JP2585694B2 - オゾナイザ及びオゾン発生方法 - Google Patents
オゾナイザ及びオゾン発生方法Info
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- JP2585694B2 JP2585694B2 JP63068231A JP6823188A JP2585694B2 JP 2585694 B2 JP2585694 B2 JP 2585694B2 JP 63068231 A JP63068231 A JP 63068231A JP 6823188 A JP6823188 A JP 6823188A JP 2585694 B2 JP2585694 B2 JP 2585694B2
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- ozonizer
- electrodes
- ozone
- ceramic plate
- electrode
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- 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
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、オゾンを製造するオゾナイザ及びオゾン発
生方法の改良に関する。
生方法の改良に関する。
オゾンを製造するオゾナイザとしてはオゾン発生量が
多いこと、消費電力が少ないこと、電極及びオゾナイザ
素子の寿命が長く、長期間にわたり安定した状態でオゾ
ンを発生できること及び製造コストを低く抑えることが
できること等が要求されるが、これらの条件を総て満足
するオゾナイザは未だ開発されていない。
多いこと、消費電力が少ないこと、電極及びオゾナイザ
素子の寿命が長く、長期間にわたり安定した状態でオゾ
ンを発生できること及び製造コストを低く抑えることが
できること等が要求されるが、これらの条件を総て満足
するオゾナイザは未だ開発されていない。
従来公知のオゾナイザは、オゾンを大量に発生するこ
とができず、しかも消費電力が多く、電極及びオゾナイ
ザ素子の寿命が短く、長期間にわたり安定した状態でオ
ゾンを発生することができないと云う問題点があった。
とができず、しかも消費電力が多く、電極及びオゾナイ
ザ素子の寿命が短く、長期間にわたり安定した状態でオ
ゾンを発生することができないと云う問題点があった。
而して、オゾナイザにおいてオゾンを大量、且つ効率
的に発生することを妨げる要因としては種々のものを上
げることができる。即ち、 〔１〕電極に関するものとしては、 （１） 電極の酸化分解。
的に発生することを妨げる要因としては種々のものを上
げることができる。即ち、 〔１〕電極に関するものとしては、 （１） 電極の酸化分解。
（２） 電極の電触。
（３） 電極の電気分解。
（４） 電気分極。
（５） 電極の電気析出。
等が挙げられるが、これらはコロナ放電による整流作
用、電源波形のかたよりによる極性変位又は電極金属中
に含まれる不純物の影響等により起こるものである。
用、電源波形のかたよりによる極性変位又は電極金属中
に含まれる不純物の影響等により起こるものである。
〔２〕オゾナイザ素子の構造上の問題に関するものとし
ては、 （１） 電極の静電容量が大きいため、放電電力に比べ
て静電容量によるロス電力が大きくなる。
ては、 （１） 電極の静電容量が大きいため、放電電力に比べ
て静電容量によるロス電力が大きくなる。
（２） オゾナイザ素子にかける電界が平等電界になら
ない。
ない。
（３） オゾナイザ素子に流入する全電力に比しオゾン
の発生量が少ない。
の発生量が少ない。
（４） 放電発生面がオゾナイザ素子の片方の面のみで
あるためオゾンの発生量が少ない。
あるためオゾンの発生量が少ない。
等が挙げられる。
