JP2584410B2 - オゾン発生装置 - Google Patents

オゾン発生装置

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高電圧源及び、下記の陽極電極の間に配置
され請求項１の前提部分に従って少なくとも一つの流路
の形成を伴った誘電体を有する少なくとも二つの間隔を
置いた陽極電極を備えるオゾン発生又は製造装置に関す
る。
オゾンは酸素の３原子体であり、特に電界の影響下で
生成される。所謂無声放電（コロナ放電）において、酸
素（O2）は一部オゾンに変換される。放電は未開裂の分
子に遭遇した場合に、O2分子の自由原子への部分的開裂
をもたらし、開裂した分子は自由原子に付着する。オゾ
ン製造中に電気的エネルギーが消費され、これを熱に機
械的に換算すると、O3１モル当たり34.5キロカロリーに
相当する。加熱するとオゾンは分解し、エネルギーが放
出され、O2が生成される。オゾンガスは100℃以上の温
度で、あるいは触媒存在下常温で、極めて急速に分解す
る。
オゾンは酸素に比べて極めて反応的であり、それ故極
めて強力な酸化剤であり、石油化学においてオレフィン
をアルデヒド、ケトン、あるいはカルボン酸へ変換する
のに使用される。さらにオゾンは有機物の漂白剤及び、
飲料水・作業室の消毒用に使用される。
工業的規模において、オゾンは通常無声放電によって
製造される。酸素あるいは酸素含有ガス混合物は、２つ
の電極とその間に挟まれた誘電体の間の偏平な又は環状
の空隙を通過する。多数の既知のオゾン製造装置又は方
法において、オゾンの加熱を避けながら、オゾンの収量
を上げる試みがなされてきた。
DE-PS3108563は、オゾン収量が改善されるように、電
界を発生する交流電圧の周波数及び振幅を制御するため
の手段が施されたオゾン発生装置を開示する。高電圧発
生機をパルス方式で作動するか、あるいは交流周波数を
増加するか、いずれかによりオゾン収量の増加が得られ
る。しかし、熱損失も同様に増加するので、無声放電の
原理に従ってオゾンが製造される場合、放電空隙も熱く
なり、これによりオゾン収量の減少がもたらされる。
オゾナイザーとしても知られ、パルス方式で作動され
るオゾン製造装置は、２つの電極間での放電が、末端の
傾斜の結果として点状あるいはレンズ状であること、即
ち電極全体の周辺で放電が起こらない欠点をさらに持っ
ている。その為、電極上に焼けた穴が形成されてオゾン
の収量が減少し、満足すべき装置機能が得られない。
DE-OS2853436は、オゾンの収量を増加するため、ある
種のものを導入することによって放電間隙中に乱流を生
成することを開示する。しかし、これは流れチャネルの
ある程度の増加をもたらすので、電界強度も増加してし
まう。さらに、本法においては、比較的高い層流部が流
れ界面中に残存する。
DE-OS2644978は、高交流電圧をベースとし、誘電体を
含まないオゾナイザーを開示する。この目的のため、２
つの電極間の間隔を維持し、その間に電流無接続方式で
少なくとも一つの二極電極が配置されるように、技術的
に適した既知の陽極構造が必要である。
DE-PS299248は、いわゆるピーク放電を避けられるよ
うに、電極間隔が高精度で一定に保たれる固定電極を備
える装置を記載する。この目的のため、電極間の一定の
間隔を確保できるように、固定された不導体へ金属皮膜
をスプレーする。
本発明の目的は、前記流れチャネル中で簡単な方法で
乱流が生成される一方、効率を増大するため放電チャネ
ルの表面分布を同時に均一にする、オゾン発生用の前記
タイプの装置を提供することである。
本発明に従い、本目的は、振動可能な陽極電極には少
なくとも二層の振動可能な導電性物質が配置されるとと
もに、前記振動可能な陽極電極のうち少なくとも一つを
振動させる手段を備え、前記振動可能な陽極電極の前記
二層の間には弾性減衰を生ずる物質が挟みこまれ、前記
振動可能な陽極電極を振動可能とするために、前記二層
がそれらの端部において固定されていることによって解
決される。
かかる装置により、低周波数の交流電圧及び／又は処
理されるべき適当な媒質流量を介して電極の振動を可能
にするので、乱流が電極と誘電体間の流路又は流れチャ
ネル中に生成する。前記電極の振動の結果、通常は層流
が優勢であるが、特に界面の分離が起こる。
流路の幅及び流量が上記のようであれば、乱流の生成
が確保される。
周知のとうり、流れ（層流又は乱流）の性質は、下記
のレイノルズ数（Re）の値に起因する。
〔式中、ｗは平均流速（m/s）、ｄは管直径（ｍ）、μ
は粘性係数（kg/m・ｓ）、ｐは液体密度（kg/m）、ｖは
動粘性係数（m/s）である。〕 もし流れの断面が円形でないなら、水力半径の倍数に
相応した同等の直径をReを求める前記式にあてはめる。
前記水力半径ｒは、前記流れによって濡れる円周Ｕに
対する流れ断面積の比を示し、以下の式が成り立つ。
円形の断面を有する管について、満水とした場合、以
下の式が得られる。
断面が円形でない流れについては、円の直径の変わり
に、同等の直径をあてはめる。
