JP2014015376A

JP2014015376A - オゾナイザ

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Publication number: JP2014015376A
Application number: JP2012155885A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Kamase; 幸広釜瀬; Fumio Hayashi; 文男早矢仕; Masahiro Kikuchi; 正浩菊池
Original assignee: IHI Shibaura Machinery Corp
Current assignee: IHI Shibaura Machinery Corp
Priority date: 2012-07-11
Filing date: 2012-07-11
Publication date: 2014-01-30
Anticipated expiration: 2032-07-11
Also published as: JP6133021B2

Abstract

【課題】高い濃度のオゾンを効率良く生成することができるオゾナイザを提供することを課題とする。
【解決手段】二個の電極２・３のうちいずれか一方に誘電体４が設けられ、誘電体４の近傍における二個の電極２・３間の放電空間６に原料ガスを供給しながら電圧を印加して放電を発生させることによってオゾンを生成するように構成されるオゾナイザ１であって、誘電体４の近傍における原料ガスまたはオゾンの流通経路の途中において、放電が発生しない空間が配置されて構成されるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、オゾナイザの技術に関する。

従来、酸素が含まれる原料ガスからオゾン（オゾンガス）を生成するオゾナイザ（オゾン生成装置）に関する技術は、種々知られている。

前記オゾナイザには、二個の電極のうちいずれか一方に誘電体が設けられ、誘電体の近傍における二個の電極間の放電空間に原料ガスを供給しながら電圧を印加して放電を発生させることによってオゾンを生成するように構成されるものが公知となっている（例えば、特許文献１参照）。
前記オゾナイザは、例えば、二個の電極のうち一方の電極が円筒状の外側電極（接地電極）とされ、二個の電極のうち他方の電極が金属線の内側電極（高電圧電極）とされ、一方の電極の内面（内周面）に誘電体が設けられ、誘電体の近傍において誘電体の内側全体に亘って放電空間が配置されて構成される。

特開２００９−６２２７６号公報

しかしながら、前記オゾナイザでは、誘電体の近傍の放電空間において放電を発生させてオゾンを生成する動作を行うと、放電空間の温度が上昇していくこととなる。
そして、前記オゾナイザでは、オゾンを生成する動作を行ったときに放電空間で温度上昇が起こると、生成されたオゾンの一部が放電空間の熱によって分解される（酸素に還元される）こととなる。
このように、前記オゾナイザでは、一度生成された放電空間においてオゾンが分解されるため、高い濃度のオゾンを効率良く生成することができない、という問題があった。

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、高い濃度のオゾンを効率良く生成することができるオゾナイザを提供することを課題とする。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、二個の電極のうちいずれか一方に誘電体が設けられ、前記誘電体の近傍における前記二個の電極間の放電空間に原料ガスを供給しながら電圧を印加して放電を発生させることによってオゾンを生成するように構成される、オゾナイザであって、前記誘電体の近傍における前記原料ガスまたは前記オゾンの流通経路の途中において、放電が発生しない空間が配置されて構成されるものである。

請求項２においては、内側電極の外側に筒状の外側電極が配置され、外側電極の内面に誘電体が設けられ、前記内側電極と前記外側電極との間の放電空間に原料ガスを供給しながら電圧を印加して放電を発生させることによってオゾンを生成するように構成される、オゾナイザであって、前記誘電体の近傍における前記原料ガスまたは前記オゾンの流通経路の途中において、放電が発生しない空間が配置されて構成されるものである。

請求項３においては、前記外側電極が、前記外側電極の一部が欠落するように構成されて、前記誘電体の近傍における前記原料ガスまたは前記オゾンの流通経路の途中において、放電が発生しない空間が配置されて構成されるものである。

請求項４においては、前記内側電極が、前記誘電体に近接するように配置される部分と前記誘電体に近接しないように配置される部分とを有して構成されて、前記誘電体の近傍における前記原料ガスまたは前記オゾンの流通経路の途中において、放電が発生しない空間が配置されて構成されるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

即ち、本発明によれば、高い濃度のオゾンを効率良く生成することができる。

本発明の第一実施形態に係るオゾナイザの内部構造を示した模式図。本発明の第一実施形態に係る別実施例のオゾナイザの内部構造を示した模式図。本発明の第二実施形態に係るオゾナイザを示した模式図。本発明の第二実施形態に係るオゾナイザの内部構造を示した模式図。

