JP3026283U - オゾン発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で生成効率のよいオゾン発生装置を提供
する。 【解決手段】 ガラスなどの誘電性物質から一端が閉塞
された円筒のオゾン発生管１１０を作製し、その内部に
導電性を有するステンレスなどの金属からなる内部電極
１２０を設ける。また、電極線１３１の外周に、電極線
１３１の直径よりも小さな直径の電極補助線１３２を予
めラセン状に巻き付けて外部電極１３０を作製し、オゾ
ン発生管１１０の外周に巻き付ける。これらの電極線１
３１や電極補助線１３２は、それぞれ導電性を有するス
テンレスなどの金属から作製する。そして内部電極１２
０と外部電極１３０との間に電圧を印加する回路部１４
０を接続する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、酸化、殺菌、脱臭、脱色などに広く用いられるオゾン発生装置に関 し、特に比較的小型のオゾン発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

誘電体を介して置かれた２つの電極間に、交流電圧を印加し、印加電圧を上昇 させて行くと、放電が起こる。これは、一般にコロナ放電又は無声放電と呼ばれ 、誘電体表面に青白いグローが現れる。そしてこの放電の化学作用によって、空 気中の酸素は一部オゾンに変換される。この現象は古くから知られており、１８ ５７年にＷ．Ｖ．Ｓｉｍｅｎｓはこの現象を利用してオゾナイザー（オゾン発生 装置）を考案したとされている。

【０００３】 オゾンは酸素原子が３個結合した分子であり、常温では無色の気体で特有の刺 激臭がある。気体であるオゾンは、空気中に存在する酸素分子の約１０倍も水に 溶解し、その酸化力はフッ素に次いで強いものである。このため、酸化、殺菌、 脱臭、脱色などの分野で広く用いられている。

【０００４】 一般に上水道の殺菌やパルプなどの漂白には、オゾン発生量として数十ｋｇ／ ｈ〜数百ｋｇ／ｈ程度の大型のオゾン発生装置が用いられるが、医療器具等の消 毒や殺菌、食品の加工や脱色などには数ｍｇ／ｈ〜数ｇ／ｈ程度の小型のオゾン 発生装置が用いられる。

【０００５】 図３及び図４は従来の小型のオゾン発生装置の概略構成図である。これらのオ ゾン発生装置は、上述したように医療器具等の消毒や殺菌、食品の加工や脱色な ど様々な分野で広く用いられる。

【０００６】 図３に示すオゾン発生装置３００はいわゆる平板型タイプのオゾン発生装置３ ００であり、一対の平板状の電極３１０が対向して配置されている。両電極３１ ０の間には、いずれか一方の電極３１０に接触して誘電体３２０が配置され、残 る一方の電極３１０と誘電体３２０との間に通気路３３０が設けられている。

【０００７】 このオゾン発生装置３００において、両電極３１０に回路部３４０から交流電 圧を印加すると、誘電体３２０の通気路３３０側の表面からグロー放電が生じる 。そして通気路３３０に流された空気中の酸素分子はこのグロー放電によってオ ゾンが生成される。

【０００８】 また、図４に示すオゾン発生装置４００はいわゆる円筒型タイプのオゾン発生 装置４００である。このオゾン発生装置４００にあっては、円筒状をした外部電 極４１０の内部に一端が閉塞された円筒状の誘電体４２０が配置されており、円 筒状の誘電体４２０の内部に内部電極４３０が配置されている。また、外部電極 ４１０と誘電体４２０との間には通気路４４０が設けられている。

【０００９】 このオゾン発生装置４００においても、外部電極４１０と内部電極４３０の間 に回路部４５０から交流電圧を印加すると、誘電体４２０の外周面からグロー放 電が生じ、通気路４３０に流された空気中の酸素分子が酸化され、オゾンが生成 される。

