JP2014015377A

JP2014015377A - オゾナイザ

Info

Publication number: JP2014015377A
Application number: JP2012155886A
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

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】内側電極３の外側に筒状の外側電極２が配置され、外側電極２の内面に誘電体４が設けられ、内側電極３と外側電極２との間の放電空間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、内側電極３は、芯部３ａと、芯部３ａの一部の外面から外側電極２側に突出して構成される突起部３ｂと、を有して構成される。
【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、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、誘電体に沿うように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、誘電体の内側全体に放電空間が配置されるため、誘電体の内側全体に電界が分散する。
このため、前記オゾナイザでは、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、当該放電空間での電界強度が高くならず、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、内側電極の外側に筒状の外側電極が配置され、前記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、前記内側電極は、芯部と、前記芯部の一部の外面から前記外側電極側に突出して構成される突起部と、を有して構成されるものである。

請求項２においては、前記内側電極は、前記芯部と前記突起部とが一体的に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正面模式図。同じく側面模式図。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正面模式図。同じく側面模式図。本発明の第三実施形態に係るオゾナイザの内部構造を示した正面模式図。同じく側面模式図。

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を用いて説明する。

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または図２に示すように、外側電極２と、内側電極３と、誘電体４と、電源（交流電源）５と、放電空間６と、放電が発生しない空間７と、を備える。

オゾナイザ１の外側電極２と内側電極３とは、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の外側電極２は接地電極として構成され、内側電極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、外側電極２に設けられる。オゾナイザ１の誘電体４は、外側電極２における内側電極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の近傍における外側電極２と内側電極３との間（誘電体４と内側電極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、外側電極２と内側電極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の近傍における外側電極２と内側電極３との間（誘電体４と内側電極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、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、外側電極２と内側電極３との間の放電空間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。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。

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とが連続するように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。

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の外側電極２は、筒状に構成される。
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の誘電体４は、外側電極２の内面（内周面）の全体に亘って設けられる。
オゾナイザ１の内側電極３は、放電空間６が形成されるように、外側電極２（誘電体４）の内側に配置される。
オゾナイザ１の外側電極２（誘電体４）は、放電空間６が形成されるように、内側電極３の外側に配置される。

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、外側電極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、外側電極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外側電極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、外側電極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の内側電極３は、芯部３ａと突起部３ｂとを有して構成される。
オゾナイザ１の内側電極３の芯部３ａは、円柱状に形成される。オゾナイザ１の内側電極３の芯部３ａは、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して構成される。
オゾナイザ１の内側電極３の突起部３ｂは、芯部３ａの一部の外面から外側電極２（誘電体４）側に突出するように構成される。オゾナイザ１の内側電極３の突起部３ｂは、螺旋状に構成される。オゾナイザ１の内側電極３は、突起部３ｂ（内側電極３の突起部３ｂの先端部）の近傍に電界が集中するように突起部３ｂが配置されて構成される。

オゾナイザ１の内側電極３は、その芯部３ａの軸心と外側電極２の軸心とが一致するように配置される。
オゾナイザ１の内側電極３は、その突起部３ｂの先端部と外側電極２（誘電体４）との間に所定の空間が形成されるように配置される。オゾナイザ１の放電空間６は、前記内側電極３の突起部３ｂの先端部と外側電極２（誘電体４）との間の空間で構成される。
オゾナイザ１の放電が発生しない空間７は、内側電極３の突起部３ｂの先端部以外の部分（突起部３ｂの突起部３ｂが形成されない部分（突起部３ｂの外面）および突起部３ｂの基端部）と外側電極２（誘電体４）との間の空間で構成される。

このように、オゾナイザ１では、その内側電極３は、内側電極３は、芯部３ａと、芯部３ａの一部の外面から外側電極２側に突出して構成される突起部３ｂと、を有して構成される。
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が配置されず、誘電体４の内側全体に電界が分散しない。
そして、オゾナイザ１では、内側電極３の突起部３ｂ（突起部３ｂの先端部）に電界が集中する。
したがって、オゾナイザ１では、放電空間６において放電を発生させてオゾンを生成する動作を行ったときに、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、当該放電空間６での電界強度を高くすることができ、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。
このため、オゾナイザ１では、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の近傍に放電が発生しない空間７を備えないもの）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、その内側電極３の突起部３ｂが螺旋状に芯部３ａの一部の外面から突出するように構成される。オゾナイザ１の内側電極３は、突起部３ｂの先端部の近傍において電界が分散しないように突起部３ｂが所定の間隔を空けて螺旋状に構成される。
したがって、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。

