューズ等の短絡防止手段を用いることなくオゾン発生装置の完全短絡を防止でき、オゾン発生装置の小型化・低コスト化にも大きく貢献することができる。さらに、オゾン発生システム全体を停止する必要がなく、速やかにオゾン発生装置を再起動することができる。   By using the electrode component shown in this embodiment as described above, even when the short-circuit current of the ozone generator is extremely large, the self-disappearance effect of the thin-film high-voltage electrode can be effectively used. It is possible to suppress the arc that has occurred due to the short circuit and to extinguish the arc quickly. For this reason, no matter how large the short circuit current occurs, no matter how large the short circuit current occurs, the arc will continue and will not reach the power supply member. Without using it, it is possible to prevent a complete short circuit of the ozone generator and greatly contribute to the downsizing and cost reduction of the ozone generator. Furthermore, it is not necessary to stop the entire ozone generation system, and the ozone generator can be restarted promptly.

実施の形態5.
図10にこの発明の実施の形態5による円筒多管式オゾン発生装置の一組の電極部の断面図を示す。上記実施の形態のものと同一もしくは相当部分は同一符号で示す。図10では薄膜高電圧電極に水素吸蔵合金電極14を用いる。アークの冷却には極めて効果的である。水素吸蔵合金電極14としては、マグネシウム、チタン、バナジウム、ランタンのいずれかまたは2種類以上を含む水素化物を使用する。水素吸蔵合金電極14には、水素が吸蔵されており、接地電極1と水素吸蔵合金電極14間に短絡が発生し、アークが発生した場合、そのアーク熱を利用し、水素吸蔵合金電極14内部に吸蔵されていた水素を容易に放出することができる。この放出した水素の高い熱伝導性を利用してアークを冷却し、アークが給電部材7に至るまで持続することなく、電極間の絶縁を回復することができる。
Embodiment 5 FIG.
FIG. 10 shows a cross-sectional view of a set of electrode portions of a cylindrical multi-tube ozone generator according to Embodiment 5 of the present invention. The same or corresponding parts as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals. In FIG. 10, the hydrogen storage alloy electrode 14 is used for the thin film high voltage electrode. It is extremely effective for cooling the arc. As the hydrogen storage alloy electrode 14, a hydride containing any one or more of magnesium, titanium, vanadium, and lanthanum is used. Hydrogen is occluded in the hydrogen storage alloy electrode 14, and when a short circuit occurs between the ground electrode 1 and the hydrogen storage alloy electrode 14 and an arc is generated, the arc heat is used to make the inside of the hydrogen storage alloy electrode 14 The hydrogen stored in can be easily released. The arc is cooled by utilizing the high thermal conductivity of the released hydrogen, and the insulation between the electrodes can be recovered without continuing until the arc reaches the power supply member 7.

また、薄膜高電圧電極2は実施の形態1〜4で示した金属薄膜を用い、接地電極1を該水素吸蔵合金電極14で形成、また、接地電極1の放電空間4に接する面に水素吸蔵合金(14)を成膜しても上記と同様の効果が得られる。これらの構成は、実施の形態1〜4に示した構成と併用することで、さらに確実な完全短絡防止が実現できる。   The thin film high voltage electrode 2 uses the metal thin film shown in the first to fourth embodiments, the ground electrode 1 is formed of the hydrogen storage alloy electrode 14, and the surface of the ground electrode 1 in contact with the discharge space 4 stores hydrogen. Even if the alloy (14) is formed, the same effect as described above can be obtained. By using these configurations in combination with the configurations shown in the first to fourth embodiments, it is possible to realize a more reliable complete short circuit prevention.

以上のようなこの実施の形態で示した水素吸蔵合金を薄膜高電圧電極に用いることで、オゾン発生装置の短絡電流が極めて大きい場合においても、薄膜高電圧電極の自己消失効果を効果的に利用することができ、短絡に伴い発生したアークの持続を抑制し、速やかに消弧することができる。そのため、誘電体のあらゆる部分でその破損が発生しようとも、いかなる大きさの短絡電流が発生した場合においても、アークが持続し、給電部材に到達することがないため、ヒューズ等の短絡防止手段を用いることなくオゾン発生装置の完全短絡を防止でき、オゾン発生装置の小型化・低コスト化にも大きく貢献することができる。さらに、オゾン発生システム全体を停止する必要がなく、速やかにオゾン発生装置を再起動することができる。   By using the hydrogen storage alloy shown in this embodiment as described above for the thin film high voltage electrode, even when the short-circuit current of the ozone generator is extremely large, the self-extinguishing effect of the thin film high voltage electrode is effectively used. It is possible to suppress the persistence of the arc generated due to the short circuit and to extinguish the arc quickly. For this reason, no matter how large the short circuit current occurs, no matter how large the short circuit current occurs, the arc will continue and will not reach the power supply member. Without using it, it is possible to prevent a complete short circuit of the ozone generator and greatly contribute to the downsizing and cost reduction of the ozone generator. Furthermore, it is not necessary to stop the entire ozone generation system, and the ozone generator can be restarted promptly.