【００１０】 ここにおいてオゾンの生成効率に関して色々な要因が挙げられる。オゾンの生 成効率は、放電の電圧や電流などのエネルギーに起因するものの他、通気路に流 す空気の湿度や空気中の酸素濃度などにより影響される。例えば、空気の湿度は 低い程よく、通常はシリカゲルやモレキュラーシーブなどの脱湿剤を通過させる とか大型のオゾン発生装置では冷凍機などを使用して脱湿する。また、空気の代 わりとして酸素を使用すると発生するオゾン濃度が増加する。この他にも、グロ ー放電を起こす誘電体表面と空気との接触効率を向上させるべく様々な工夫がな されている。

【００１１】 一方、上述したような小型のオゾン発生装置においては、さらに小型化を図る ため様々な工夫が施されている。図５は小型化された従来の別なオゾン発生装置 ５００の概略構成図であって、図４に示した円筒型タイプの改良型である。最近 では、このオゾン発生装置５００が一般的に用いられるようになっている。

【００１２】 オゾン発生装置５００は、オゾン発生管５１０とこのオゾン発生管５１０の外 周に導電性を有する電極線が巻き付けられた外部電極５２０とを具備している。 オゾン発生管５１０は一端が閉塞された円筒状をしており、例えばガラスのよう な誘電体から作製されている。また、オゾン発生管５１０の内部には、例えばス テンレスなどの導電性を有する金属からなる内部電極５３０が形成されている。 外部電極５２０及び内部電極５３０は、それぞれ端子５５０を介して回路部５４ ０に接続されている。

【００１３】 このオゾン発生装置５００にあっては通常、外部電極５２０を接地側として、 また内部電極５３０を高圧側として、外部電極５２０と内部電極５３０との間に 通常１．５ｋＶ〜５．０ｋＶの交流電圧が回路部５４０から印加される。

【００１４】

【考案が解決しようとする課題】

このオゾン発生装置５００は構造が非常に簡単なため、オゾン発生装置５００ の小型化が容易であり、しかも製造が簡単に行なえ、製造コストが安くなるとい う利点がある一方、オゾンの生成効率がよくないという欠点があった。

【００１５】 例えば、一端が閉塞された外径５ｍｍ、内径３．２ｍｍの硬質ガラス管を用い 、その内面に内部電極としてステンレスメッシュをガラス管の内壁に密着させた オゾン発生管に、外部電極として直径０．５ｍｍのステンレス線をオゾン発生管 の外周に４ターン巻き付けたオゾン発生装置において、両電極間に通常の最大使 用電圧である５ｋＶ（ｐ−ｐ）の交流電圧を印加すると、オゾン発生管の表面か ら約３０ｃｍ離れた場所でのオゾン濃度は、５ｐｐｍ程度の濃度で飽和に達する 。

【００１６】 このオゾン濃度を向上させる方法として、内部電極及び外部電極の電極面積を 増大することが考えられるが、この方法では装置全体が大型化してしまう。また 、装置全体が大型化しないように、外部電極のターン数を増やす程度では充分に 電極面積を大きくすることができず、有効にオゾンの生成効率を向上することが できなかった。さらに、小型で簡易なタイプとしておくには空気との接触効率を 上げることもできない。

【００１７】 本考案は上述の従来例の欠点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると ころは、オゾン発生装置の外形を大きくすることなく、オゾンの生成効率を向上 させることにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】

請求項１に係るオゾン発生装置は、一端を閉塞した円筒管内に内部電極を設け たオゾン発生管と、導電性を有する電極線に当該電極線の直径よりも細い直径の 導電性を有する電極補助線を巻き付け外部電極と、前記内部電極と前記外部電極 との間に電圧を印加する回路部とを具備しており、前記外部電極を前記オゾン発 生管の外周に巻き付けたことを特徴としている。

【００１９】 請求項２に係るオゾン発生装置は、一端を閉塞した円筒管内に内部電極を設け たオゾン発生管と、導電性を有する電極線をコイル状に形成した外部電極と、前 記内部電極と前記外部電極との間に電圧を印加する回路部とを具備しており、前 記外部電極を前記オゾン発生管の外周に巻き付けたことを特徴としている。