〔３〕電源に関するものとしては、 （１） コロナ放電効率を向上させるために電源の周波
数を高くしなければならない。
数を高くしなければならない。
（２） コロナ放電電力よりも電極とオゾナイザ素子の
静電容量による電力ロスの方が大きいため電源回路とし
て大型のものを使用しなければならない。
静電容量による電力ロスの方が大きいため電源回路とし
て大型のものを使用しなければならない。
〔４〕オゾナイザ素子としてセラミック素子を使用した
場合には、 （１） セラミック素子にピンホール、クラック、ボイ
ド等が生じやすく、絶縁破壊等が起こりやすい。
場合には、 （１） セラミック素子にピンホール、クラック、ボイ
ド等が生じやすく、絶縁破壊等が起こりやすい。
（２） 電極とセラミック素子の膨張係数の違いにより
歪が生じやすい。
歪が生じやすい。
（３） オゾナイザ素子が電気分解又は分極しやすい。
（４） セラミック素子の表面が粗いためセラミックス
素子の表面に水分が付着しやすい。
素子の表面に水分が付着しやすい。
（５） オゾンによる還元が起こりやすい。
等が挙げられる。
本発明は、叙上の観点にたってなされたものであっ
て、その目的とするところは、上記の種々の問題点の解
決を図り、消費電力が少なく、電極及びオゾナイザ素子
の寿命が長く、長期間にわたり安定した状態で使用で
き、しかも製造コストを低く抑えることができるオゾナ
イザ及びオゾン発生方法を提供することにある。
て、その目的とするところは、上記の種々の問題点の解
決を図り、消費電力が少なく、電極及びオゾナイザ素子
の寿命が長く、長期間にわたり安定した状態で使用で
き、しかも製造コストを低く抑えることができるオゾナ
イザ及びオゾン発生方法を提供することにある。
而して、上記の目的は、誘電体から成る薄板の表裏両
面に一対の電極を設け、これを酸素を含む原料ガスを供
給しつゝ電圧パルスを印加してオゾンを製造するオゾナ
イザに於いて、上記薄板が少なくともその表面がガラス
質から成る低誘電率材料から成り、上記薄板の表裏両面
に設けられる電極が互いに重なり合うことがないよう板
厚の２倍以上の最短距離を隔てゝ設けることによって達
成される。
面に一対の電極を設け、これを酸素を含む原料ガスを供
給しつゝ電圧パルスを印加してオゾンを製造するオゾナ
イザに於いて、上記薄板が少なくともその表面がガラス
質から成る低誘電率材料から成り、上記薄板の表裏両面
に設けられる電極が互いに重なり合うことがないよう板
厚の２倍以上の最短距離を隔てゝ設けることによって達
成される。
なお、両電極間には、酸素を含む原料ガスを供給しつ
ゝ、ゼロ又は適宜のバイアス電圧Vaに保たれる休止時間
Taを介して、正負に交互にスイングする電圧パルスを印
加するものである。
ゝ、ゼロ又は適宜のバイアス電圧Vaに保たれる休止時間
Taを介して、正負に交互にスイングする電圧パルスを印
加するものである。
上記の如く構成することにより、オゾナイザの消費電
力を減少させ、電極及びオゾナイザ素子の寿命を大幅に
延ばすことができ、長期間にわたり安定した状態でオゾ
ンを発生させることができ、更にはオゾナイザの製造コ
ストを低く抑えることができるものである。
力を減少させ、電極及びオゾナイザ素子の寿命を大幅に
延ばすことができ、長期間にわたり安定した状態でオゾ
ンを発生させることができ、更にはオゾナイザの製造コ
ストを低く抑えることができるものである。
以下、図面を参照しつゝ本発明の構成を具体的に説明
する。
する。
第１図は、本発明にかかるオゾナイザに使用する電極
の構成を示す説明図、第２図は、オゾナイザ素子の一実
施例を示す縦方向拡大断面図、第３図は、セラミックを
使用したオゾナイザ素子の一実施例を示す縦方向拡大断
面図、第４図及び第５図は、従来公知のオゾナイザ素子
の一実施例を示す説明図、第６図乃至第９図は、それぞ
れ本発明にかかるオゾナイザ素子に印加する電圧パルス
波形を示す説明図、第10図は、本発明にかかるオゾナイ