実施の形態6.
アークの冷却に誘電体および薄膜高電圧電極の内側に封入された消弧用ガスを使用しても実施の形態1と同様に電極間短絡により発生したアークを給電部材に到達させることなく、消弧することができる。
Embodiment 6 FIG.
Even when the arc extinguishing gas enclosed inside the dielectric and the thin film high voltage electrode is used for cooling the arc, the arc generated by the short-circuit between the electrodes does not reach the power supply member as in the first embodiment. Can be arced.

図11にこの発明の実施の形態6による円筒多管式オゾン発生装置の一組の電極部の断面図を示す。上記実施の形態のものと同一もしくは相当部分は同一符号で示す。図11において、誘電体3および薄膜高電圧電極2の内側にアーク消弧剤である消弧用ガス15が封入されており、誘電体3の両端はガスシールされている。消弧用ガスとしては、水素、ヘリウム、六フッ化硫黄、二酸化炭素、CFI(トリフルオロヨードメタン)、およびこれらのうちの複数を混合させたガスなどが効果的であり、これらの熱伝導性や消弧性を利用することができる。消弧用ガス15は高圧力、好ましくはオゾン発生器の動作圧力以上で封入されている方が、アークの消弧に対して効果的であるが、大気圧近傍の圧力により封入されてもアーク消弧に十分に作用することを確認した。封入圧力は使用する誘電体3の形状、特に厚さやガスシール部構造により選択する必要がある。 FIG. 11 shows a sectional view of a set of electrode portions of a cylindrical multi-tube ozone generator according to Embodiment 6 of the present invention. The same or corresponding parts as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals. In FIG. 11, arc extinguishing gas 15, which is an arc extinguishing agent, is sealed inside dielectric 3 and thin film high voltage electrode 2, and both ends of dielectric 3 are gas sealed. As the arc extinguishing gas, hydrogen, helium, sulfur hexafluoride, carbon dioxide, CF 3 I (trifluoroiodomethane), and a gas obtained by mixing a plurality of these are effective. Conductivity and arc extinction can be used. The arc extinguishing gas 15 is more effective for arc extinction if it is sealed at a high pressure, preferably the operating pressure of the ozone generator. It was confirmed that it works well for arc extinguishing. The sealing pressure needs to be selected depending on the shape of the dielectric 3 to be used, particularly the thickness and the structure of the gas seal portion.

特に、高圧力で封入されている場合、誘電体3が破損した瞬間に消弧用ガス15は、アークの消弧に作用すると同時に、誘電体3から放電空間4へ流出するため、薄膜高電圧電極2が蒸発・昇華した際に発生する導電性ガスは一気に放電空間を通り、オゾン発生装置外へ排出される。そのため、アークの持続・進展経路内のガスは導電性を高めることがない。従って、極めて少量の薄膜高電圧電極2の消失量において、消弧を完了できる。また、消弧が発生した場合、これらの消弧用ガス15はオゾン発生装置の出力ガスとしてオゾン化酸素とともに排出される可能性があるが、オゾン化酸素に比して極めて少量であるため、オゾン化酸素の供給上、大きな問題はない。さらに、実施の形態1〜5に示したアーク消弧方法をこの実施の形態と組み合わせれば、より高速かつ確実なアークの消弧を実現できる。   In particular, in the case of being sealed at a high pressure, the arc extinguishing gas 15 acts on the arc extinction at the moment when the dielectric 3 is broken, and at the same time, flows out from the dielectric 3 to the discharge space 4, so that the thin film high voltage The conductive gas generated when the electrode 2 evaporates and sublimates passes through the discharge space and is discharged out of the ozone generator. Therefore, the gas in the arc sustaining / developing path does not increase the conductivity. Therefore, arc extinction can be completed with a very small amount of disappearance of the thin film high voltage electrode 2. In addition, when arc extinguishing occurs, these arc extinguishing gases 15 may be discharged together with ozonated oxygen as an output gas of the ozone generator, but because it is extremely small compared to ozonated oxygen, There is no major problem in the supply of ozonated oxygen. Furthermore, when the arc extinguishing method shown in the first to fifth embodiments is combined with this embodiment, it is possible to realize arc extinguishing at higher speed and more reliably.

