JP2540627Y2

JP2540627Y2 - 気体放電反応装置

Info

Publication number: JP2540627Y2
Application number: JP3528791U
Authority: JP
Inventors: 守仁神沢; 作鈴木
Original assignee: 株式会社荏原総合研究所
Priority date: 1991-04-18
Filing date: 1991-04-18
Publication date: 1997-07-09
Anticipated expiration: 2006-04-18
Also published as: JPH04122641U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は誘電体と該誘電体を挾ん
で一対の電極とを具備する気体放電反応装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来技術】従来、この種の気体放電反応装置として
は、平板状の誘電体の裏面又はパイプ状誘電体の内面に
一方の電極を密着させ、該誘電体の表面から１mm〜数mm
離れた平行位置に対電極を配置し、誘電体表面と対電極
の等厚間隙中に無声放電を発生させ放電反応を起こさせ
るように構成した平行電極無声放電方式(以下、「平行電
極型」と称する)が一般的である。

【０００３】また、誘電体の裏面又は内部に一方の電極
を密着又は埋込、誘電体の表面に線状又は帯状の対電極
を密着して配置し、誘電体表面に放電を起こさせる沿面
放電方式（以下、「沿面放電型」と称する）も実用化さ
れている。

【０００４】一方誘電体表面側に配置される対電極は、
その表面に土手状突起を設け、該突起の先端を誘電体の
表面に密着するように配置し、該突起間の凹みと誘電体
表面との間に形成されるトンネル状空間を原料及び反応
生成物の流路兼放電空間とする方式（以下、「突起接触
型」という）も提案されている（特願昭６１−２８６３
０６号公報参照）。この方式は前記平行電極型と沿面放
電型の複合方式というべきもので放電電力密度が大幅に
高くなる。従って、これを例えばオゾンの生成に用いた
場合、オゾン濃度及び単位放電面当りのオゾン生成量を
高めることができる他、種々の効力が生じるとされてい
る。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、上記平
行電極型と沿面放電型との複合方式の突起接触型は下記
のような問題点があった。

【０００６】土手状突起先端近傍の放電密度が極めて
高く該先端部及び誘電体の損耗が起こり易い。

【０００７】土手状突起先端と誘電体面とが少なくと
も運転中は接触し、且つ接触圧力を一般的に脆弱な誘電
体を破損しない範囲に留まるように組み立てることが難
しい。これは主に放電反応装置において、電極及び誘電
体の運転中の温度上昇やガス圧や冷却水圧によって電極
及び誘電体が変形することによる。

【０００８】空気を原料とするオゾン生成において、
Ｎｏｘの生成が増え、オゾン濃度は平行電極型よりむし
ろ低くなる。

【０００９】本考案は上述の点に鑑みてなされたもの
で、上記乃至の問題点を除去或いは軽減してより改
良された複合式の気体放電反応装置を提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本考案は気体放電反応装置を図１に示すように、厚さ
０．５乃至２mmの板状の誘電体板１の片面に第１の電極
２を対向して配置し、該誘電体板１の他面に第２の電極
３を密着させて配置し、第１の電極２の誘電体板１との
対向面にはその頂部が線状の突起部４を設け、突起部４
の頂部線状の厚さｔ（図２）を０．５mm以下とし、且つ
該頂部から誘電体板との間の間隙δを組立て時に０．０
５乃至０．８mmとし、第１の電極２と第２の電極３との
間に交番高電圧を印加し、第１の電極２と誘電体板３と
の間の空間内に放電を起こさせると共に、該空間に原料
気体を第１の電極２の突起部４の長手方向（図１におい
て、紙面直角方向）に通過させる構成とした。

【００１１】

【作用】気体放電反応装置を上記のように構成すること
により、突起部４の先端と誘電体板１とを０．０５mm〜
０．８mm離しているので両者が接触している前記突起接
触型より、突起部４の先端近傍の放電密度は緩和される
から、該電極先端部及び対向する誘電体板の損耗を低減
できる。

【００１２】また、突起部４の先端と誘電体板の間も気
流が流れているので、温度上昇も軽減され、一部の気流
が高密度空間に長時間滞留することも低減され、これら
も電極及び誘電体板の損耗低減及びせっかく生成した生
成物を分解してしまうことの軽減に寄与する。