一般的に、乱流の場合、レイノルズ数は2300を超え、
10,000を超えると絶対乱流となる。
本発明の流路の前記設計、及びそれにより生じた乱流
の結果として、均一に分散したスパーク放電の場が得ら
れ、時間単位ではるかに多量のガス粒子が電極表面付近
へ運ばれる。多数の小さな放電が起こると、熱生成がよ
り少なくなるので、これは有効なオゾン生成に一般的に
は不利であるが、周辺大気が完全に冷媒として作用し、
特に有利である。
本発明の有利な実施態様は、従属請求項から挙げるこ
とができる。
こうして、本発明の好ましい実施態様によれば、両方
の層が振動可能であり、これは乱流の生成可能性を向上
させる。
本発明の他の好ましい実施態様によれば、前記二つの
振動可能な層が、随時末端で一緒にされ、陽極電極の簡
単な装着を可能にする。
本発明の他の好ましい実施態様によれば、二つの電極
間に配置され、サブユニットとして組み合わされる数本
の電極があり、該電極は１の電極グループが大地電位へ
印加され、他の電極グループが高電圧へ印加される方式
で並列して接続されている。数個のサブユニットは組み
合わされて複合ユニットを形成する。
本発明の他の好ましい実施態様によれば、前記複合ユ
ニットは共通ガス分散ユニットの作動に従うことができ
る。前記振動可能な層は、導電性の及び導電性処理がさ
れたフィルムから作られる。
本発明の他の可能な実施態様によれば、前記振動可能
な層は導電性金属シートあるいはプレートから作られ
る。
前記振動可能な層は、プラチナ、チタン、亜鉛メッキ
鋼、又はアルミニウムから作られるのが適当である。こ
れらの金属は良好な電界形成を確保する。これら金属の
コーティングは、プラチナ、チタン、亜鉛メッキ鋼、又
はアルミニウムをフィルム、シートあるいは金網状に行
うことができる。
本発明の他の好ましい実施態様によれば、振動可能な
層には穴が設けられている。この穴は、振動可能な層の
界面の除去及び完全な乱流の確保だけでなく、数個のユ
ニットを組み合わせた場所に、この穴はまた個々の流路
間のガス交換を可能にし、さらに流れの乱れを増大す
る。
電極の望ましくない高振動な振幅を避けるため、電極
末端付近に案内溝（ガイドグルーブ）を設けることがで
きる。電極末端のコーティングと対応して設けられてい
る前記案内溝末端との接触は、電極の低周波数振動の無
抑制状態、流れの誘導、自己充足型弾性減衰マスシステ
ムを確保する。
さらに効果を上げるため、導電性物質から成り、例え
ば相変位された電流方向により制御された比率の移動を
行うことができ、流れの方向に沿い及び／又はその方向
に横断する２以上の振動可能な層と同等物を設けること
が可能である。
流れ方向の特定の長さに電極を連続して接続すること
も考えられる。
ガスの通過に必要な空隙幅を確保するため、電極の弾
性減衰を調節することが適切である。
適当な制御装置によって、個々の流路の空隙幅を調節
することも可能である。
電極振動に対するさらに有利な効果は、電極の可撓性
層の減衰分布が制御可能であることである。
前記たわみ層の媒質として、あらゆる導電性又は非導
電性物質を使用することは可能であるが、ガラス繊維が
特に有利であることが知られている。
本発明装置を、以下に限定的でない実施態様及び図面
を参照して、より詳細に説明する。
ここで第１図は本発明装置の基本的回路の断面図であ
る。
第２図は、第１図のユニットを数個配列した図であ
る。
第３図は、サブユニットを形成する極を逆にした電極
の基本的配列である。
第４図は、複合ユニットを形成するための数個のサブ
ユニットの組み合わせである。
第１図はオゾン発生装置の第一の実施態様を図で示し
ており、二つの電極５が高電圧変圧器の二次コイル１へ
接続している。必要な高電圧は５〜30kVである。第１図
に示された高電圧変圧器は、50Hzに設定されている。例
えば二つの流路の形成のため、誘電体６が二本の電極５
の間に配置されている。
電極５の各々は、その支持体表面に施された導電性物
質から成る曲げやすい皮膜3,4を有する弾力性のある支
持体２から成っている。該電極５には流路に垂直な数個
の穴がある。前記曲げやすい皮膜3,4は、プラチナ、チ
タン、亜鉛メッキ鋼、又はアルミニウムから成ることが
好ましい。これらはフィルム、シートあるいは金網状に
することができる。前記支持体２あるいは皮膜3,4を導
電性物質で気相コーティングすることも可能である。該
弾力性のある支持体２は、ガラス繊維から成るのが好ま
しい。
電界を発生させるため高電圧が前記装置に印加される
と、次いで電極５により低周波数の振動が起こる。その
ため、電極５と誘電体６の間の空隙中を流れるガスもま
た振動され、乱流の生成が助長される。
こうして、時間単位で、より多量のガス粒子が電極表
面付近に運ばれ、均一に分散されたスパーク放電の電界
が得られる。
第１図の実施態様では、220Vの一次主電圧を用いて、
約10kVが高電圧変圧器の二次側に生じる。従来のオゾナ
イザーと比較すると、本発明装置は大気から約25％収量
の高いオゾンを製造する。