また、図12に示すように、消弧用ガス15を容器16に封入して誘電体3および薄膜高電圧電極2内、特に給電部材7と隣接し接地電極1つまり放電空間4の外側部分に設置しても、アークを給電部材7に到達させることなく、消弧させることができる。容器16には、樹脂製カプセル状容器などアークの入熱により一部溶解するものが好ましい。容器材質には、実施の形態4で示した樹脂を用いるのがなお好ましい。また、実施の形態1で示した成形後のシリコーンゲルに消弧用ガスを封入して、容器16と同様に設置してもよい。これらの場合、誘電体3の原料ガス側はガスシーリングする必要がない。また、これらの構成は、実施の形態1〜5に示した構成と併用することで、さらに確実な完全短絡防止が実現できる。   Further, as shown in FIG. 12, the arc extinguishing gas 15 is sealed in a container 16 and is placed in the dielectric 3 and the thin film high voltage electrode 2, particularly adjacent to the power supply member 7 and in the outer portion of the ground electrode 1, that is, the discharge space 4. Even if installed, the arc can be extinguished without reaching the power supply member 7. It is preferable that the container 16 is partially melted by heat input from an arc, such as a resin capsule. It is still more preferable to use the resin shown in Embodiment 4 as the container material. Further, arc-extinguishing gas may be enclosed in the molded silicone gel shown in the first embodiment and installed in the same manner as the container 16. In these cases, it is not necessary to perform gas sealing on the source gas side of the dielectric 3. Further, these configurations can be used in combination with the configurations shown in the first to fifth embodiments, thereby realizing a more reliable complete short circuit prevention.

以上のようなこの実施の形態で示した消弧用ガスを誘電体および薄膜高電圧電極により形成された空間、つまりアークの持続・進展経路に封入したことにより、オゾン発生装置の短絡電流が極めて大きい場合においても、薄膜高電圧電極の自己消失効果を効果的に利用することができ、短絡に伴い発生したアークの持続を抑制し、速やかに消弧することができる。そのため、誘電体のあらゆる部分でその破損が発生しようとも、いかなる大きさの短絡電流が発生した場合においても、アークが持続し、給電部材に到達することがないため、ヒューズ等の短絡防止手段を用いることなくオゾン発生装置の完全短絡を防止でき、オゾン発生装置の小型化・低コスト化にも大きく貢献することができる。さらに、オゾン発生システム全体を停止する必要がなく、速やかにオゾン発生装置を再起動することができる。   The arc-extinguishing gas shown in this embodiment as described above is enclosed in the space formed by the dielectric and the thin-film high-voltage electrode, that is, the arc sustaining / propagating path, so that the short-circuit current of the ozone generator is extremely low. Even when it is large, the self-extinguishing effect of the thin-film high-voltage electrode can be effectively used, and the persistence of the arc generated due to the short circuit can be suppressed and the arc can be extinguished quickly. For this reason, no matter how large the short circuit current occurs, no matter how large the short circuit current occurs, the arc will continue and will not reach the power supply member. Without using it, it is possible to prevent a complete short circuit of the ozone generator and greatly contribute to the downsizing and cost reduction of the ozone generator. Furthermore, it is not necessary to stop the entire ozone generation system, and the ozone generator can be restarted promptly.

実施の形態7.
この発明においては、薄膜高電圧電極の消失に伴い発生する導電性ガスがアークの持続経路の形成を担っており、そのアークを給電部材に到達する前に消弧させる手段を実施の形態1〜6において示した。この実施の形態は、導電性ガスそのものをアーク持続空間より除去し、アーク発生後瞬時に消弧させるものである。
Embodiment 7 FIG.
In the present invention, the conductive gas generated with the disappearance of the thin film high voltage electrode is responsible for the formation of a continuous path of the arc, and means for extinguishing the arc before reaching the power supply member is described in the first to the first embodiments. This is shown in FIG. In this embodiment, the conductive gas itself is removed from the arc sustaining space and is extinguished immediately after the arc is generated.

図13にこの発明の実施の形態7による円筒多管式オゾン発生装置の一組の電極部の断面図を示す。上記実施の形態のものと同一もしくは相当部分は同一符号で示す。図13において、誘電体3および薄膜高電圧電極2の内側にアーク発生に伴い発生する導電性ガスの吸着剤17が設置されている。吸着剤としては、ゼオライト、モレキュラーシーブスおよびカーボンなどを利用するのが効果的である。   FIG. 13 shows a sectional view of a set of electrode portions of a cylindrical multi-tube ozone generator according to Embodiment 7 of the present invention. The same or corresponding parts as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals. In FIG. 13, an adsorbent 17 for conductive gas generated with the occurrence of an arc is installed inside the dielectric 3 and the thin film high voltage electrode 2. As the adsorbent, it is effective to use zeolite, molecular sieves, carbon and the like.