【００１３】一方、第１の電極２は先端の鋭い突起部４
が設けてあるから電荷が集中し、該突起部４の先端と誘
電体板１との間隔δは０．０５〜０．８と小さくしてい
るので、放電開始電圧は最小約１ｋｖと小さく、一旦放
電が開始すると僅かの電位差の増加によって放電は突起
部と突起部との間の領域にまで容易に広がり、低い印加
電圧でも放電領域全体の平均放電密度をでも大きくする
ことができる。

【００１４】放電開始電圧が低いことも誘電体板１や電
極２の突起部先端の損耗低減に寄与するし、生成物の汚
染低減にも役立つ。また、平均放電密度が高いことは、
例えばオゾン生成において、放電電極の面積当りの生成
量や濃度を高くすることに寄与する。更に、印加電圧を
低く押えられることは電源の製作、価格において有利と
なる。

【００１５】また、突起部４の先端と誘電体板１は接触
していないので、使用中の温度変化や気体及び冷却水の
圧力等によって、誘電体板１と突起先端間に過大な圧力
がかかることもなく、脆弱な誘電体板１を損壊する危険
性もなくなる。

【００１６】従って、突起部４の先端と誘電体板１との
距離は使用中に互いに接触しないようにする必要があ
り、一方小型の放電反応装置において、突起部４の高
さ、誘電体板１の厚さの精度はそれぞれ容易に１／１０
０〜２／１００mm、２／１００〜３／１００mmにできる
ので、間隔δを最低５／１００mm以上とすることが、現
実的である。一方、間隔δを大きくすると、放電開始電
圧、最大印加電圧共に大きくする必要が生じ、０．８mm
を越えると、反応特性が平行電極型と類似してくる。つ
まり本考案の特徴が薄れる。

【００１７】また、突起部４の先端を誘電体板から離す
ことによって、空気を原料とするオゾン生成において、
Ｎｏｘの生成が抑制される。このメカニズムはあきらか
でないが、突起部４の先端を誘電体板から離すことによ
って、放電空間５の体積とそれを形成する壁面積（第１
の電極２と誘電体１の放電空間側表面積の和）の比が大
きくなることによるものと考えられる。

【００１８】なお、気流を突起部４の先端と誘電体板１
との間隙を横断する。つまり気流を突起部４の長手方向
と直角に流すことも考えられるが、特に間隔δが小さい
場合に気流の圧損が大きくなる。また、突起部４の先端
の包絡面と誘電体板１の表面とのわずかな不平行による
気流の偏流のため放電反応性能が顕著に低下するので、
気流は突起部４の長手方向に平行とすることが必要であ
る。

【００１９】

【実施例】以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本考案の気体放電反応装置の構造を示す横
断面図である。図１において、１は板状の誘電体板であ
り、該誘電体板１の片面に第１の電極２を対向して配置
し、他面に第２の電極３を密着させて配置している。前
記誘電体板１と第２の電極３は水冷ケース６の上部に嵌
合している。前記第１の電極２はパッキン８を介在して
水冷ケース６の上部に配置され、該第１の電極２は押え
枠９により放電間隔δを所望の値にするように固定され
ている。

【００２０】誘電体板１は厚さ０．６５mmの９６％の酸
化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）材からなる誘電体である。
第１の電極２は図２に示すように、断面山形でその頂部
が線状になっている突起部４を有しており、該突起４の
高さは１．５mm、ピッチは３mm、突起部４の頂部線状の
厚さｔ＝０．０５mmとし、放電空間５側の表面に厚さ約
１０μｍの陽極酸化処理膜を被覆したアルミニウム材か
らなる。

【００２１】第２の電極３は誘電体板１の表面に形成し
た約１０μｍのＡｇ−Ｐｄ系のメタライズ層である。第
１の電極２の突起部４の先端と誘電体板１との間隔δは
０．２５±０．０５mmとしている。第１の電極２には突
起部の反対側に冷却用フィン２−１が設けられている。
水冷ケース６は合成樹脂製で、その内部は複数のリブ６
−１（図では３枚）で仕切られ水冷ジャケット７が形成
されている。前記第２の電極３の裏面はケース６の周囲
上端と該リブ６−１で支えられている。

【００２２】パッキン８はメチルシリコンゴム製で、緩
衝と共にシール作用を果たしている。押え枠９も合成樹
脂製である。なお、図１において、１０は接地側リード
線であり、１１は高圧側リード線である。また、図示し
ない２個のノズルを同図紙面の手前側及び奥側に設け、
それぞれ放電空間５への原料気体の入口、生成物の放電
空間５からの出口となっている。また、原料気体は第１
の電極２の突起の長手方向に平行に流れるようになって
いる。