【００２０】

【考案の実施の形態】

図１は、本考案の第１の実施例に係るオゾン発生装置１００の概略構成図であ る。オゾン発生装置１００は、内部に内部電極１２０が設けられたオゾン発生管 １１０と、オゾン発生管の外周に設けられた外部電極１３０とを備えている。

【００２１】 オゾン発生管１１０は、従来から用いられているようなオゾン発生管５１０を そのまま用いることができる。オゾン発生管１１０は上述したように一端が閉塞 された円筒状に作製されており、例えばガラスなどの誘電性物質から作製される 。オゾン発生管１１０の内部には導電性を有するステンレスなどの金属からなる 内部電極１２０が形成されている。また、内部電極１２０の端子１２１がオゾン 発生管１１０から突出されている。

【００２２】 オゾン発生管１１０の外周には、外部電極１３０がラセン状に数回巻き付けら れている。この外部電極１３０は、導電性を有するステンレスなどの金属からな る電極線１３１の外周に、導電性を有するステンレスなどの金属からなる電極補 助線１３２が予めラセン状に巻き付けられており、全体として二重コイル状をな している。この電極補助線１３２の直径は電極線１３１の直径よりも小さい。ま た、電極線１３１の一端には端子１３３が設けられている。

【００２３】 そして、オゾン発生管１１０から突出された内部電極１２０の端子１２１と外 部電極１３０の端子１３３に、交流電圧を印加する回路部１４０が接続されてい る。

【００２４】 しかして、回路部１４０から端子１２１と端子１３３を介して内部電極１２０ と外部電極１３０との間に交流電極を印加すると、オゾン発生管１１０の表面か らグロー放電が生じ、オゾン発生管１１０の周囲の空気中の酸素分子が放電によ ってオゾンが生成される。

【００２５】 このオゾン発生装置１００によれば、外部電極１３０を大きくすることなく外 部電極１３０の表面積を飛躍的に増大することができ、オゾン発生管１１０との 対向面積が増加する。このため、より効率よくグロー放電が生じる結果、オゾン の生成効率を増加させることができる。

【００２６】 次に、本考案の第２の実施例に係るオゾン発生装置２００について説明する。 図２は、このオゾン発生装置２００の概略構成図である。このオゾン発生装置１ ００の第１の実施例に係るオゾン発生装置１００と異なる点は、外部電極１３０ は、導電性を有するステンレスなどの金属からなる電極線１３１を予めラセン状 に巻いてコイル状としてある点で異なるだけである。つまり、コイル状の外部電 極１３０がオゾン発生管１１０の外周に巻き付けられている。

【００２７】 このオゾン発生装置１００にあっても、外部電極１３０を大きくすることなく 外部電極１３０とオゾン発生管１１０との対向面積を飛躍的に増大することがで きるため、オゾンの生成効率が増加する。

【００２８】

【実施例】

次に本考案の効果を確認するため、第１の実施例に基づいて以下のようなオゾ ン発生装置を作製し、従来例との比較試験を行なった。

【００２９】 一端が閉塞された外径５ｍｍ、内径３．２ｍｍ、長さ３５ｍｍの中空円筒状の 硬質ガラス管に、この硬質ガラス管の開口部から直径０．２ｍｍのステンレス線 で平織りしたステンレスメッシュを内部電極として挿入し、オゾン発生管を作製 した。このとき、ステンレスメッシュは硬質ガラス管の内壁にまんべくなく接触 するように注意した。次いで、電極線として直径０．５ｍｍのステンレス線を、 そして電極補助線として直径０．１ｍｍのステンレス線を用いて、電極線の外周 に電極補助線をラセン状に巻き付けた。こうして電極補助線が巻き付けられた電 極線をオゾン発生管の外周に、４ターン巻き付けて外部電極を形成し、実施例で あるオゾン発生装置を作製した。

【００３０】 一方、実施例と同様にして作製されたオゾン発生管に、直径０．５ｍｍのステ ンレス線をオゾン発生管の外周に４ターン巻き付けて外部電極を形成し、従来例 のオゾン発生装置を作製した。