アーク発生に伴い、空間中に飛散した薄膜高電圧電極2の導電性ガス粒子を該吸着剤17が吸着・吸収することにより、アーク持続空間の導電性を高めることなく、アークの持続を抑制することができる。そのため、アークは該空間を持続伝搬することができず、必要な絶縁距離に応じた薄膜高電圧電極2の自己消失が得られた段階で消弧し、給電部材7まで到達することはなく、オゾン発生装置の完全な短絡は発生しない。また、吸着剤の替わりに金属イオン中和剤を設置し、該持続空間の導電性を維持するイオン種を中和・除去する、また市販の脱臭用途などに使用されているセラミクス基材を用いた粒状、ハニカム状触媒などを用いても同様の効果が得られる。また、これらの構成は、実施の形態1〜6に示したアーク消弧方法と併用することで、さらに確実な完全短絡防止が実現できる。   As the arc is generated, the adsorbent 17 adsorbs and absorbs the conductive gas particles of the thin-film high-voltage electrode 2 scattered in the space, thereby suppressing the arc duration without increasing the conductivity of the arc duration space. be able to. Therefore, the arc cannot be propagated continuously through the space, the arc is extinguished when the thin film high-voltage electrode 2 self-disappears according to the required insulation distance, and the power supply member 7 is not reached, There is no complete short circuit of the ozone generator. In addition, a metal ion neutralizer is installed in place of the adsorbent to neutralize and remove ionic species that maintain the conductivity of the persistent space, and use a ceramic base material that is used for commercial deodorizing applications. The same effect can be obtained by using a granular or honeycomb catalyst. In addition, these structures can be used in combination with the arc extinguishing method shown in the first to sixth embodiments, thereby realizing further reliable complete short circuit prevention.

以上のようなこの実施の形態で示した導電性ガス除去剤(吸着剤、金属イオン中和剤、脱臭用粒状、ハニカム状触媒の総称)を誘電体および薄膜高電圧電極により形成された空間、すなわちアークの持続・進展経路に設置したことにより、オゾン発生装置の短絡電流が極めて大きい場合においても、薄膜高電圧電極の自己消失により発生する導電性ガスを吸着または分解することにより、短絡に伴い発生したアークの持続を抑制し、速やかに消弧することができる。そのため、誘電体のあらゆる部分でその破損が発生しようとも、いかなる大きさの短絡電流が発生した場合においても、アークが持続し、給電部材に到達することがないため、ヒューズ等の短絡防止手段を用いることなくオゾン発生装置の完全短絡を防止でき、オゾン発生装置の小型化・低コスト化にも大きく貢献することができる。さらに、オゾン発生システム全体を停止する必要がなく、速やかにオゾン発生装置を再起動することができる。   The conductive gas removing agent (adsorbent, metal ion neutralizing agent, deodorizing particulate, generic name for honeycomb catalyst) shown in this embodiment as described above is a space formed by a dielectric and a thin film high voltage electrode, In other words, even when the short circuit current of the ozone generator is extremely large due to the installation in the arc sustaining / propagating path, the conductive gas generated by the self-dissipation of the thin film high voltage electrode is adsorbed or decomposed. The duration of the generated arc can be suppressed and the arc can be quickly extinguished. For this reason, no matter how large the short circuit current occurs, no matter how large the short circuit current occurs, the arc will continue and will not reach the power supply member. Without using it, it is possible to prevent a complete short circuit of the ozone generator and greatly contribute to the downsizing and cost reduction of the ozone generator. Furthermore, it is not necessary to stop the entire ozone generation system, and the ozone generator can be restarted promptly.

この発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、上述したように、これらの実施の形態の可能な組み合わせを全て含むことは云うまでもない。   The present invention is not limited to the above embodiments, and it goes without saying that all possible combinations of these embodiments are included as described above.

1 接地電極、1a 金属管、1b 誘電体、1c 薄膜接地電極、2 薄膜高電圧電極、3 誘電体(ガラス管)、4 放電空間、5 冷却水通路、6 駆動電源(交流電源)、7 給電部材、8,9 管板、10 アーク冷却剤(アーク消弧剤)、11 スペーサ、12 アブレーション電極、13 コーティング層、14 水素吸蔵合金電極、15 消弧用ガス、16 容器、17 吸着剤、18 リアクトル、19 破損電極部、20 未破損電極部、21 破損箇所。   1 ground electrode, 1a metal tube, 1b dielectric, 1c thin film ground electrode, 2 thin film high voltage electrode, 3 dielectric (glass tube), 4 discharge space, 5 cooling water passage, 6 drive power supply (AC power supply), 7 power supply Member, 8, 9 Tube plate, 10 Arc coolant (arc extinguishing agent), 11 Spacer, 12 Ablation electrode, 13 Coating layer, 14 Hydrogen storage alloy electrode, 15 Arc extinguishing gas, 16 Container, 17 Adsorbent, 18 Reactor, 19 Damaged electrode part, 20 Undamaged electrode part, 21 Damaged part.

