JP2022522062A - 低周波オゾン発生器 - Google Patents
低周波オゾン発生器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022522062A JP2022522062A JP2021572703A JP2021572703A JP2022522062A JP 2022522062 A JP2022522062 A JP 2022522062A JP 2021572703 A JP2021572703 A JP 2021572703A JP 2021572703 A JP2021572703 A JP 2021572703A JP 2022522062 A JP2022522062 A JP 2022522062A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ozone generator
- khz
- ozone
- generator according
- frequency
- 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.)
- Pending
Links
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 121
- 238000011017 operating method Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 26
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 17
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 230000000712 assembly Effects 0.000 claims description 5
- 238000000429 assembly Methods 0.000 claims description 5
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 5
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 abstract 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 17
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M Nitrite anion Chemical compound [O-]N=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/48—Generating plasma using an arc
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
- C01B13/10—Preparation of ozone
- C01B13/11—Preparation of ozone by electric discharge
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
- H01F27/24—Magnetic cores
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
- H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F30/00—Fixed transformers not covered by group H01F19/00
- H01F30/06—Fixed transformers not covered by group H01F19/00 characterised by the structure
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/47—Generating plasma using corona discharges
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2201/00—Preparation of ozone by electrical discharge
- C01B2201/20—Electrodes used for obtaining electrical discharge
- C01B2201/22—Constructional details of the electrodes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2201/00—Preparation of ozone by electrical discharge
- C01B2201/20—Electrodes used for obtaining electrical discharge
- C01B2201/24—Composition of the electrodes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2201/00—Preparation of ozone by electrical discharge
- C01B2201/30—Dielectrics used in the electrical dischargers
- C01B2201/32—Constructional details of the dielectrics