【００３１】 〔比較試験〕 上記実施例及比較例のオゾン発生装置を用い、外部電極及び外部電極に回路部 の出力側を接続し、以下の条件において印加電圧を段階的に変化させながらオゾ ンを発生させた。なお、オゾン濃度は各オゾン発生装置に６リットルの空気を送 り込み、その中から１リットルの空気を取り出して、オゾン濃度を測定したもの である。その結果を表１及び表２に示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【表２】

【００３４】 〔試験条件〕 入力側電流 ： ３００ｍＡ（一定） 印加電圧の周波数 ： ３１．７ＫＨｚ 気温 ： ２０℃±３℃ 湿度 ： ５０％±５％

【００３５】 表１及び表２からわかるように、実施例のオゾン発生装置においては従来例の オゾン発生装置に比べて、高濃度のオゾン濃度とすることができた。特に印加電 圧が低い程効果が顕著に現れ、例えば印加電圧が３．９ｋＶでは従来例のオゾン 発生装置であれば１．４ｐｐｍのオゾン濃度しか得られなかったのに対し、実施 例のオゾン発生装置では１０．０ｐｐｍのオゾン濃度にまで高められた。

【００３６】 このように実施例のオゾン発生装置では、オゾンの生成効率が向上することを 確認できた。

【００３７】 また、請求項２に記載のオゾン発生装置にあっても同様に、オゾンの生成効率 を向上させることができた。

【００３８】

【考案の効果】

請求項１に係るオゾン発生装置は、一端を閉塞した円筒管内に内部電極を設け たオゾン発生管と、導電性を有する電極線に当該電極線の直径よりも細い直径の 導電性を有する電極補助線を巻き付け外部電極と、前記内部電極と前記外部電極 との間に電圧を印加する回路部とを具備しており、前記外部電極を前記オゾン発 生管の外周に巻き付けているので、装置全体が大型化することなく外部電極の表 面積を飛躍的に増大させることができる。このため、外部電極とオゾン発生管と の接触面積が増大し、アークの発生効率が上がる。したがって、オゾンの生成効 率のよい小型のオゾン発生装置とすることができる。

【００３９】 また、請求項２に係るオゾン発生装置にあっては、導電性を有する電極線をコ イル状に形成した外部電極をオゾン発生管の外周に巻き付けているので、装置全 体が大型化することなく外部電極の表面積を飛躍的に増大させることができる。 したがって、オゾンの生成効率のよい小型のオゾン発生装置とすることができる 。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１の実施例に係るオゾン発生装置の
概略構成図である。

【図２】本考案の第２の実施例に係るオゾン発生装置の
概略構成図である。

【図３】従来例である平板型タイプのオゾン発生装置の
概略構成図である。

【図４】他の従来例である円筒型タイプのオゾン発生装
置の概略構成図である。

【図５】さらに他の従来例である同上の円筒型タイプの
改良型のオゾン発生装置の概略構成図である。

【符号の説明】

１１０ オゾン発生管 １２０ 内部電極 １３０ 外部電極 １３１ 電極線 １３２ 電極補助線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 後藤 貞継 兵庫県尼崎市西長洲町２丁目５番13号 日 本電子材料株式会社内 (72)考案者 岩田 浩 兵庫県尼崎市西長洲町２丁目５番13号 日 本電子材料株式会社内

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端を閉塞した円筒管内に内部電極を設
   けたオゾン発生管と、導電性を有する電極線に当該電極
   線の直径よりも細い直径の導電性を有する電極補助線を
   巻き付け外部電極と、前記内部電極と前記外部電極との
   間に電圧を印加する回路部とを具備しており、前記外部
   電極を前記オゾン発生管の外周に巻き付けたことを特徴
   とするオゾン発生装置。
2. 【請求項２】 一端を閉塞した円筒管内に内部電極を設
   けたオゾン発生管と、導電性を有する電極線をコイル状
   に形成した外部電極と、前記内部電極と前記外部電極と
   の間に電圧を印加する回路部とを具備しており、前記外
   部電極を前記オゾン発生管の外周に巻き付けたことを特
   徴とするオゾン発生装置。