Claims (20)

誘電体と、
ガスを供給してプラズマを発生させる放電空間を間に設けるように上記誘電体と対向して設けられた第1の電極および上記誘電体上に上記第1の電極と上記誘電体を挟んで対向配置された導電性の給電薄膜からなる第2の電極からなる1組の電極と、
上記1組の電極間に交流電圧を印加して放電させる交流電源と、
上記第2の電極に接して上記交流電源を第2の電極に接続する給電部材と、
上記誘電体および第2の電極の少なくとも第2の電極と接するように配置されたアーク消弧剤と、
を備え、
上記誘電体が破損して上記電極間にアーク放電が発生した場合に、アーク放電により、上記第2の電極がアーク放電の発生した部分から上記給電部材が接する部分まで部分的に消滅し、同時に上記アーク消弧剤によりアーク放電を消弧することを特徴とする無声放電式プラズマ発生装置。
A dielectric,
A first electrode provided opposite to the dielectric so as to provide a discharge space for generating a plasma by supplying gas, and opposed to the first electrode on the dielectric with the dielectric interposed therebetween A set of electrodes comprising a second electrode comprising an electrically conductive power supply thin film disposed;
An alternating current power source for applying and discharging an alternating voltage between the set of electrodes;
A power supply member that contacts the second electrode and connects the AC power source to the second electrode;
An arc extinguishing agent disposed to contact at least a second electrode of the dielectric and the second electrode;
With
When the dielectric is damaged and an arc discharge occurs between the electrodes, the arc discharge causes the second electrode to partially disappear from the portion where the arc discharge occurs to the portion where the power supply member contacts, A silent discharge type plasma generator, wherein arc discharge is extinguished by the arc extinguishing agent.
上記アーク消弧剤が、シリコーン化合物により形成されることを特徴とする請求項1記載の無声放電式プラズマ発生装置。   2. The silent discharge plasma generator according to claim 1, wherein the arc extinguishing agent is formed of a silicone compound. 上記アーク消弧剤が、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、けい砂、ホウ酸の材料群から選択される少なくとも1つの材料を含むことを特徴とする請求項1記載の無声放電式プラズマ発生装置。   2. The silent discharge plasma generator according to claim 1, wherein the arc extinguishing agent contains at least one material selected from the group consisting of aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, silica sand, and boric acid. 上記アーク消弧剤が、水素、ヘリウム、六フッ化硫黄、二酸化炭素、トリフルオロヨードメタンのガス材料群から選択される少なくとも1つのガスを含むことを特徴とする請求項1記載の無声放電式プラズマ発生装置。   The silent discharge type according to claim 1, wherein the arc extinguishing agent includes at least one gas selected from the group of gas materials of hydrogen, helium, sulfur hexafluoride, carbon dioxide, and trifluoroiodomethane. Plasma generator. 上記第2の電極およびアーク消弧剤の少なくとも一方に沿って、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、塩化ビニル樹脂のいずれかからなるコーティング層を備えることを特徴とする請求項1から3までのいずれか1項記載の無声放電式プラズマ発生装置。   A coating layer made of any one of a fluororesin, a polyamide resin, and a vinyl chloride resin is provided along at least one of the second electrode and the arc extinguishing agent. The silent discharge type plasma generator according to the item. 上記交流電源が、上記放電空間の外部で上記第2の電極に上記給電部材を介して接続され、上記給電部材と、上記第2の電極に対向配置された上記第1の電極の給電部材側の端部との間に上記アーク消弧剤が設置されることを特徴とする請求項1から5までのいずれか1項記載の無声放電式プラズマ発生装置。   The AC power supply is connected to the second electrode outside the discharge space via the power supply member, and the power supply member and the power supply member side of the first electrode disposed to face the second electrode The silent discharge type plasma generator according to any one of claims 1 to 5, wherein the arc extinguishing agent is installed between the ends of the silent discharge plasma generator. 誘電体と、
ガスを供給してプラズマを発生させる放電空間を間に設けるように上記誘電体と対向して設けられた第1の電極および上記誘電体上に上記第1の電極と上記誘電体を挟んで対向配置されたアブレーション電極または水素吸蔵合金電極からなる第2の電極からなる1組の電極と、
上記1組の電極間に交流電圧を印加して放電させる交流電源と、
上記第2の電極に接して上記交流電源を第2の電極に接続する給電部材と、
を備え、
上記誘電体が破損して上記電極間にアーク放電が発生した場合に、アーク放電により、上記第2の電極がアーク放電の発生した部分から上記給電部材が接する部分まで部分的に蒸発または水素放出してアーク放電を消孤することを特徴とする無声放電式プラズマ発生装置。
A dielectric,
A first electrode provided opposite to the dielectric so as to provide a discharge space for generating a plasma by supplying gas, and opposed to the first electrode on the dielectric with the dielectric interposed therebetween A set of electrodes comprising a second electrode comprising a disposed ablation electrode or hydrogen storage alloy electrode;
An alternating current power source for applying and discharging an alternating voltage between the set of electrodes;
A power supply member that contacts the second electrode and connects the AC power source to the second electrode;
With
When the dielectric is damaged and an arc discharge is generated between the electrodes, the second electrode partially evaporates or discharges hydrogen from the portion where the arc discharge occurs to the portion where the power supply member contacts with the arc discharge. Silent discharge plasma generator characterized in that arc discharge is extinguished.
誘電体と、
ガスを供給してプラズマを発生させる放電空間を間に設けるように上記誘電体と対向して設けられた第1の電極および上記誘電体上に上記第1の電極と上記誘電体を挟んで対向配置された導電性の給電薄膜からなる第2の電極からなる1組の電極と、
上記1組の電極間に交流電圧を印加して放電させる交流電源と、