第２図は、第１図のユニット数個の組み合わせを示し
ており、曲げやすい皮膜3,4の末端７が一緒になり相互
に接続され末端を形成している。この末端は、ケーシン
グの適当な案内溝へ挿入されるので、個々の電極５の振
動生成は制限されるが害されることはない。さらに、流
路11に垂直に貫通した穴が、電極５中に形成される。こ
れらの穴は個々の流路間のガス交換を可能にし、さらに
均一な分布、即ち乱流の生成を向上する。
第３図はいくつかの電極５とそれらの間に挟まれる誘
電体６から成る実施態様を示している。前記ユニット８
の場合、二つの電極グループが並列に接続され、１の電
極グループはアースされ、他の電極グループは高電圧電
位を持っている。こうして形成されたユニット８はケー
シング内に置かれ、ガスが漏れないようにシールされる
ので、ガスはその中を通って流れることができる。
第４図は、第３図のユニット数個から成る他の実施態
様を示している。このように、本発明は必要に応じて本
装置を簡単な方法で次元化することを可能とする。

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】高圧電源及び、互いに距離を置いて配置さ
    れ、少なくとも一つの流路を生ずる誘電体をその間に挟
    み、少なくともその一つが部分的に振動可能な少なくと
    も二つの陽極電極を有するオゾン発生装置であって、 前記振動可能な陽極電極には少なくとも二層の振動可能
    な導電物質が配置されるとともに、 前記振動可能な陽極電極のうち少なくとも一つを振動さ
    せる手段を備え、 前記振動可能な陽極電極の前記二層の間には弾性減衰を
    生ずる物質が挟み込まれ、 前記振動可能な陽極電極を振動可能とするために、前記
    二層がそれらの端部において固定されていることを特徴
    とするオゾン発生装置。
  2. 【請求項２】少なくとも前記二つの陽極電極が振動可能
    な請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】前記振動可能な二つの陽極電極が、それら
    の端部において一体となっている請求項２に記載の装
    置。
  4. 【請求項４】各々が前記二つの陽極電極の間に配置され
    た誘導体を有しかつサブユニットを形成するために組み
    合わされて数本の陽極電極があり、前記陽極電極は一つ
    の電極グループがアース電位へ、他の電極グループが高
    電圧へという方式で並列接続されている請求項１から３
    のうちの少なくとも一つに記載の装置。
  5. 【請求項５】数個のサブユニットが複合ユニットを形成
    するために組み合わされている請求項４に記載の装置
  6. 【請求項６】共通ガス分散ユニットが前記複合ユニット
    において作動する請求項５に記載の装置。
  7. 【請求項７】前記振動可能な電極の前記振動可能な層が
    導電性または導電処理されたフィルムから成る請求項１
    から６のうちの少なくとも一つに記載の装置。
  8. 【請求項８】前記陽極電極の振動可能な層が導電性金属
    シートからなる請求項１から７のうちの少なくとも一つ
    に記載の装置。
  9. 【請求項９】前記振動可能な層がプラチナ、チタン、亜
    鉛メッキまたはアルミニウムからなる請求項７に記載の
    装置。
  10. 【請求項１０】前記振動可能な層が穴を有する請求項１
    から９のうちの少なくとも一つに記載の装置。
  11. 【請求項１１】前記振動可能な層がワイヤーの網からな
    る請求項１から10のうちの少なくとも一つに記載の装
    置。
  12. 【請求項１２】電極の振動を制限する案内溝を有する請
    求項１から11のうちの少なくとも一つに記載の装置。
  13. 【請求項１３】ガスの通過に必要な空隙幅を確保するた
    め電極の弾性減衰が制御可能な請求項１から12のうちの
    少なくとも一つに記載の装置。
  14. 【請求項１４】前記空隙幅が制御装置により制御される
    請求項13に記載の装置。
  15. 【請求項１５】電極の可撓性層の減衰分布が制御装置に
    より制御される請求項１から14のうちの少なくとも１つ
    に記載の装置。
  16. 【請求項１６】弾性減衰を有する物質がガラス繊維から
    なる請求項１から15のうちの少なくとも一つに記載の装
    置。
JP5510613A 1991-12-12 1992-12-11 オゾン発生装置 Expired - Lifetime JP2584410B2 (ja)

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GR (1) GR3020234T3 (ja)
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MD (1) MD1004G2 (ja)
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