JP3134342B2 - Ozone generator - Google Patents

Ozone generator

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JP3134342B2
JP3134342B2 JP03107451A JP10745191A JP3134342B2 JP 3134342 B2 JP3134342 B2 JP 3134342B2 JP 03107451 A JP03107451 A JP 03107451A JP 10745191 A JP10745191 A JP 10745191A JP 3134342 B2 JP3134342 B2 JP 3134342B2
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ozone
corona discharge
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克治 山本
昌己 清水
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石川島播磨重工業株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はオゾン生成装置に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ozone generator.

【0002】[0002]

【従来の技術】純酸素あるいは酸素を含むガスからオゾ
ンを生成するオゾン生成装置にあっては、従来、無声放
電を利用したものがある。しかし、この無声放電を利用
したオゾン生成装置では、放電エネルギーから化学反応
エネルギーへの変換効率が悪く、オゾンの生成量に劣る
という欠点があった。
2. Description of the Related Art Some ozone generators for generating ozone from pure oxygen or a gas containing oxygen utilize a silent discharge. However, the ozone generation apparatus using the silent discharge has a drawback that the conversion efficiency from discharge energy to chemical reaction energy is low and the amount of generated ozone is inferior.

【0003】そこで、よりエネルギー変換効率の高いコ
ロナ放電によってオゾンを生成しようとするものがあ
る。これは、互いに対向配設されたコロナ放電電極にパ
ルス状の高電圧を印加することにより、これら電極間の
間隙にコロナ放電を生じさせ、そこを通過するガス中の
酸素に化学反応を生じさせて、オゾンを生成するもので
ある。
[0003] Therefore, there is an apparatus which attempts to generate ozone by corona discharge having higher energy conversion efficiency. This involves applying a pulsed high voltage to the corona discharge electrodes arranged opposite to each other, causing a corona discharge in the gap between these electrodes and causing a chemical reaction in the oxygen in the gas passing therethrough. To generate ozone.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来は、強
くかつ安定したコロナ放電を発生させるために、コロナ
放電電極に時間幅の極めて短かい極短パルス電圧を印加
していた。しかしながら、このような極短パルス電圧を
印加してオゾンを生成した場合、無声放電を利用したも
のと比べてオゾン量を増大できるものの、未だ十分なオ
ゾン量は得られていなかった。
Conventionally, in order to generate a strong and stable corona discharge, an extremely short pulse voltage having a very short time width has been applied to the corona discharge electrode. However, when ozone is generated by applying such an extremely short pulse voltage, the amount of ozone can be increased as compared with that using silent discharge, but a sufficient amount of ozone has not yet been obtained.

【0005】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
で、その目的はオゾンの生成量を高めることができるオ
ゾン生成装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an ozone generator capable of increasing the amount of generated ozone.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、オゾン生成反応器中の互いに対向配設され
たコロナ放電電極間にコロナ放電を生じさせることによ
り、そこを通過する純酸素あるいは酸素を含むガスから
オゾンを生成するオゾン生成装置において、上記コロナ
放電電極間に、第一の回転式スパークギャップスイッチ
を並列に接続し、第一の回転式スパークギャップスイッ
チの両端に第二の回転式スパークギャップスイッチ及び
直流電源を直列に接続し、両回転式スパークギャップス
イッチを交互に導通させることにより上記コロナ放電電
極間に数十ns〜数百nsの方形波パルス電圧を印加す
ようにしたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides a method for generating a corona discharge between corona discharge electrodes disposed opposite to each other in an ozone generation reactor so that a pure water passing therethrough can be produced. In an ozone generator for generating ozone from oxygen or a gas containing oxygen, a first rotary spark gap switch is provided between the corona discharge electrodes.
Are connected in parallel, and the first rotary spark gap switch
A second rotary spark gap switch at both ends of the
A DC power supply is connected in series, and both rotary spark gaps
The switches are turned on and off alternately to allow the corona discharge
Is obtained so as to apply a square-wave pulse voltage of several tens ns~ several hundred ns to the machining gap.

【0007】[0007]

【作用】コロナ放電電極間に方形波パルス電圧電源より
方形波のパルス電圧を印加することで、オゾン生成量の
増大が図れる。
The amount of ozone generated can be increased by applying a square-wave pulse voltage between the corona discharge electrodes from a square-wave pulse voltage power supply.

【0008】[0008]

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
詳述する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

【0009】図1は、本発明のオゾン生成装置の概略構
成を示したものである。図において、10は純酸素ある
いは酸素含有ガス (空気など) からオゾンを生成するオ
ゾン生成反応器、11はオゾン生成反応器10に方形波
のパルス電圧を繰り返し印加する方形波パルス電圧電源
である。
FIG. 1 shows a schematic configuration of an ozone generator according to the present invention. In the figure, reference numeral 10 denotes an ozone generation reactor that generates ozone from pure oxygen or an oxygen-containing gas (such as air), and reference numeral 11 denotes a square-wave pulse voltage power supply that repeatedly applies a square-wave pulse voltage to the ozone generation reactor 10.