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2201/00—Preparation of ozone by electrical discharge
- C01B2201/60—Feed streams for electrical dischargers
- C01B2201/64—Oxygen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2201/00—Preparation of ozone by electrical discharge
- C01B2201/70—Cooling of the discharger; Means for making cooling unnecessary
- C01B2201/72—Cooling of the discharger; Means for making cooling unnecessary by air
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2201/00—Preparation of ozone by electrical discharge
- C01B2201/70—Cooling of the discharger; Means for making cooling unnecessary
- C01B2201/74—Cooling of the discharger; Means for making cooling unnecessary by liquid
- C01B2201/76—Water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2201/00—Preparation of ozone by electrical discharge
- C01B2201/90—Control of the process
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F30/00—Fixed transformers not covered by group H01F19/00
- H01F30/06—Fixed transformers not covered by group H01F19/00 characterised by the structure
- H01F30/12—Two-phase, three-phase or polyphase transformers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
- H01T19/00—Devices providing for corona discharge
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
Abstract
本発明は、オゾン発生器、変圧器アセンブリ、及び、３０～４０ｋＨｚなど、２５～４０ｋＨｚの動作周波数範囲で動作するよう構成されたオゾン発生装置の動作方法に関する。【選択図】図３
Description
本発明は、２５～４０ｋＨｚの動作周波数範囲で動作するよう構成されたオゾン発生装置に関する。
また、本発明は、２５～４０ｋＨｚの周波数でオゾン発生装置を動作させる方法に関する。
本発明はまた、２５～４０ｋＨｚの周波数範囲の電力を提供するように構成された又は提供するように適用された、高電力変圧器などの変圧器アセンブリに関する。
オゾン水処理設備の適否は、必要なレベルのオゾンを常に水中に確保する能力があるかによる。
汚染された地下水からの重金属の正確な除去、コロイド固体、溶解した有機化合物の適切な除去、水産養殖システムでの亜硝酸塩の硝酸塩への変換、及び、地方自治体のオゾン水処理問題の効率的な解決策は、必要なレベルのオゾンを常に水中に確保する能力にかかっている。
オゾン発生装置は、例えば、国際公開第２００８／０７４７６７号によって開示されるように、人の可聴範囲を超える周波数、すなわち１５～２５ｋＨｚの周波数範囲で動作されるのが好ましい。
高周波数での動作はまた、例えば、ＫｏｇｅｌｓｃｈａｔｚによるPlasma Chemistry and Plasma processing,Vol23,(1):(1-46)で開示されるように、低周波数での動作と比較して、所与の入力電力に対して必要とされる動作電圧がより低いという利点を有する点についても望ましい。
ただし、高周波数で動作するオゾン発生器は、必要なレベルのオゾン放出量を常に保証するわけではない。例えば、オゾンの実際の放出量、すなわち放出されるオゾンの濃度が、場合によっては設定値よりも低い又は許容限界よりも低いことがある。
したがって、オゾン発生器を改良することに利点があり、特に、処理対象の水中に必要なレベルのオゾンを常に確保することができる、より効率的で信頼性の高いオゾン発生装置が有利であろう。
本発明の目的は、処理対象の水中に必要なレベルのオゾンを常に確保することが可能なオゾン発生装置を提供することである。
本発明の更なる目的は、処理対象の水中に必要なレベルのオゾンを常に確保することが可能なオゾン発生装置の動作方法を提供することである。
本出願の更なる目的は、処理対象の水中に必要なレベルのオゾンを常に確保することが可能なオゾン発生装置に対して電力を供給するための変圧器アセンブリを提供することである。
本発明の目的はまた、従来技術の代替案を提供することにあると見なされてもよい。
特に、本発明の更なる目的は、オゾン発生装置、オゾン発生装置に電力を供給するための変圧器アセンブリ、及び、２５～４０ｋＨｚの動作周波数範囲で動作するよう構成されることによって従来技術の上記問題を解決するオゾン発生装置の動作方法を提供することであると見なすことができる。