オゾナイザ１の内側電極３は、芯部３ａと突起部３ｂとが一体的に構成される。
オゾナイザ１の内側電極３は、例えば、一本の円柱状の部材に切削加工を施すことによって、芯部３ａと突起部３ｂと一体的に形成されて構成される。
このように、オゾナイザ１では、内側電極３の芯部３ａと突起部３ｂとが一体的に構成されるため、内側電極３を外側電極２内に配置するとき、または、内側電極３を外側電極２内に配置したときに、突起部３ｂの位置がずれることが防止される。
したがって、オゾナイザ１では、内側電極３を外側電極２内に配置するとき、または、内側電極３を外側電極２内に配置したときに、例えば、内側電極３が金属線で構成される突起部３ｂを芯部３ａに巻き付けて構成されるようなものに比べて、放電空間６および放電が発生しない空間７を、所望の大きさまたは所望の位置に保持することができる。

以上のように、オゾナイザ１の内側電極３は、芯部３ａを有して構成され、芯部３ａの軸心と外側電極２の軸心とが一致するように配置される。
このため、オゾナイザ１では、オゾナイザ１内に供給された原料ガスは、内側電極３の芯部３ａによって放電空間６側に寄せられるように流通することとなる。
したがって、オゾナイザ１によれば、内側電極３が芯部３ａを有さないものに比べて、多くの原料ガス放電空間６に至らせて、効率良くオゾンガスを生成させることができる。

また、オゾナイザ１の内側電極３の芯部３ａは、外側電極２の内径の１／２よりも大きい直径を有して構成される。
このように構成されるため、オゾナイザ１によれば、確実に多くの原料ガス放電空間６に至らせて、効率良くオゾンガスを生成させることができる。

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の内側電極３の突起部３ｂは、図３または図４に示すように、筋状（三角条）の突起で構成される。オゾナイザ１の内側電極３の突起部３ｂは、芯部３ａの軸心に沿って芯部３ａの一部の外面から外側電極２（誘電体４）側に突出するように構成される。オゾナイザ１の内側電極３の突起部３ｂは、芯部３ａの一端から他端に亘って形される。
オゾナイザ１の内側電極３は、芯部３ａと突起部３ｂとが一体的に構成される。オゾナイザ１の内側電極３は、例えば、鍛造または鋳造によって形成される。

オゾナイザ１の内側電極３は、複数個（本実施形態では四個）の突起部３ｂ（筋状の突起）を有して構成される。オゾナイザ１の内側電極３の複数個の突起部３ｂは、芯部３ａの一端側または他端側（外側電極２における一方の開口側または他方の開口側）からみて、放射状に配置される。オゾナイザ１の内側電極３は、突起部３ｂの先端部の近傍において電界が分散しないように複数個の突起部３ｂが互いに所定の間隔を空けて配置されて構成される。
したがって、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、本発明の第三実施形態に係るオゾナイザ１について、図５および図６を用いて説明する。
なお、第三実施形態に係るオゾナイザ１の説明は、第一実施形態または第二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、第一実施形態または第二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の内側電極３の突起部３ｂは、図５または図６に示すように、錐体状（円錐状）の突起で構成される。オゾナイザ１の内側電極３の突起部３ｂは、芯部３ａの一部の外面から外側電極２（誘電体４）側に突出するように構成される。
オゾナイザ１の内側電極３は、芯部３ａと突起部３ｂとが一体的に構成される。オゾナイザ１の内側電極３は、例えば、鍛造または鋳造によって形成される。

オゾナイザ１の内側電極３は、複数個の突起部３ｂ（錐体状の突起）を有して構成される。オゾナイザ１の内側電極３は、複数個の突起部３ｂが、芯部３ａの一端側または他端側（外側電極２における一方の開口側または他方の開口側）からみて、放射状に配置されて構成される。オゾナイザ１の内側電極３は、オゾナイザ１の内側電極３は、突起部３ｂの先端部の近傍において電界が分散しないように複数個の突起部３ｂが互いに所定の間隔を空けて配置されて構成される。
したがって、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外側電極
３内側電極
３ａ芯部
３ｂ突起部
４誘電体
５電源
６放電空間
７放電が発生しない空間

Claims

内側電極の外側に筒状の外側電極が配置され、前記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、
前記内側電極は、芯部と、前記芯部の一部の外面から前記外側電極側に突出して構成される突起部と、を有して構成される、
オゾナイザ。
前記内側電極は、前記芯部と前記突起部とが一体的に構成される、
請求項１に記載のオゾナイザ。