上記第2の電極に接して上記交流電源を第2の電極に接続する給電部材と、
上記誘電体および第2の電極により形成された空間に配置された、第2の電極の消滅に起因して発生する導電性ガスを除去する導電性ガス除去剤と、
を備え、
上記誘電体が破損して上記電極間にアーク放電が発生した場合に、アーク放電により、上記第2の電極がアーク放電の発生した部分から上記給電部材が接する部分まで部分的に消滅し、同時に上記導電性ガス除去剤により第2の電極の消滅に起因して発生する導電性ガスを除去してアーク放電を消孤することを特徴とする無声放電式プラズマ発生装置。
A dielectric,
A first electrode provided opposite to the dielectric so as to provide a discharge space for generating a plasma by supplying gas, and opposed to the first electrode on the dielectric with the dielectric interposed therebetween A set of electrodes comprising a second electrode comprising an electrically conductive power supply thin film disposed;
An alternating current power source for applying and discharging an alternating voltage between the set of electrodes;
A power supply member that contacts the second electrode and connects the AC power source to the second electrode;
A conductive gas removing agent that is disposed in a space formed by the dielectric and the second electrode and removes a conductive gas generated due to the disappearance of the second electrode;
With
When the dielectric is damaged and an arc discharge occurs between the electrodes, the arc discharge causes the second electrode to partially disappear from the portion where the arc discharge occurs to the portion where the power supply member contacts, A silent discharge type plasma generator characterized in that the conductive gas generated due to the extinction of the second electrode is removed by the conductive gas removing agent to eliminate arc discharge.
上記第1の電極が、水素吸蔵合金電極からなることを特徴とする請求項1から6、8のいずれか1項に記載の無声放電式プラズマ発生装置。   The silent discharge plasma generator according to any one of claims 1 to 6, wherein the first electrode is a hydrogen storage alloy electrode. 上記第1の電極が、誘電体上に形成された導電性の薄膜からなることを特徴とする請求項1から8までのいずれか1項に記載の無声放電式プラズマ発生装置。   The silent discharge plasma generator according to any one of claims 1 to 8, wherein the first electrode is made of a conductive thin film formed on a dielectric. 放電空間を間に設けるように誘電体と対向して設けられた第1の電極および上記誘電体上に上記第1の電極と上記誘電体を挟んで対向配置された第2の電極からなる1組の電極と、上記電極間に交流電圧を印加して放電させる交流電源とを含み、上記放電空間にガスを供給してプラズマを形成する無声放電式プラズマ発生装置における消孤方法であって、
上記第2の電極を導電性の薄膜で形成し、上記誘電体が破損して上記電極間にアーク放電が発生した場合に、アーク放電により、上記第2の電極をアーク放電の発生した部分から上記第2の電極に接して上記交流電源を第2の電極に接続する給電部材が接する部分まで部分的に消滅させ、
同時に上記誘電体および第2の電極の少なくとも第2の電極と接するようにアーク消弧剤を配置してアーク放電を消弧させる、
ことを特徴とする無声放電式プラズマ発生装置における消孤方法。
1 comprising a first electrode provided to face a dielectric so as to provide a discharge space, and a second electrode disposed on the dielectric so as to face the first electrode and the dielectric. A method of quenching in a silent discharge plasma generator that includes a set of electrodes and an AC power source that discharges by applying an AC voltage between the electrodes, and supplies gas to the discharge space to form plasma,
When the second electrode is formed of a conductive thin film and the dielectric is damaged and an arc discharge occurs between the electrodes, the second electrode is removed from the portion where the arc discharge is generated by arc discharge. A part of the power supply member that is in contact with the second electrode and in contact with the second electrode is contacted with the second electrode,
At the same time, an arc extinguishing agent is disposed so as to contact at least the second electrode of the dielectric and the second electrode to extinguish the arc discharge.
A method for extinguishing a silent discharge plasma generator characterized by the above.
上記アーク消弧剤としてシリコーン化合物を使用することを特徴とする請求項11記載の無声放電式プラズマ発生装置における消孤方法。   12. The method for extinguishing a silent discharge plasma generator according to claim 11, wherein a silicone compound is used as the arc extinguishing agent. 上記アーク消弧剤として水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、けい砂、ホウ酸の材料群から選択される少なくとも1つの材料を使用することを特徴とする請求項11記載の無声放電式プラズマ発生装置における消孤方法。   The silent discharge plasma generator according to claim 11, wherein at least one material selected from the group consisting of aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, silica sand and boric acid is used as the arc extinguishing agent. Disappearance method. 上記アーク消弧剤として水素、ヘリウム、六フッ化硫黄、二酸化炭素、トリフルオロヨードメタンのガス材料群から選択される少なくとも1つのガスを使用することを特徴とする請求項11記載の無声放電式プラズマ発生装置における消孤方法。   The silent discharge type according to claim 11, wherein at least one gas selected from a gas material group of hydrogen, helium, sulfur hexafluoride, carbon dioxide, and trifluoroiodomethane is used as the arc extinguishing agent. Disappearance method in plasma generator. 上記第2の電極およびアーク消弧剤の少なくとも一方に沿って、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、塩化ビニル樹脂のいずれかからなるコーティング層を形成することを特徴とする請求項11から13までのいずれか1項記載の無声放電式プラズマ発生装置における消孤方法。   The coating layer made of any one of a fluororesin, a polyamide resin, and a vinyl chloride resin is formed along at least one of the second electrode and the arc extinguishing agent. A method for extinguishing a silent discharge plasma generator according to claim 1. 