したがって、上記目的及び他のいくつかの目的は、本発明の第１の態様において、高電圧電極部、第１及び第２の誘電体要素、並びに、第１及び第２のアース電極を備えるオゾン発生部を備えるオゾン発生装置を提供することで得られることが意図される。
発生部は、２５～４０ｋＨｚの動作周波数範囲で動作するように構成又は適用される。
例えば、動作周波数は、３０～４０ｋＨｚ（３１～３７ｋＨｚなど）であってもよい。
本発明者らは、オゾン発生分野で最適化を求める中で、動作周波数の減少がオゾン発生器の生産性を高めることに気づいた。
一般的には、オゾン発生器を高周波数で動作させることで所与の入力電力に対して動作電圧を低下させる利点があるため、低周波数での動作は望ましくない。
さらに、動作周波数の低下は、オゾン発生部から発生する可聴ノイズを増加させる。実際のところ、オゾン発生装置は、人間の可聴範囲をはるかに超える周波数で動作させるのが望ましい。
本発明者らは、オゾン発生分野で最適化を求める中で、動作中に発生する望ましくないバックグラウンドノイズ、及び、最適なオゾン放出量に関して、動作周波数範囲を調査した。
その結果、本発明者らは、オゾン放出量の設定値と実測値との間の対応が、動作による可聴障害を最小に抑えながら最適化される周波数範囲を特定した。
本発明の第１の態様に係わるオゾン発生装置は、オゾン発生部に対して２５～４０ｋＨｚの周波数で５０～８００ワットを提供するように構成又は適用された、高電力変圧器又は変圧器アセンブリなどの低周波数、高電圧ＡＣ電源を更に備えることがある。
例えば、高電圧ＡＣ電源は、３０～４０ｋＨｚ、好ましくは３１～３７ｋＨｚなどの周波数で５０～８００ワットを提供するように構成又は適用され得る。
５０～８００ワットを提供するよう構成又は適用された高電圧ＡＣ電源があることで、オゾン発生部に２５～４０ｋＨｚの動作周波数を提供することが可能になる。
本発明の高電圧ＡＣ電源は、本明細書中で、高電力変圧器、変圧器、又は、変圧器アセンブリと呼ばれることがある。
高電圧電極部、第１及び第２の誘電体要素、並びに、第１及び第２のアース電極などのオゾン発生部の構造に関しては、参照により本明細書に組み込まれる国際公開第０２／２０３９８号に開示される構造及び要素を参照されたい。
第１及び第２の誘電体要素は、ポリマー材料の薄層、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）シートなどのポリマー層であってもよい。
いくつかの実施形態では、高電圧電極部は、第１の誘電体要素と第２の誘電体要素との間に配置される。
第１及び第２の誘電体要素は、高電圧電極部から０．０１～０．５ミリメートルの範囲内（例えば、０．０１～０．４ミリメートル、０．０１～０．３ミリメートル、０．０１～０．１ミリメートルなど）の距離に配置され得る。
いくつかの更なる実施形態では、第１及び第２の誘電体要素は、１つ又は複数のスペーサ要素によって高電圧電極部から離間されてもよい。
第１及び第２の誘電体要素は、高電圧電極部から、１つ以上のスペーサ要素によって、０．０１～０．５ミリメートルの範囲内（例えば、０．０１～０．４ミリメートル、０．０１～０．３ミリメートル、０．０１～０．１ミリメートルなど）の距離に離間されることがある。
第１及び第２の誘電体は、高電圧電極の両側に配置され得る。
いくつかの実施形態では、第１及び第２のアース電極は、第１及び第２の誘電体によって、第１及び第２の反応室を分画する。
第１及び第２の反応室は、それぞれ、酸素ガス又は酸素含有ガスを供給する入口と、オゾンガスを放出する出口とを備え得る。
第１及び第２の反応室の外面は、冷却フィンなどの冷却要素を備えることがある。
いくつかの実施形態では、空気冷却を単独で、又は、水冷却と組み合わせて用いて、オゾン発生部の効率を上げることができる。
他のいくつかの実施形態では、オゾン発生部を冷却するために水冷却のみが用いられることがある。
高電圧電極は、第１及び／又は第２の誘電体の金属被覆として配置されてもよい。
他のいくつかの実施形態では、高電圧電極は、金属箔又は金属シートである。
いくつかの更なる実施形態では、第１及び第２の誘電体要素は、第１及び第２の反応室の内面と接触することがある。
上述した特定の構成には、第１及び第２の反応室の一部である冷却されたアース電極と、第１及び第２の反応室の内面と接触する第１及び第２の誘電体との間の熱交換がより効率的なため、オゾン生成中に発生した熱をより効率的に放散できるという利点がある。
第２の態様では、本発明は、本発明の第１の態様に係わるオゾン発生装置の動作方法に関する。本方法は、オゾン発生装置を２５～４０ｋＨｚ（３０～４０ｋＨｚなど）の周波数で動作させることを含む。
いくつかの実施形態では、本発明の第２の態様によれば、本発明の第１の態様に係わるオゾン発生装置の動作は、酸素ガスを含む流体の流れをオゾン発生部に供給することと、酸素ガスを含む流体の流れを制御することと、電源装置からオゾン発生器に供給される電力を、２５～４０ｋＨｚ（３０～４０ｋＨｚなど）の周波数で制御することとを含む。
第３の態様では、本発明は、オゾン発生装置の動作方法に関する。本方法は、オゾン発生装置を２５～４０ｋＨｚ（３０～４０ｋＨｚなど）の周波数で動作させることを含む。
本発明の第３の態様に係わるオゾン発生装置の動作方法のいくつかの実施形態では、オゾン発生器の動作は、酸素ガスを含む流体の流れをオゾン発生器に供給することと、酸素ガスを含む流体の流れを制御することと、電源装置からオゾン発生器に供給される電力を、２５～４０ｋＨｚ（３０～４０ｋＨｚなど）の周波数で制御することとを含む。
本発明の第１、第２、又は第３の態様のいくつかの更なる実施形態では、動作周波数は、３１～４０ｋＨｚの周波数（３２～３５ｋＨｚの周波数など）である。
第４の態様では、本発明は、２５～４０ｋＨｚ（３０～４０ｋＨｚなど）の周波数範囲内で電力を供給するように構成又は適用された高電力変圧器などの、変圧器アセンブリ又は変圧器に関する。