ザ素子の従来公知のオゾナイザ素子の寿命を比較したグ
ラフである。
の構成を示す説明図、第２図は、オゾナイザ素子の一実
施例を示す縦方向拡大断面図、第３図は、セラミックを
使用したオゾナイザ素子の一実施例を示す縦方向拡大断
面図、第４図及び第５図は、従来公知のオゾナイザ素子
の一実施例を示す説明図、第６図乃至第９図は、それぞ
れ本発明にかかるオゾナイザ素子に印加する電圧パルス
波形を示す説明図、第10図は、本発明にかかるオゾナイ
ザ素子の従来公知のオゾナイザ素子の寿命を比較したグ
ラフである。
第１図乃至第10図中、１は本発明にかかるオゾナイザ
素子に使用する電極であり、２及び３は一対の電極、４
は絶縁材料、５はセラミック板、６及び７は上記セラミ
ック板５の表面を覆うコーティング材、８はガードリン
グ、９はセラミック板、10、11、12及び13は電極、Ａ及
びＢは従来のセラミックを使用したオゾナイザ素子、Ｃ
は従来のセラミックを使用したオゾナイザ素子に本発明
で使用する電圧パルスを印加した場合、Ｄは本発明にか
かるセラミックを使用したオゾナイザ素子（但し、セラ
ミック板表面にガラス質等から成る低誘電率材料による
処理無し。）に本発明で使用する電圧パルスを印加した
場合、Ｄは本発明にかかるセラミックを使用したオゾナ
イザ素子（但し、セラミック板表面にガラス質等から成
る低誘電率材料による処理有り。）に本発明で使用する
電圧パルスを印加した場合である。
素子に使用する電極であり、２及び３は一対の電極、４
は絶縁材料、５はセラミック板、６及び７は上記セラミ
ック板５の表面を覆うコーティング材、８はガードリン
グ、９はセラミック板、10、11、12及び13は電極、Ａ及
びＢは従来のセラミックを使用したオゾナイザ素子、Ｃ
は従来のセラミックを使用したオゾナイザ素子に本発明
で使用する電圧パルスを印加した場合、Ｄは本発明にか
かるセラミックを使用したオゾナイザ素子（但し、セラ
ミック板表面にガラス質等から成る低誘電率材料による
処理無し。）に本発明で使用する電圧パルスを印加した
場合、Ｄは本発明にかかるセラミックを使用したオゾナ
イザ素子（但し、セラミック板表面にガラス質等から成
る低誘電率材料による処理有り。）に本発明で使用する
電圧パルスを印加した場合である。
而して、従来公知のオゾナイザ素子は、第４図及び第
５図に示す如く、アルミナ系等のセラミック板９の一表
面に電極10、10を張りつけると共に、上記セラミック板
９の内部に上記電極10、10と相対向するように電極11を
埋め込むか、又はセラミック板９を挟んで相対向するよ
う一対の電極12及び13を設けるものである。
５図に示す如く、アルミナ系等のセラミック板９の一表
面に電極10、10を張りつけると共に、上記セラミック板
９の内部に上記電極10、10と相対向するように電極11を
埋め込むか、又はセラミック板９を挟んで相対向するよ
う一対の電極12及び13を設けるものである。
而して、従来公知のオゾナイザ素子は、表面粗さの粗
いセラミックス板９の片面又は両面に電極を直接張り付
けるため、電極とセラミック板９との間の接触抵抗が大
きく、又セラミック板９の表面に水分が付着しやすいと
云う問題点があった。また、セラミック板９にピンホー
ル、クラック、ボイド等が生じやすいため絶縁破壊が起
こりやすく、更には電極とセラミック板９の膨張係数の
相違により歪が起こったり、オゾナイザ素子が電気分解
又は分極しやすいと云う問題点もあった。
いセラミックス板９の片面又は両面に電極を直接張り付
けるため、電極とセラミック板９との間の接触抵抗が大
きく、又セラミック板９の表面に水分が付着しやすいと
云う問題点があった。また、セラミック板９にピンホー
ル、クラック、ボイド等が生じやすいため絶縁破壊が起
こりやすく、更には電極とセラミック板９の膨張係数の
相違により歪が起こったり、オゾナイザ素子が電気分解
又は分極しやすいと云う問題点もあった。
更にまた、電極間の静電容量が大きいため、放電電力