次に、本発明の第一実施形態に係るオゾナイザ１について、図１および図２を用いて説する。

オゾナイザ１は、原料ガス（酸素が含まれるもの（例えば、酸素濃度９９．９％以上の高純度酸素ガス））からオゾン（オゾンガス）を生成するものである。
オゾナイザ１は、図１に示すように、二個の電極２・３と、誘電体４と、電源（交流電源）５と、放電空間６と、を備える。

オゾナイザ１の二個の電極２・３は、金属電極であり、互いに間隔を空けるようにして配置される。
オゾナイザ１の二個の電極２・３のうち、一方の電極２は接地電極として構成され、他方の電極３は高電圧電極として構成される。
オゾナイザ１の誘電体４は、一方の電極２に設けられる。オゾナイザ１の誘電体４は、一方の電極２における他方の電極３と対向する側の面に配置される。
オゾナイザ１は、誘電体４の近傍における一方の電極２と他方の電極３との間（誘電体４と他方の電極３との間）に電源５からの電圧（交流電圧）が印加されることによって、一方の電極２と他方の電極３との間の空間に放電するように構成される。
オゾナイザ１の誘電体４の近傍における一方の電極２と他方の電極３との間（誘電体４と他方の電極３との間）の空間は、放電空間６として構成される。オゾナイザ１の放電空間６は、誘電体４の近傍に配置される。

このようなオゾナイザ１は、原料ガスがオゾナイザ１内に供給され、当該オゾナイザ１内に供給された原料ガスが放電空間６に至った状態で電源５からの電圧が印加されて放電空間６で放電されることによって、放電空間６内における原料ガス中の酸素分子から酸素原子が解離し、前記解離した酸素原子と酸素分子とが結合してオゾン（Ｏ３）が生成され、当該生成されたオゾンがオゾナイザ１内から流出するように構成される。
このようにして、オゾナイザ１は、一方の電極２と他方の電極３との間（二個の電極２・３）の放電空間６に、原料ガスを供給しながら電圧を印加して放電を発生させることによって、オゾンを生成するように構成される。またこのようにして、オゾナイザ１は、オゾナイザ１内において原料ガスまたはオゾンが流通するように構成される。

また、オゾナイザ１は、放電が発生しない空間７を備える。
オゾナイザ１の放電が発生しない空間７は、誘電体４の近傍に配置される。
オゾナイザ１の放電が発生しない空間７とは、誘電体４の近傍で、前記電源５からの電圧が印加されることによって放電空間６に放電されたときにおいても、放電が発生しない空間７を示す。

オゾナイザ１は、放電空間６において原料ガスを供給しながら電圧を印加して放電を発生させても、放電が発生しない空間７では、放電が発生しないように構成される。
そして、オゾナイザ１は、誘電体４に沿って放電空間６と放電が発生しない空間７とが配置されて構成される。オゾナイザ１は、誘電体４に沿って放電空間６（放電する箇所）と放電が発生しない空間７とを備えて構成される。オゾナイザ１は、誘電体４の近傍における原料ガスまたはオゾンの流通経路の途中において、放電が発生しない空間７が配置されて構成される。

このように構成されるオゾナイザ１では、オゾンを生成する動作を行ったときにおいても、放電が発生しない空間７においては、放電が発生しないため放電の発生による温度上昇が起こらない。
そして、オゾナイザ１では、誘電体４の近傍における原料ガスまたはオゾンの流通経路の途中において放電が発生しない空間７が配置されるため、放電が発生しない空間７での放電の発生による温度上昇が起こらないことに影響を受けて、オゾンを生成する動作を行ったときの放電空間６での温度上昇が抑制されることとなる。
このようにして、オゾナイザ１では、誘電体４の内側全体に放電空間６が配置されて構成されるもの（誘電体４の近傍における原料ガスまたはオゾンの流通経路の途中において放電が発生しない空間７が配置されないもの）に比べて、オゾンを生成する動作を行ったときの放電空間６の温度上昇を抑制することができる。
したがって、オゾナイザ１では、オゾンを生成する動作を行ったときに、生成されたオゾンが熱によって分解されること（酸素に還元されること）を抑制することができる。
よって、オゾナイザ１によれば、誘電体４の内側全体に放電空間６が配置されて構成されるものに比べて、高い濃度のオゾンを効率良く生成することができる。
また、オゾナイザ１によれば、オゾンを生成する動作を行ったときの放電空間６の温度上昇が抑制されるため、高温環境（例えば、６０℃以上）に設置されている場合においても、誘電体４の内側全体に放電空間６が配置されて構成されるものに比べて、より高い濃度のオゾンを効率良く生成することができる。