第４の態様に係わる変圧器アセンブリは、１次巻線及び２次巻線を取り囲むフェライトシェル型コアを備え得る。
１次巻線は１４より少ない巻数を有し、２次巻線は１０７より多い巻数を有することがある。フェライトシェル型コアは、２．０ｍｍ未満のエアギャップを有することがある。
いくつかの実施形態では、フェライトシェル型コアは、２．０ｍｍ未満のエアギャップによって互いから分離された少なくとも２つの部分を備える。
本発明者らは、オゾン発生部の動作周波数が、リアクタの静電容量及び高圧変圧器の２次側のインダクタンスに依存することを考慮して、高電力変圧器を考案した。高圧変圧器の１次側のインダクタンスと直列インダクタンスも、オゾン発生部の動作周波数にいくらかの影響を及ぼす。
動作周波数を変化させるために、本発明は、インダクタンスを増加させた変圧器アセンブリを用いる。
インダクタンスの近似は、次の式で計算できる。
μ０は物理定数であり、変更できない。変圧器アセンブリの機械的寸法は、オゾン発生部の大きさによって制約される。さらに、変圧器アセンブリのフェライトコアも、変更不可能な所定の寸法を有する。
実際に、上記式によれば、
（コアの幾何学的定数）及びＡｅ（コアの面積）を変更することはできない。μｅは使用する材料の定数であり、最新のフェライトである。
本発明の解決策は、Ｎ（１次巻線の巻数）及びＧ（コアのエアギャップ）を変更することである。
ただし、発生部の機械的寸法の制約は、変圧器の１次巻線の巻数を減らさずには、２次巻線の巻数を増やす余地がないことを示唆する。本発明の解決策は、例えば、１次巻線を、動作周波数がおよそ４５ｋＨｚの変圧器アセンブリで現在使用されている値、例えば、約１４巻きから１、２、３、４又は５巻減らすなどの一定数減らすことによって、１次巻線の巻数を変更することであった。これにより、例えば、２次巻線の巻数を、動作周波数がおよそ４５ｋＨｚの変圧器アセンブリで現在使用されている値、例えば、約１０７巻きから１、２、３、４又は５巻増やすなどの一定数増やすなど、２次巻線の巻数を変更するために充分な空間が生じた。
変圧器のギャップを小さくすると、コアの磁束が増加する。周波数を下げると磁束が増加し、コアの損失増加につながる。一方、周波数を下げると、磁束方向の変化の数が減少する。これは、逆に損失を減少させる。このように、動作周波数がおよそ４５ｋＨｚの変圧器アセンブリで現在使用されている値、例えば約２．１～２．２ｍｍから０．２５、０．５、０．７５、１、１．１、１．２ｍｍ減少させるといったようにギャップを変更した。
したがって、いくつかの実施形態では、本発明は、１次巻線及び２次巻線を取り囲むフェライトシェル型コアを含む変圧器アセンブリに関する。ここで、１次巻線は１４より少ない巻数を有し、２次巻線は１０７より多い巻数を有し、フェライトシェル型コアは２ｍｍ未満のエアギャップを有する。
ギャップを減少させ、２次巻線の巻数を増やし、１次巻線の巻数を減らすことにより、動作周波数はおよそ４５ｋＨｚからおよそ３０ｋＨｚに減少した。
この変更は、動作温度をわずかに上昇させる場合がある。ただし、冷却改善の解決策により、動作温度の上昇を抑えることができる。
本発明の第１、第２、第３及び他の態様、並びに、実施形態はそれぞれ、他の態様及び実施形態のいずれかと組み合わされ得る。本発明のこれら及び他の態様は、以下に記載される実施形態を参照することで明らかになり、解明されるであろう。
次に、本発明に係わるオゾン発生器、オゾン発生器の動作方法、及び変圧器アセンブリについて、添付の図面を参照してより詳細に説明する。これらの図面は、本発明を実施する１つの方法を示し、添付の特許請求の範囲内にある他の可能な実施形態に対して、限定的であると解釈されるべきではない。
図１は、高電圧電極１６を取り囲む第１のＰＴＦＥシート２３及び第２のＰＴＦＥシート２４を備えるオゾン発生部２７を示す。
オゾンを生成する第１及び第２の反応室は、片側が第１のＰＴＦＥシート２３及び第２のＰＴＦＥシート２４、並びに、ハウジング又はアース電極１４及び１５の内面によってそれぞれ分画されている。
酸素ガスは、入口１９及び２０を介してオゾン発生部２７に入り、第１及び第２の反応室内でコロナ放電に曝され、オゾンガスの形成をもたらし、オゾンガスはそれぞれオゾン出口２１及び２２から放出される。
ハウジング又はアース電極１４及び１５は、水冷室１１及び１３を流れる水冷却によって冷却される。水冷室１１及び１３は、カバー１０及び１２で覆われたアース電極１４及び１５の外面上のくぼみによって規定される。
ステンレス鋼ネット又はシート２５及び２６は、アース電極１４及び１５の内面と、第１のＰＴＦＥシート２３及び第２のＰＴＦＥシート２４との間に配置される。ステンレス鋼ネット又はシート２５及び２６は、電極間の放電を促進するコロナ効果促進構造である。
支持ＰＴＦＥリング１７及び１８は、アース電極１４及び１５の間に配置される。
支持ＰＴＦＥリングにスペーサの機能があってもよく、これによって、アース電極と高電圧電極との間に反応室が確実に形成される。
図２は、高電圧電極３６を取り囲む第１のＰＴＦＥシート４３及び第２のＰＴＦＥシート４４を備えるオゾン発生部４５を示す。
オゾンを生成する第１及び第２の反応室は、片側が第１のＰＴＦＥシート４３及び第２のＰＴＦＥシート４４、並びに、ハウジング又はアース電極３４及び３５の内面によってそれぞれ分画されている。
酸素ガスは、入口３９及び４０を介してオゾン発生部４５に入り、第１及び第２の反応室内でコロナ放電に曝され、オゾンガスの形成をもたらし、オゾンガスはそれぞれオゾン出口４１及び４２から放出される。
ハウジング又はアース電極３４及び３５は、水冷室３１及び３３を流れる水冷却によって冷却される。水冷室３１及び３３は、カバー３０及び３２で覆われたアース電極３４及び３５の外面上のくぼみによって画成される。
支持ＰＴＦＥリング３７及び３８は、アース電極３４及び３５の間に配置される。