に比べて静電容量による無効電流が大きく、オゾナイザ
素子に流入する全電力に比べオゾンの発生量が少なく、
又オゾナイザ素子の片面でしかオゾンが発生しないと云
う極めて効率の悪いものであった。
に比べて静電容量による無効電流が大きく、オゾナイザ
素子に流入する全電力に比べオゾンの発生量が少なく、
又オゾナイザ素子の片面でしかオゾンが発生しないと云
う極めて効率の悪いものであった。
これに対して、本発明にかかるオゾナイザ素子は、絶
縁材料４の表裏両面に一対の電極２、３が互いに重なり
合わないように上記絶縁材料４の２倍以上の最短距離を
隔てゝ設けるものである。
縁材料４の表裏両面に一対の電極２、３が互いに重なり
合わないように上記絶縁材料４の２倍以上の最短距離を
隔てゝ設けるものである。
このため電極面積を広くしても電極間の静電容量は小
さな値に止まり、このためコロナ放電以外の無効電流が
殆ど発生せず、電力効率が飛躍的に向上する。
さな値に止まり、このためコロナ放電以外の無効電流が
殆ど発生せず、電力効率が飛躍的に向上する。
また、絶縁材料としてセラミック板５を使用する場合
には、セラミック板５の表面を緻密なガラス質から成る
低誘電率材料で覆い、その上に表裏両面に一対の電極
２、３が互いに重なり合わないよう上記セラミック板５
の２倍以上の最短距離を隔てゝ設けるものである。
には、セラミック板５の表面を緻密なガラス質から成る
低誘電率材料で覆い、その上に表裏両面に一対の電極
２、３が互いに重なり合わないよう上記セラミック板５
の２倍以上の最短距離を隔てゝ設けるものである。
このように構成すると、セラミック板５がオゾンやコ
ロナ放電のプラズマに接触しないので損傷を受けること
がない。
ロナ放電のプラズマに接触しないので損傷を受けること
がない。
電極２及び３としてはアルミニウム、ステンレス、グ
ラファイト、カーボンコロイド等のオゾンに耐性を有す
る導電性物質を使用し、電極の厚さは15μｍ〜300μ
ｍ、電極の幅Ｔは0.5〜5mm、電極間距離ｔは0.1〜5mmと
する。
ラファイト、カーボンコロイド等のオゾンに耐性を有す
る導電性物質を使用し、電極の厚さは15μｍ〜300μ
ｍ、電極の幅Ｔは0.5〜5mm、電極間距離ｔは0.1〜5mmと
する。
上記絶縁材料４としては塩化ビニール、ポリエチレン
及びポリプロピレン等を使用し、又セラミック板５とし
ては、アルミナ、ステアタイト及びマイカレックス等を
使用し、これらを厚さ0.1〜2mmに形成する。また、上記
セラミック板５の表面を覆う低誘電率材料としては、石
英ガラス、ソーダガラス等が推奨される。なお、セラミ
ック板５の表面をガラス質から成る低誘電率材料で覆っ
たならば、その表面をグリス等でコーティングする。
及びポリプロピレン等を使用し、又セラミック板５とし
ては、アルミナ、ステアタイト及びマイカレックス等を
使用し、これらを厚さ0.1〜2mmに形成する。また、上記
セラミック板５の表面を覆う低誘電率材料としては、石
英ガラス、ソーダガラス等が推奨される。なお、セラミ
ック板５の表面をガラス質から成る低誘電率材料で覆っ
たならば、その表面をグリス等でコーティングする。
而して、本発明にかかるオゾナイザに於いては、上記
の如く形成されたオゾナイザ素子の両電極間に、酸素を
含む原料ガスを供給しつゝ、第６図乃至第９図に示す如
きゼロ又は適宜の正又は負のバイアス電圧Vaに保たれる
休止時間Taを介して、正負に交互にスイングする電圧パ
ルスを印加して電極間にコロナ放電を起こさせ、オゾン
を発生させるものである。
の如く形成されたオゾナイザ素子の両電極間に、酸素を
含む原料ガスを供給しつゝ、第６図乃至第９図に示す如
きゼロ又は適宜の正又は負のバイアス電圧Vaに保たれる
休止時間Taを介して、正負に交互にスイングする電圧パ
ルスを印加して電極間にコロナ放電を起こさせ、オゾン
を発生させるものである。
このようにするとオゾナイザ素子の両面で交互にコロ
ナ放電が生じるので、効率が向上し、又コロナ放電が一