オゾナイザ１は、その放電が発生しない空間７が複数箇所に配置されて構成される。
オゾナイザ１は、誘電体４の近傍において放電空間６と放電が発生しない空間７とが繰り返し（複数回）連続するように構成される。
このため、オゾナイザ１では、誘電体４の内側全体に放電空間６が配置されて構成されるものに比べて、オゾンを生成する動作を行ったときの放電空間６の温度上昇をより確実に抑制することができる。
したがって、オゾナイザ１では、オゾンを生成する動作を行ったときに、生成されたオゾンが熱によって分解されることをより確実に抑制することができる。
よって、オゾナイザ１によれば、誘電体４の内側全体に放電空間６が配置されて構成されるものに比べて、高い濃度のオゾンをより効率良く生成することができる。

次に、オゾナイザ１のより具体的な構成について説明する。
オゾナイザ１の一方の電極２は、外側電極として構成される。オゾナイザ１の一方の電極２（外側電極）は、筒状に構成される。
オゾナイザ１の他方の電極３は、内側電極として構成される。オゾナイザ１の他方の電極３（内側電極）は、金属線で構成される。
オゾナイザ１の誘電体４は、例えば、ガラス素材からなる部材で構成される。
オゾナイザ１は、一方の電極２の内面（内周面）の全体に亘って誘電体４が設けられて構成される。
オゾナイザ１は、放電空間６が形成されるように、一方の電極２（誘電体４）の内側に他方の電極３が配置されて構成される。オゾナイザ１は、放電空間６が形成されるように、一方の電極２（誘電体４）が他方の電極３の外側に配置されて構成される。

図中白色矢印は、原料ガスがオゾナイザ１内に供給されてオゾナイザ１内において生成されたオゾンがオゾナイザ１内から流出する、オゾナイザ１内における原料ガスまたはオゾンの流通方向を示す。
オゾナイザ１は、一方の電極２の軸心方向に沿って、原料ガスまたはオゾンが流通するように構成される。
オゾナイザ１は、一方の電極２における一方の開口部から原料ガスがオゾナイザ１内に供給されるように構成される。
オゾナイザ１は、原料ガスがオゾナイザ１内に供給されて放電空間６に至った状態で、放電空間６で放電を発生させることによって、オゾナイザ１内においてオゾンを生成するように構成される。
オゾナイザ１は、オゾナイザ１内において生成されたオゾンが一方の電極２における他方の開口部から流出されるように構成される。
オゾナイザ１は、例えば、一方の電極２における一方の開口部または他方の開口部にファンが設けられて、当該ファンが駆動することによって原料ガスがオゾナイザ１内に供給され、または、オゾンがオゾナイザ１内から流出するように構成される。
オゾナイザ１は、このような原料ガスまたはオゾンの流通経路を有して構成される。

オゾナイザ１の他方の電極３（内側電極）は、誘電体４に近接するように配置される部分と、誘電体４に近接しないように配置される部分と、を有して構成される。
オゾナイザ１の他方の電極３（内側電極）は、誘電体４に近接するように配置される部分と、前記誘電体４に近接するように配置される部分の直下流側において一方の電極２の軸心と正面視で交差して誘電体４に近接しないように配置される部分と、を有して構成される。そして、オゾナイザ１の他方の電極３（内側電極）は、誘電体４に近接しないように配置される部分の直下流側において、一方の電極２の軸心を中心にして前記誘電体４に近接するように配置される部分と対向する側で誘電体４に近接するように配置される部分と、を有して構成される。