上記交流電源を、上記放電空間の外部で上記第2の電極に上記給電部材を介して接続させ、上記給電部材と、上記第2の電極に対向配置された上記第1の電極の給電部材側の端部との間に上記アーク消弧剤を配置することを特徴とする請求項11から15までのいずれか1項記載の無声放電式プラズマ発生装置における消孤方法。   The AC power source is connected to the second electrode outside the discharge space via the power supply member, and the power supply member and the power supply member side of the first electrode disposed to face the second electrode The arc extinguishing agent is disposed between the ends of the arc-extinguishing method according to claim 11, wherein the arc extinguishing agent is disposed between the arc extinguishing agent and the arc extinguishing agent. 放電空間を間に設けるように誘電体と対向して設けられた第1の電極および上記誘電体上に上記第1の電極と上記誘電体を挟んで対向配置された第2の電極からなる1組の電極と、上記電極間に交流電圧を印加して放電させる交流電源とを含み、上記放電空間にガスを供給してプラズマを形成する無声放電式プラズマ発生装置における消孤方法であって、
上記第2の電極をアブレーション電極または水素吸蔵合金電極で形成し、上記誘電体が破損して上記電極間にアーク放電が発生した場合に、アーク放電により、上記第2の電極をアーク放電の発生した部分から上記第2の電極に接して上記交流電源を第2の電極に接続する給電部材が接する部分まで部分的に蒸発または水素放出させてアーク放電を消孤させる、
ことを特徴とする無声放電式プラズマ発生装置における消孤方法。
1 comprising a first electrode provided to face a dielectric so as to provide a discharge space, and a second electrode disposed on the dielectric so as to face the first electrode and the dielectric. A method of quenching in a silent discharge plasma generator that includes a set of electrodes and an AC power source that discharges by applying an AC voltage between the electrodes, and supplies gas to the discharge space to form plasma,
When the second electrode is formed by an ablation electrode or a hydrogen storage alloy electrode and the dielectric is damaged and an arc discharge is generated between the electrodes, the second electrode is caused to generate an arc discharge by arc discharge. From the portion that is in contact with the second electrode to part where the power supply member that connects the AC power supply to the second electrode is in contact with the second electrode to evaporate or discharge hydrogen to quench arc discharge,
A method for extinguishing a silent discharge plasma generator characterized by the above.
放電空間を間に設けるように誘電体と対向して設けられた第1の電極および上記誘電体上に上記第1の電極と上記誘電体を挟んで対向配置された第2の電極からなる1組の電極と、上記電極間に交流電圧を印加して放電させる交流電源とを含み、上記放電空間にガスを供給してプラズマを形成する無声放電式プラズマ発生装置における消孤方法であって、
上記第2の電極を導電性の薄膜で形成し、上記誘電体が破損して上記電極間にアーク放電が発生した場合に、アーク放電により、上記第2の電極をアーク放電の発生した部分から上記第2の電極に接して上記交流電源を第2の電極に接続する給電部材が接する部分まで部分的に消滅させ、
同時に、上記誘電体および給電薄膜により形成された空間に、給電薄膜の消滅に起因して発生する導電性ガスを除去する導電性ガス除去剤を設置してアーク放電を消弧させる、
ことを特徴とする無声放電式プラズマ発生装置における消孤方法。
1 comprising a first electrode provided to face a dielectric so as to provide a discharge space, and a second electrode disposed on the dielectric so as to face the first electrode and the dielectric. A method of quenching in a silent discharge plasma generator that includes a set of electrodes and an AC power source that discharges by applying an AC voltage between the electrodes, and supplies gas to the discharge space to form plasma,
When the second electrode is formed of a conductive thin film and the dielectric is damaged and an arc discharge occurs between the electrodes, the second electrode is removed from the portion where the arc discharge is generated by arc discharge. A part of the power supply member that is in contact with the second electrode and in contact with the second electrode is contacted with the second electrode,
At the same time, in the space formed by the dielectric and the feeding thin film, a conductive gas removing agent that removes the conductive gas generated due to the disappearance of the feeding thin film is installed to extinguish the arc discharge.
A method for extinguishing a silent discharge plasma generator characterized by the above.
上記第1の電極として水素吸蔵合金電極を使用することを特徴とする請求項11から16、18のいずれか1項に記載の無声放電式プラズマ発生装置における消孤方法。   The method for quenching in a silent discharge plasma generator according to any one of claims 11 to 16, wherein a hydrogen storage alloy electrode is used as the first electrode. 上記第1の電極として導電性の薄膜を使用することを特徴とする請求項11から18までのいずれか1項に記載の無声放電式プラズマ発生装置における消孤方法。   The method for extinguishing a silent discharge plasma generator according to any one of claims 11 to 18, wherein a conductive thin film is used as the first electrode.
JP2009016814A 2009-01-28 2009-01-28 Silent discharge type plasma generator and method of quenching in silent discharge type plasma generator Active JP5063622B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009016814A JP5063622B2 (en) 2009-01-28 2009-01-28 Silent discharge type plasma generator and method of quenching in silent discharge type plasma generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009016814A JP5063622B2 (en) 2009-01-28 2009-01-28 Silent discharge type plasma generator and method of quenching in silent discharge type plasma generator