【００２３】上記構成の気体放電反応装置おいて、放電
空間に工業用酸素又は乾燥した空気を供給し、リード線
１０，１１間に６．５ｋＨｚの高周波電圧を印加して、
第１の電極２と誘電体板１の間の放電空間５に放電を起
こし、オゾン発生装置とした場合の性能を測定した場合
の結果は下記のようであった。なお、この場合、水冷ジ
ャケット７には給水して第２の電極３を冷却する。

【００２４】放電開始電圧は１．２ｋＶ〜１．３ｋＶで
あり、３．５ｋＶ印加した時の放電電力密度は１４ｋＷ
／ｍ²となり、従来の実用化されている気体放電反応装
置より大幅に高いが運転・停止を含む数ケ月余の耐久試
験において、第２の電極２の突起４の先端及び誘電体板
１ともなんらの損傷も認められなかった。

【００２５】また、オゾン生成性能としては、酸素原料
で最大オゾン濃度が１８０ｍｇ／Ｎｌ（リットル）以
上、生成量が酸素原料で２ｋｇ／ｍ²．ｈ、空気原料で
０．９６ｋｇ／ｍ²．ｈと前記平行電極型より大幅に大
きくなる。つまり、第１の電極２の突起部４の先端と誘
電体板３を離した本実施例において、前記沿面放電型や
突起接触型よりも優れた結果を得た。空気原料において
も、前記突起接触型では、放電電力を約５ｋＷｈ／ｍ³
以上かけるとＮｏｘの生成が増しオゾン、濃度、生成量
ともかえって減少するが、本実施例では約８ｋＷｈ／ｍ
³までＮｏｘの生成が顕著にならず、結果として最大オ
ゾン濃度２４ｍｇ／Ｎｌ（リットル）が得られた。

【００２６】なお、上記構成の気体放電反応装置におい
て、誘電体板の厚さは、強度、製作のし易さ、高密度放
電に耐え得る放熱性、更に所望の放電密度を得るために
必要な印加電圧を低くするために０．５〜２mmが適当で
ある。また、頂部が線状の突起部４の断面形状は先端の
厚さtが０．５mm以下とできるだけとがったものであれ
ば特に限定されず、図２、図３及び図４に示すように、
横断面が三角形或いは円弧の組合せ状でもよく、更には
突起が連続的に配置されていても、突起と突起との間に
誘電体１の面と平行な部分が存在する不連続の配置でも
よい。但し、突起４の個々の形状及びピッチは均一であ
ることが望まれる。

【００２７】なお、本考案の気体放電反応装置は、誘電
体板、先端が線状である突起を持つ第１の電極及び第２
の電極をそれぞれ円筒形にした管型の放電反応装置にす
ることもできる。

【００２８】

【考案の効果】以上説明したように本考案の気体放電反
応装置によれば、放電による誘電体板や電極の損耗或い
は破壊を低減或いは防止しながら高密度放電が実現でき
るから、これをオゾン生成に使用した場合、放電面積当
りのオゾン生成量及び濃度を高くでき、小型化ひいては
低価格で且つ長寿命のオゾン発生装置となるという優れ
た効果が得られる。また、Ｎｏｘの発生も抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の気体放電反応装置の構造を示す横断面
図である。

【図２】本考案の気体放電反応装置の第１の電極の一形
状例を示す斜視図である。

【図３】本考案の気体放電反応装置の第１の電極の他の
形状例を示す斜視図である。

【図４】本考案の気体放電反応装置の第１の電極の他の
形状例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１誘電体板２第１の電極３第２の電極４突起部５放電空間６水冷ケース７水冷ジャケット８パッキン９押え枠１０リード線１１リード線

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】厚さ０．５乃至２mmの板状の誘電体の片面
に第１の電極を対向して配置し、該誘電体板の他面に第
２の電極を密着させて配置し、前記第１の電極の前記誘
電体板の対向面にはその頂部が線状の突起部を設け、突
起部の頂部線状の厚さを０．５mm以下とし、且つ該頂部
から前記誘電体板との間の間隙を組立て時に０．０５乃
至０．８mmとし、前記第１の電極と第２の電極との間に
交番高電圧を印加し、前記第１の電極と前記誘電体板と
の間の空間内に放電を起こさせると共に、該空間に原料
気体を前記第１の電極の突起部の長手方向に通過させる
ことを特徴とする気体放電反応装置。