このようにして、オゾナイザ１の他方の電極３（内側電極）が、オゾン（または原料ガス）の流通方向（一方の電極２の軸心方向）に沿って、誘電体４に近接するように配置される部分と、誘電体４に近接しないように配置される部分と、が交互に配置されるように構成される。
オゾナイザ１における他方の電極３（内側電極）の誘電体４に近接するように配置される部分は、オゾナイザ１の放電空間６として構成される。
オゾナイザ１における他方の電極３（内側電極）の誘電体４に近接しないように配置される部分は、オゾナイザ１の放電が発生しない空間７として構成される。
つまり、オゾナイザ１は、他方の電極３（内側電極）が誘電体４に近接するように配置される部分と誘電体４に近接しないように配置される部分とを有して構成されて、誘電体４の近傍における原料ガスまたはオゾンの流通経路の途中において、放電が発生しない空間７が配置されて構成される。

このように構成されるオゾナイザ１では、誘電体４の内側全体に放電空間６が配置されて構成されるもの（誘電体４の近傍における原料ガスまたはオゾンの流通経路の途中において放電が発生しない空間７が配置されないもの）に比べて、オゾンを生成する動作を行ったときの放電空間６の温度上昇を抑制することができる。
したがって、オゾナイザ１では、オゾンを生成する動作を行ったときに、生成されたオゾンが熱によって分解されること（酸素に還元されること）を抑制することができる。
よって、オゾナイザ１によれば、誘電体４の内側全体に放電空間６が配置されて構成されるものに比べて、高い濃度のオゾンを効率良く生成することができる。

また、オゾナイザ１の他方の電極３（内側電極）は、複数箇所（本実施形態では二箇所）の誘電体４に近接しないように配置される部分を有して構成される。オゾナイザ１の他方の電極３（内側電極）は、オゾン（または原料ガス）の流通方向（一方の電極２の軸心方向）に沿って、誘電体４に近接するように配置される部分と、誘電体４に近接しないように配置される部分とが繰り返し連続するように構成される。
つまり、オゾナイザ１は、誘電体４の近傍において放電が発生しない空間７が複数箇所に配置されて構成される。オゾナイザ１は、誘電体４の近傍において放電が発生しない空間７と放電空間６とが繰り返し連続するように配置されて構成される。
このため、オゾナイザ１では、誘電体４の内側全体に放電空間６が配置されて構成されるものに比べて、オゾンを生成する動作を行ったときの放電空間６の温度上昇をより確実に抑制することができる。
したがって、オゾナイザ１では、オゾンを生成する動作を行ったときに、生成されたオゾンが熱によって分解されることをより確実に抑制することができる。
よって、オゾナイザ１によれば、誘電体４の内側全体に放電空間６が配置されて構成されるものに比べて、高い濃度のオゾンをより効率良く生成することができる。

また、オゾナイザ１の他方の電極３（内側電極）は、金属線で構成される。
したがって、オゾナイザ１によれば、前記高い濃度のオゾンを効率良く生成することができるものを単純な構造で実現することができる。

また、オゾナイザ１の他方の電極３（内側電極）は、図２に示すように、オゾナイザ１の他方の電極３（内側電極）は、誘電体４に近接しないように配置される部分の直下流側において、一方の電極２の軸心を中心にして前記誘電体４に近接するように配置される部分と対向する側で誘電体４に近接するように配置される部分を有さない構成としても良い。

次に、本発明の第二実施形態に係るオゾナイザ１について、図３および図４を用いて説明する。
なお、第二実施形態に係るオゾナイザ１の説明は、第一実施形態に係るオゾナイザ１と同様の構成の部分については適宜省略し、第一実施形態に係るオゾナイザ１の構成と異なる部分を中心に説明する。

オゾナイザ１の他方の電極３（内側電極）は、図３または図４に示すように、外側電極２および誘電体４の内経よりも小さい外径を有する円柱状に構成される。オゾナイザ１の他方の電極３は、その軸心と外側電極２の軸心とが一致するように、外側電極２（誘電体４）の内側に配置される。