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2010173885A true JP2010173885A (en) 2010-08-12
JP2010173885A5 JP2010173885A5 (en) 2010-12-09
JP5063622B2 JP5063622B2 (en) 2012-10-31

Family

ID=42705220

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009016814A Active JP5063622B2 (en) 2009-01-28 2009-01-28 Silent discharge type plasma generator and method of quenching in silent discharge type plasma generator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5063622B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015133198A (en) * 2014-01-10 2015-07-23 株式会社東芝 gas circuit breaker
JP2016201316A (en) * 2015-04-13 2016-12-01 株式会社Param Vacuum system
JP2017050135A (en) * 2015-09-01 2017-03-09 株式会社東芝 Repair method for damage generated in air current generation device
CN106704133A (en) * 2017-03-09 2017-05-24 中国工程物理研究院核物理与化学研究所 Non-trigger type vacuum arc micro thruster using gas storage electrodes

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5355647U (en) * 1976-10-14 1978-05-12
JPH0836938A (en) * 1994-07-26 1996-02-06 Mitsubishi Electric Corp Plate-form arc-extinguishing material, its manufacture, and switch using the material
JP2003208999A (en) * 2002-01-10 2003-07-25 Sekisui Chem Co Ltd Discharge plasma processing method and its equipment
WO2006103945A1 (en) * 2005-03-28 2006-10-05 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Silent discharge type plasma device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5355647U (en) * 1976-10-14 1978-05-12
JPH0836938A (en) * 1994-07-26 1996-02-06 Mitsubishi Electric Corp Plate-form arc-extinguishing material, its manufacture, and switch using the material
JP2003208999A (en) * 2002-01-10 2003-07-25 Sekisui Chem Co Ltd Discharge plasma processing method and its equipment
WO2006103945A1 (en) * 2005-03-28 2006-10-05 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Silent discharge type plasma device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015133198A (en) * 2014-01-10 2015-07-23 株式会社東芝 gas circuit breaker
JP2016201316A (en) * 2015-04-13 2016-12-01 株式会社Param Vacuum system
JP2017050135A (en) * 2015-09-01 2017-03-09 株式会社東芝 Repair method for damage generated in air current generation device
CN106704133A (en) * 2017-03-09 2017-05-24 中国工程物理研究院核物理与化学研究所 Non-trigger type vacuum arc micro thruster using gas storage electrodes

Also Published As

Publication number Publication date
JP5063622B2 (en) 2012-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4510882B2 (en) Silent discharge plasma equipment
US7922979B2 (en) Silent discharge plasma apparatus
JP5127569B2 (en) Gas insulated switch
JP5063622B2 (en) Silent discharge type plasma generator and method of quenching in silent discharge type plasma generator
JP5051940B2 (en) Device to prevent transformer explosion
JP2007258137A (en) Gas-insulated switch
US7564668B2 (en) Overvoltage protection means
JP2006196902A (en) Ptc current limiter
JP6388590B2 (en) Passive separation assembly and gas transport system
JP2003208999A (en) Discharge plasma processing method and its equipment
US7399453B2 (en) Discharge reactor fuse link
JP2014124053A (en) Gas insulated apparatus for electric power
JP2007189798A (en) Gas circuit breaker
JP2001523551A (en) Radial design pulsed corona discharge device
JP2010173885A5 (en)
JP5243485B2 (en) Current interrupt device and high voltage device using current interrupt device
JP6783389B2 (en) Current blocking element and ozone generator
RU2341448C1 (en) Method and device for fire protection of ozone generator
RU2543488C2 (en) Method and device of protection of ozone generator against fire
JP2012054097A (en) Gas-blast circuit breaker
JP2003297200A (en) Gas-blast circuit breaker
JP2001527270A (en) Electrical circuit breaker
Strom et al. The boric acid fuse
JP2007103190A (en) Circuit breaker
JP2006505108A (en) Circuit breaker

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101021

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20101021

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120418

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120508

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120523

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120710

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120807

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5063622

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150817

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250