オゾン発生部４５は、第１及び第２の反応室の内面、すなわちアース電極３４及び３５の内面と接触している第１及び第２のＰＴＦＥシート４３及び４４を有する。
この構成により、外部で水冷却されるアース電極の内面と接触することで、ＰＴＦＥシートの改善された効率的な冷却が可能になる。
図３は、動作周波数に対する加重可聴ノイズのグラフで、オゾン生成の実測値と生成の設定値の比率を示す。
Ｘ軸は、本発明の第１の態様に係わるオゾン発生器の動作周波数（Ｈｚ）を表す。
Ｙ１軸は、可聴ノイズの低減の加重値（ｄＢａ）である。
線１は、様々な周波数で動作させたオゾン発生器とノイズ低減の集合データを表す。
１０ｋＨｚ～３０ｋＨｚの間で周波数を上げると、ノイズが大幅に低減し、最大で－３２．５ｄＢａ低減していることが読み取れる。さらに４０ｋＨｚまで上げると、最大で－３７．５ｄＢａ低減させることができる。動作周波数をこれより上げても、オゾン発生器から発生する人の可聴ノイズは大幅に減少しない。
Ｙ２軸は、オゾン濃度２００ｇｒＯ３／Ｎｍ３、２バー、オゾン放出１００％容量における、オゾン生成の実測値とオゾン生成の設定値の比率（Ｏａｖ／Ｏｓｖ）である。
Ｙ２軸上の値１００は、設定値が実測値に対応する状態を表す。つまり、設定値が２００ｇｒＯ３／Ｎｍ３の場合、放出されるオゾンの実測値は２００ｇｒＯ３／Ｎｍ３である。１００未満の値は、設定値が実際のオゾン放出量よりも高い、つまり、設定値と比較して放出されるオゾンが少ない状態に対応する。
１００より大きい値は、設定値が実際のオゾン放出量よりも低い、つまり、設定値と比較して放出されるオゾンが多い状態に対応する。
線２は、動作周波数による設定値と実測値の対応を示す。
動作周波数が高いほど、設定値と放出されたオゾンの実測値との対応が悪くなっていることがわかる。
実際、例えば６０ｋＨｚの高周波数において、対応値９０は、設定値２００ｇｒＯ３／Ｎｍ３に対して１８０ｇｒＯ３／Ｎｍ３しか放出されないことを意味する。
動作周波数を下げると、オゾン放出の設定値と実測値の対応が改善する。
例えば、動作周波数が３０ｋＨｚの場合、対応値１０２は、設定値２００ｇｒＯ３／Ｎｍ３に対して、２０４ｇｒＯ３／Ｎｍ３が放出されることを意味する。
設定値と実測値の偏差の許容範囲内、つまり、１００＋／－２の範囲内で、意外にも３０～４０ｋＨｚの動作周波数が、最小の可聴ノイズを発生させる、つまり、ｄＢａを最大に低減させる（すなわち－３２．５dＢａ～－３７．５dＢａ）周波数であることが分かった。
そこで、本発明者らは、３０～４０ｋＨｚの周波数で動作するようにオゾン発生器を構成した。
図４において、本発明のいくつかの実施形態に係わる変圧器アセンブリ５は、ギャップパッド７と１次及び２次巻線４及び８によって分離された２つの部分３及び６を有するフェライトコアを備える。
図５は、図４の分解図で示された変圧器アセンブリ５の斜視図である。
図６は、オゾン発生器９、本発明の第１の態様に係わるオゾン発生装置の動作方法のフロー図である。本方法は、オゾン発生装置を２５～４０ｋＨｚ（３０～４０ｋＨｚなど）の周波数で動作させることを含む。
オゾン発生器の動作には、
・Ｓ１、酸素ガスを含む流体の流れをオゾン発生器に供給すること、
・Ｓ２、酸素ガスを含む流体の流れを制御すること、
・Ｓ３、電源装置からオゾン発生器に供給される電力を２５～４０ｋＨｚ（３０～４０ｋＨｚなど）の周波数で制御することが含まれる。
・Ｓ１、酸素ガスを含む流体の流れをオゾン発生器に供給すること、
・Ｓ２、酸素ガスを含む流体の流れを制御すること、
・Ｓ３、電源装置からオゾン発生器に供給される電力を２５～４０ｋＨｚ（３０～４０ｋＨｚなど）の周波数で制御することが含まれる。
本発明は、特定の実施形態に関連して説明されたが、提示された例になんら限定されると解釈されるべきではない。本発明の範囲は、付属する一式の特許請求の範囲によって示される。特許請求の範囲の文脈において、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」又は「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」という用語は、他の可能な要素又は工程を除外するものではない。また、「ａ」又は「ａｎ」などを用いた参照の言及は、複数を除外するものとして解釈されるべきではない。特許請求の範囲において図面に示される要素に関する参照記号が使用されても、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。さらに、異なる請求項で言及される個々の特徴は、おそらく有利に組み合わせることができ、異なる請求項でこれらの特徴に言及することは、特徴の組み合わせが不可能であり有利でないことを排除するものではない。
Claims (17)
- 高電圧電極部（１６、３６）と、
第１（２３、４３）及び第２（２４、４４）の誘電体要素と、
第１（１４、３４）及び第２（１５、３５）のアース電極とを備えるオゾン発生部（２７、４５）を備え、
前記高電圧電極部は、前記第１の誘電体要素と前記第２の誘電体要素との間に配置され、
前記オゾン発生部は、３０～４０ｋＨｚの動作周波数範囲で動作するように構成され、
変圧器アセンブリなどの低周波数、高電圧のＡＣ電源装置が、３０～４０ｋＨｚの周波数で５０～８００ワットをオゾン発生部に供給するように構成された、オゾン発生装置。 - 前記第１及び第２の誘電体要素は、前記高電圧電極部から０．０１～０．１ミリメートルの範囲内、例えば、０．０１～０．０７５ミリメートルの距離に配置される、請求項１に記載のオゾン発生装置。
- 前記第１及び第２の誘電体要素は、１又は複数のスペーサ要素によって前記高電圧電極部から離間される、請求項１及び２のいずれか１項に記載のオゾン発生装置。
- 前記第１及び第２の誘電体が前記高電圧電極の両側に配置される、請求項１～３のいずれか１項に記載のオゾン発生装置。