オゾナイザ１の一方の電極２（外側電極）は、欠落部２ａを有して構成される。
オゾナイザ１の一方の電極２（外側電極）の欠落部２ａは、一方の電極２における周面が環状に欠落するように形成される。オゾナイザ１の一方の電極２（外側電極）の欠落部２ａは、一方の電極２の外面から内面に貫通するように形成される。オゾナイザ１の一方の電極２（外側電極）の欠落部２ａは、一方の電極２における軸心方向の中途部に形成される。オゾナイザ１の一方の電極２（外側電極）の欠落部２ａは、二個の欠落部２ａが形成されない部分の間（欠落部２ａが形成されない部分と欠落部２ａが形成されない部分との間）に配置される。
このようにして、オゾナイザ１の一方の電極２（外側電極）は、欠落部２ａを有することにより、その一部が欠落するように構成される。
オゾナイザ１の一方の電極２（外側電極）は、オゾン（または原料ガス）の流通方向（一方の電極２の軸心方向）に沿って、欠落部２ａは、欠落部２ａと、欠落部２ａが形成されない部分と、が交互に配置されるように構成される。

オゾナイザ１における一方の電極２（外側電極）の欠落部２ａが形成されない部分（一方の電極２の内面）と他方の電極３との間の空間は、オゾナイザ１の放電空間６として構成される。
オゾナイザ１における一方の電極２（外側電極）の欠落部２ａと他方の電極３との間の空間は、オゾナイザ１の放電が発生しない空間７として構成される。
つまり、オゾナイザ１は、一方の電極２（外側電極）の一部が欠落するように構成されて、誘電体４の近傍における原料ガスまたはオゾンの流通経路の途中において、放電が発生しない空間７が配置されて構成される。

また、オゾナイザ１の一方の電極２（外側電極）は、複数個（本実施形態では二個）の欠落部２ａを有して構成される。オゾナイザ１の一方の電極２（外側電極）は、オゾン（または原料ガス）の流通方向（一方の電極２の軸心方向）に沿って、欠落部２ａが形成されない部分と欠落部２ａとが繰り返し連続するように構成される。
つまり、オゾナイザ１は、誘電体４の近傍において放電が発生しない空間７が複数箇所に配置されて構成される。オゾナイザ１は、誘電体４の近傍において放電が発生しない空間７と放電空間６とが繰り返し連続するように配置されて構成される。
このため、オゾナイザ１では、誘電体４の内側全体に放電空間６が配置されて構成されるものに比べて、オゾンを生成する動作を行ったときの放電空間６の温度上昇をより確実に抑制することができる。
したがって、オゾナイザ１では、オゾンを生成する動作を行ったときに、生成されたオゾンが熱によって分解されることをより確実に抑制することができる。
よって、オゾナイザ１によれば、誘電体４の内側全体に放電空間６が配置されて構成されるものに比べて、高い濃度のオゾンをより効率良く生成することができる。

１オゾナイザ
２一方の電極
３他方の電極
４誘電体
５電源
６放電空間
７放電が発生しない空間

Claims

二個の電極のうちいずれか一方に誘電体が設けられ、前記誘電体の近傍における前記二個の電極間の放電空間に原料ガスを供給しながら電圧を印加して放電を発生させることによってオゾンを生成するように構成される、オゾナイザであって、
前記誘電体の近傍における前記原料ガスまたは前記オゾンの流通経路の途中において、放電が発生しない空間が配置されて構成される、オゾナイザ。
内側電極の外側に筒状の外側電極が配置され、外側電極の内面に誘電体が設けられ、前記内側電極と前記外側電極との間の放電空間に原料ガスを供給しながら電圧を印加して放電を発生させることによってオゾンを生成するように構成される、オゾナイザであって、
前記誘電体の近傍における前記原料ガスまたは前記オゾンの流通経路の途中において、放電が発生しない空間が配置されて構成される、オゾナイザ。
前記外側電極が、前記外側電極の一部が欠落するように構成されて、
前記誘電体の近傍における前記原料ガスまたは前記オゾンの流通経路の途中において、放電が発生しない空間が配置されて構成される、請求項２に記載のオゾナイザ。
前記内側電極が、前記誘電体に近接するように配置される部分と前記誘電体に近接しないように配置される部分とを有して構成されて、
前記誘電体の近傍における前記原料ガスまたは前記オゾンの流通経路の途中において、放電が発生しない空間が配置されて構成される、請求項２に記載のオゾナイザ。