方向性でなくなるので、誘電体の電食や金属の析出が防
止される。
ナ放電が生じるので、効率が向上し、又コロナ放電が一
方向性でなくなるので、誘電体の電食や金属の析出が防
止される。
なお、大型のオゾナイザ素子の場合には、ガードリン
グ８を設け、上記ガードリング８を接地し、これにより
電界を均一化する。
グ８を設け、上記ガードリング８を接地し、これにより
電界を均一化する。
而して、絶縁材料４又はセラミック板５の薄板を挟ん
で一対の電極２、３が互いに重なり合わないように２倍
以上の最短距離を隔てゝ設けてあるので、コロナ放電の
発生範囲が広くなり、上記薄板の両面でオゾンを発生さ
せることができ、更には第10図に示す如く、オゾナイザ
素子の寿命を従来のものに比べて大幅に向上させること
ができる。特に、セラミック板の表面を石英ガラスで被
覆処理し、電極にゼロ又は適宜の正又は負のバイアス電
圧Vaに保たれる休止時間Taを介して、正負に交互にスイ
ングする電圧パルスを印加してオゾンを発生させるよう
にすると、第10図中E1に示す如くオゾナイザ素子の寿命
を大幅に向上させることができる。
で一対の電極２、３が互いに重なり合わないように２倍
以上の最短距離を隔てゝ設けてあるので、コロナ放電の
発生範囲が広くなり、上記薄板の両面でオゾンを発生さ
せることができ、更には第10図に示す如く、オゾナイザ
素子の寿命を従来のものに比べて大幅に向上させること
ができる。特に、セラミック板の表面を石英ガラスで被
覆処理し、電極にゼロ又は適宜の正又は負のバイアス電
圧Vaに保たれる休止時間Taを介して、正負に交互にスイ
ングする電圧パルスを印加してオゾンを発生させるよう
にすると、第10図中E1に示す如くオゾナイザ素子の寿命
を大幅に向上させることができる。
本発明は叙上の如く構成されるから、本発明によると
きには、オゾナイザの消費電力を減少させ、電極及びオ
ゾナイザ素子の寿命を大幅に延ばすことができ、長期間
にわたり安定した状態でオゾンを発生することができ、
更にはオゾナイザの製造コストを低く抑えることができ
るものである。
きには、オゾナイザの消費電力を減少させ、電極及びオ
ゾナイザ素子の寿命を大幅に延ばすことができ、長期間
にわたり安定した状態でオゾンを発生することができ、
更にはオゾナイザの製造コストを低く抑えることができ
るものである。
なお、本発明は叙上の実施例に限定されるものでな
い。即ち、例えば、本実施例に於いては、セラミック板
としてアルミナ、ステアタイト及びマイカレックスを使
用したが、上記のものに限定されず広く公知のセラミッ
ク材が使用できるものであり、電極間に印加する電圧パ
ルス波形も電極にゼロ又は適宜の正又は負のバイアス電
圧Vaに保たれる休止時間Taを介して、正負に交互にスイ
ングする条件を満足する電圧パルスであれば、他の波形
の電圧パルスであってもよく、本発明はその目的の範囲
内において上記の説明から当業者が容易に想到し得るす
べての変更実施例を包摂するものである。
い。即ち、例えば、本実施例に於いては、セラミック板
としてアルミナ、ステアタイト及びマイカレックスを使
用したが、上記のものに限定されず広く公知のセラミッ
ク材が使用できるものであり、電極間に印加する電圧パ
ルス波形も電極にゼロ又は適宜の正又は負のバイアス電
圧Vaに保たれる休止時間Taを介して、正負に交互にスイ
ングする条件を満足する電圧パルスであれば、他の波形
の電圧パルスであってもよく、本発明はその目的の範囲
内において上記の説明から当業者が容易に想到し得るす
べての変更実施例を包摂するものである。
第１図は、本発明にかかるオゾナイザに使用する電極の
構成を示す説明図、第２図は、オゾナイザ素子の一実施
例を示す縦方向拡大断面図、第３図は、セラミックを使
用したオゾナイザ素子の一実施例を示す縦方向拡大断面
図、第４図及び第５図は、従来公知のオゾナイザ素子の
一実施例を示す説明図、第６図乃至第９図は、それぞれ