- 前記第１及び第２のアース電極が、第１及び第２の反応室を前記第１及び第２の誘電体によって分画する、請求項１～４のいずれか１項に記載のオゾン発生装置。
- 前記高電圧電極は前記第１及び第２の誘電体上に金属被覆として配置される、請求項１～５のいずれか１項に記載のオゾン発生装置。
- 前記高電圧電極は金属箔又は金属シートである、請求項１～５のいずれか１項に記載のオゾン発生装置。
- 前記第１及び第２の反応室は、それぞれ、酸素ガス又は酸素含有ガスを供給するための少なくとも入口（１９、２０、３９、４０）及びオゾンガスを放出するための少なくとも出口（２１、２２、４１、４２）を備える、請求項５～７のいずれか１項に記載のオゾン発生装置。
- 前記第１及び第２の反応室の外面が、冷却フィンなどの冷却要素を備える、請求項５～８のいずれか１項に記載のオゾン発生装置。
- 前記第１及び第２の誘電体要素が、前記第１及び第２の反応室の内面と接触する、請求項５～９のいずれか１項に記載のオゾン発生装置。
- 前記変圧器アセンブリは高電力変圧器である、請求項１～１０のいずれか１項に記載のオゾン発生装置。
- 前記変圧器アセンブリは、１次巻線及び２次巻線を取り囲むフェライトシェル型コアを備える高出力変圧器であり、前記１次巻線は１４よりも少ない巻数を有し、前記２次巻線は１０７より多い巻数を有し、前記フェライトシェル型コアは２ｍｍ未満のエアギャップを有する、請求項１～１１のいずれか１項に記載のオゾン発生装置。
- 請求項１～１２のいずれか１項に記載の前記オゾン発生装置の動作方法であって、前記方法は、
前記オゾン発生装置を、３０～４０ｋＨｚなどの２５～４０ｋＨｚの周波数で動作させる、オゾン発生装置の動作方法。 - 前記動作は、
酸素ガスを含む流体の流れを前記オゾン発生装置に供給することと、
前記酸素ガスを含む流体の流れを制御することと、
電源装置から前記オゾン発生器に供給される電力を、３０～４０ｋＨｚの周波数で制御することとを含む、請求項１３に記載のオゾン発生装置の動作方法。 - 前記周波数は、３２～３５ｋＨｚの周波数など、３１～４０ｋＨｚの周波数である、請求項１３～１５のいずれか１項に記載のオゾン発生装置の動作方法。
- ３０～４０ｋＨｚ、好ましくは３１～３７ｋＨｚの周波数範囲内で電力を提供するように構成された高電力変圧器などの変圧器アセンブリ。
- １次巻線及び２次巻線を取り囲むフェライトシェル型コアを備え、前記１次巻線は１４よりも少ない巻数を有し、前記２次巻線は１０７より多い巻数を有し、前記フェライトシェル型コアは２ｍｍ未満のエアギャップを有する、請求項１６に記載の変圧器アセンブリ。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP19159104.9 | 2019-02-25 | ||
| EP19159104 | 2019-02-25 | ||
| PCT/EP2020/054753 WO2020173865A1 (en) | 2019-02-25 | 2020-02-24 | A low frequency ozone generator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022522062A true JP2022522062A (ja) | 2022-04-13 |
Family
ID=65576211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021572703A Pending JP2022522062A (ja) | 2019-02-25 | 2020-02-24 | 低周波オゾン発生器 |
Country Status (17)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20220135405A1 (ja) |
| EP (2) | EP3932149B1 (ja) |
| JP (1) | JP2022522062A (ja) |
| KR (1) | KR20210130767A (ja) |
| CN (1) | CN113475166A (ja) |
| AU (1) | AU2020227180A1 (ja) |
| BR (1) | BR112021016535A2 (ja) |
| CA (1) | CA3130136A1 (ja) |
| CL (1) | CL2021002240A1 (ja) |
| EA (1) | EA202192243A1 (ja) |
| ES (1) | ES2951972T3 (ja) |
| HU (1) | HUE062995T2 (ja) |
| MX (1) | MX2021010156A (ja) |
| PL (1) | PL3932149T3 (ja) |
| SG (1) | SG11202108143TA (ja) |
| WO (1) | WO2020173865A1 (ja) |
| ZA (1) | ZA202105981B (ja) |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0200313B1 (en) | 1985-04-01 | 1990-01-17 | Honeywell Inc. | Forceless non-contacting power transformer |
| GB2269279A (en) | 1992-08-01 | 1994-02-02 | Coolite Ltd | Fluorescent Tube Starting and Operating Circuit |
| US6002319A (en) | 1997-09-04 | 1999-12-14 | Tdk Corporation | Inductance device with gap |
| SE514694C2 (sv) * | 1999-03-05 | 2001-04-02 | Ozonator Ltd | Anordning och förfarande för generering av ozon där tryckförändringar utjämnas |
| KR100302357B1 (ko) | 1999-05-19 | 2001-10-29 | 손동준 | 오존발생용 코로나방전구조체 및 그에 의한 오존발생방법 |
| US20010046459A1 (en) * | 1999-09-21 | 2001-11-29 | St. Onge Benedict B. | High efficiency ozone generator |
| WO2002020398A1 (en) * | 2000-09-06 | 2002-03-14 | Ozonator Limited | Electrode unit for use in ozone generator and ozone generator |
| JP4948007B2 (ja) * | 2006-03-22 | 2012-06-06 | 住友精密工業株式会社 | オゾン発生装置用放電セル |
| CA2742406C (en) | 2006-12-20 | 2014-08-19 | Primozone Production Ab | High voltage transformer |
| JP5193086B2 (ja) | 2008-07-04 | 2013-05-08 | 株式会社荏原製作所 | 放電セル放電回路及び放電セル放電回路制御システム |
| US8663569B2 (en) * | 2010-12-21 | 2014-03-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Ozone generating apparatus |
| US9302912B2 (en) | 2012-03-28 | 2016-04-05 | Mks Instruments, Inc. | Compact, configurable power supply for energizing ozone-producing cells |
| JP6380745B2 (ja) * | 2013-08-29 | 2018-08-29 | Tdk株式会社 | トランス |
| SE540004C2 (en) * | 2016-08-05 | 2018-02-20 | Ozone Inventions Ltd | OZONE GENERATOR UNIT AND SYSTEM |
| DE112017005808T5 (de) * | 2016-11-17 | 2019-09-05 | Sony Corporation | Elektronische komponente, energieversorgungsvorrichtung und verfahren zur herstellung einer spule |
-
2020
- 2020-02-24 MX MX2021010156A patent/MX2021010156A/es unknown
- 2020-02-24 EP EP20706719.0A patent/EP3932149B1/en active Active
- 2020-02-24 US US17/310,724 patent/US20220135405A1/en active Pending
- 2020-02-24 KR KR1020217030206A patent/KR20210130767A/ko not_active IP Right Cessation
- 2020-02-24 WO PCT/EP2020/054753 patent/WO2020173865A1/en active Search and Examination
- 2020-02-24 AU AU2020227180A patent/AU2020227180A1/en active Pending
- 2020-02-24 ES ES20706719T patent/ES2951972T3/es active Active
- 2020-02-24 EA EA202192243A patent/EA202192243A1/ru unknown
- 2020-02-24 BR BR112021016535-5A patent/BR112021016535A2/pt unknown
- 2020-02-24 SG SG11202108143TA patent/SG11202108143TA/en unknown
- 2020-02-24 CA CA3130136A patent/CA3130136A1/en active Pending
- 2020-02-24 PL PL20706719.0T patent/PL3932149T3/pl unknown
- 2020-02-24 JP JP2021572703A patent/JP2022522062A/ja active Pending
- 2020-02-24 EP EP23176963.9A patent/EP4235710A3/en active Pending
- 2020-02-24 CN CN202080016326.7A patent/CN113475166A/zh active Pending
- 2020-02-24 HU HUE20706719A patent/HUE062995T2/hu unknown
-
2021
- 2021-08-19 ZA ZA2021/05981A patent/ZA202105981B/en unknown