本発明にかかるオゾナイザ素子に印加する電圧パルス波
形を示す説明図、第10図は、本発明にかかるオゾナイザ
素子と従来公知のオゾナイザ素子の寿命を比較したグラ
フである。 １……オゾナイザ素子に使用する電極 ２、３……電極 ４……絶縁材料 ５、９……セラミック板 ６、７……コーティング材 ８……ガードリング 10、11、12、13……電極
構成を示す説明図、第２図は、オゾナイザ素子の一実施
例を示す縦方向拡大断面図、第３図は、セラミックを使
用したオゾナイザ素子の一実施例を示す縦方向拡大断面
図、第４図及び第５図は、従来公知のオゾナイザ素子の
一実施例を示す説明図、第６図乃至第９図は、それぞれ
本発明にかかるオゾナイザ素子に印加する電圧パルス波
形を示す説明図、第10図は、本発明にかかるオゾナイザ
素子と従来公知のオゾナイザ素子の寿命を比較したグラ
フである。 １……オゾナイザ素子に使用する電極 ２、３……電極 ４……絶縁材料 ５、９……セラミック板 ６、７……コーティング材 ８……ガードリング 10、11、12、13……電極
Claims (2)
- 【請求項１】誘電体から成る薄板の表裏両面に一対の電
極を設け、これを酸素を含む原料ガスを供給しつゝ電圧
パルスを印加してオゾンを製造するオゾナイザに於い
て、 上記薄板が少なくともその表面がガラス質から成る低誘
電率材料から成り、上記薄板の表裏両面に設けられる電
極が互いに重なり合わないよう板厚の２倍以上の最短距
離を隔てゝ設けられていることを特徴とする上記のオゾ
ナイザ。 - 【請求項２】第１請求項に記載のオゾナイザを用いてオ
ゾンを製造する方法に於いて、両電極間に、酸素を含む
原料ガスを供給しつゝ、ゼロ又は適宜のバイアス電圧Va
に保たれる休止時間Taを介して、正負に交互にスイング
する電圧パルスを印加してオゾンを製造することを特徴
とする上記のオゾン製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63068231A JP2585694B2 (ja) | 1988-03-24 | 1988-03-24 | オゾナイザ及びオゾン発生方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63068231A JP2585694B2 (ja) | 1988-03-24 | 1988-03-24 | オゾナイザ及びオゾン発生方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01242404A JPH01242404A (ja) | 1989-09-27 |
| JP2585694B2 true JP2585694B2 (ja) | 1997-02-26 |
Family
ID=13367811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63068231A Expired - Fee Related JP2585694B2 (ja) | 1988-03-24 | 1988-03-24 | オゾナイザ及びオゾン発生方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2585694B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012217761A (ja) | 2011-04-13 | 2012-11-12 | Hitachi Ltd | プラズマ滅菌装置 |
-
1988
- 1988-03-24 JP JP63068231A patent/JP2585694B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01242404A (ja) | 1989-09-27 |
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