- 2021-08-25 CL CL2021002240A patent/CL2021002240A1/es unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SG11202108143TA (en) | 2021-08-30 |
| ZA202105981B (en) | 2023-04-26 |
| EP3932149C0 (en) | 2023-06-07 |
| AU2020227180A1 (en) | 2021-10-07 |
| EP4235710A3 (en) | 2023-10-18 |
| EP3932149B1 (en) | 2023-06-07 |
| PL3932149T3 (pl) | 2023-12-04 |
| CA3130136A1 (en) | 2020-09-03 |
| EP4235710A2 (en) | 2023-08-30 |
| EA202192243A1 (ru) | 2022-02-08 |
| KR20210130767A (ko) | 2021-11-01 |
| MX2021010156A (es) | 2021-09-14 |
| EP3932149A1 (en) | 2022-01-05 |
| WO2020173865A1 (en) | 2020-09-03 |
| HUE062995T2 (hu) | 2023-12-28 |
| BR112021016535A2 (pt) | 2021-10-26 |
| US20220135405A1 (en) | 2022-05-05 |
| CN113475166A (zh) | 2021-10-01 |
| ES2951972T3 (es) | 2023-10-26 |
| CL2021002240A1 (es) | 2022-03-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TW200838368A (en) | Inductively-coupled plasma source | |
| US10343940B1 (en) | Systems and methods for treating industrial feedwater | |
| KR100407447B1 (ko) | 고농도 오존 발생 장치 | |
| JP3752978B2 (ja) | 巻線機器および巻線機器を用いた高電圧パルス発生回路 | |
| JP2022522062A (ja) | 低周波オゾン発生器 | |
| US7700052B2 (en) | Ozone generator | |
| KR101354145B1 (ko) | 오존발생장치 | |
| JP5180460B2 (ja) | オゾン発生装置 | |
| EA044703B1 (ru) | Низкочастотный генератор озона | |
| CA3089671A1 (en) | Ozone generator with heat pipe cooling | |
| JP2018107102A (ja) | プラズマ発生装置 | |
| JP2010251162A (ja) | プラズマ処理装置 | |
| KR100743842B1 (ko) | 자속 채널에 결합된 플라즈마 챔버를 구비한 플라즈마반응기 | |
| JP4093748B2 (ja) | 巻線機器、巻線機器を用いた高電圧パルス発生回路、およびこの高電圧パルス発生回路を設けた放電励起ガスレーザ装置 | |
| KR20130119131A (ko) | 광촉매 및 고전압 펄스를 이용한 살균장치 및 살균방법 | |
| JP2005347586A (ja) | 巻線機器、巻線機器を用いた高電圧パルス発生回路、およびこの高電圧パルス発生回路を設けた放電励起ガスレーザ装置 | |
| KR102467297B1 (ko) | 마그네틱 코어 방열패드 | |
| US20170338033A1 (en) | Pulse power module | |
| JP5684519B2 (ja) | 液体処理装置 | |
| RU2215686C2 (ru) | Устройство для получения озона | |
| TW200509156A (en) | Step-up transformer | |
| JPH10338503A (ja) | オゾン発生装置 | |
| JP2005263532A (ja) | オゾン発生装置 | |
| WO2016186740A1 (en) | Coreless transformer uv light source system | |
| JP2008292010A (ja) | 流体昇温装置及び加熱調理器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A529 | Written submission of copy of amendment under article 34 pct |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A529 Effective date: 20210823 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230207 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230207 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20240116 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240130 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240426 |