【0010】オゾン生成反応器10は、図2に示すよう
に、純酸素あるいは酸素含有ガス用の流路13を有し、
この流路13内にこれに沿って延びる一対のコロナ放電
電極、即ち放電電極14と誘導電極15とが対向配設さ
れている。これら電極14,15の形状は、図では一方
を平板状にし、他方をナイフエッジ状にしているが、両
方ともナイフエッジ状にしてもよい。両電極14,15
は、その他同軸円筒形(図3(b))、対向平板形(図3
(a))でもよく、さらに前述した誘導電極も含め、電極1
4,15間に誘電体16を挿入したものでもよい。
As shown in FIG. 2, the ozone generation reactor 10 has a flow path 13 for pure oxygen or an oxygen-containing gas.
A pair of corona discharge electrodes extending along the flow path 13, that is, a discharge electrode 14 and an induction electrode 15 are disposed to face each other. In the figures, one of the electrodes 14 and 15 has a flat plate shape and the other has a knife edge shape, but both may have a knife edge shape. Both electrodes 14, 15
Are other coaxial cylindrical shapes (Fig. 3 (b)) and opposed flat plate shapes (Fig.
(a)), and the electrode 1 including the induction electrode described above.
What inserted the dielectric 16 between 4 and 15 may be sufficient.

【0011】一方、方形波パルス電圧電源11は、これ
らの放電電極14および誘導電極15間に高圧ケーブル
12を介して接続されており、電極14,15間に方形
波パルス電圧(立ち上り時間及び立ち下がり時間数+ns
〜数百ns、デューティ比1/10〜9/10)を繰り返し印加す
ることによって、両電極14,15間の空隙にコロナ放
電を発生させるようになっている。
On the other hand, a square-wave pulse voltage power supply 11 is connected between the discharge electrode 14 and the induction electrode 15 via a high-voltage cable 12, and a square-wave pulse voltage (rise time and rise time) is applied between the electrodes 14 and 15. Fall time + ns
~ Several hundred ns and a duty ratio of 1/10 to 9/10) repeatedly to generate a corona discharge in a gap between the electrodes 14 and 15.

【0012】図4はこの方形波パルス電圧電源11の詳
細を示したものである。
FIG. 4 shows the details of the square-wave pulse voltage power supply 11.

【0013】17は直流電圧源で、その両端には導線1
8,18を介して出力端子19,19が接続されてい
る。これら端子19,19間には、上記のオゾン生成反
応器10が接続されて、直列回路が構成されるようにな
っている。そして、この直流電圧源17とオゾン生成反
応器10とを結んで構成される直列回路に、第1のスイ
ッチ20が直列に、第2のスイッチ21が並列にそれぞ
れ介装されている。ここで、第1および第2のスイッチ
20,21には回転式スパークギャップスイッチが用い
られている。これらスパークギャップスイッチ20,2
1は、互いに同一の周期で導通状態となるように同一の
回転数で、また、交互に導通状態となるようなタイミン
グで回転するようになっている(図5(a) ,(b) )。
Reference numeral 17 denotes a DC voltage source, and a lead 1 is connected to both ends thereof.
Output terminals 19, 19 are connected via 8, 18. The ozone generation reactor 10 described above is connected between these terminals 19, 19 to form a series circuit. A first switch 20 is connected in series and a second switch 21 is connected in parallel in a series circuit that connects the DC voltage source 17 and the ozone generation reactor 10. Here, a rotary spark gap switch is used for the first and second switches 20 and 21. These spark gap switches 20, 2
Numerals 1 rotate at the same number of revolutions so as to be in a conductive state in the same cycle as each other, and at a timing such that they are alternately in a conductive state (FIGS. 5A and 5B). .

【0014】しかして今、スイッチ20,21を回転駆
動すると、まず第1のスイッチ20が導通状態となっ
て、オゾン生成反応器10中の放電電極14および誘導
電極15間に電圧が印加される。このとき、電極14,
15は電源11にとっては容量型の負荷と等価であるた
め、両電極14,15間では、その印加電圧の立ち上り
時に電流が流れて放電が生じたのち充電が行われる。次
に、第1のスイッチ20が非導通状態となり、第2のス
イッチ21が導通状態となると、このスイッチ21を通
じて電極14,15間の充電電荷が開放されて、これら
電極14,15間の電位が接地電位に戻される。このと
きには、上述とは逆に電流が流れて放電が生じる。
When the switches 20 and 21 are driven to rotate, the first switch 20 is turned on, and a voltage is applied between the discharge electrode 14 and the induction electrode 15 in the ozone generation reactor 10. . At this time, the electrodes 14,
Since the power supply 11 is equivalent to a capacitive load for the power supply 11, a current flows between the two electrodes 14 and 15 when the applied voltage rises, and after the discharge occurs, charging is performed. Next, when the first switch 20 is turned off and the second switch 21 is turned on, the charge between the electrodes 14 and 15 is released through the switch 21 and the potential between the electrodes 14 and 15 is released. Is returned to the ground potential. At this time, a current flows contrary to the above, and discharge occurs.

【0015】かくして、これを繰り返すことにより放電
電極14および誘導電極15間には、図5(c) に示すよ
うな方形波パルス電圧が印加されて、この方形波パルス
電圧の立ち上り時および立ち下り時に、図5(d) に示す
ようにコロナ放電が発生する。このため、これら電極1
4,15間 (流路13) に予め空気など酸素含有ガスを
流しておけば、そのガス中の酸素がコロナ放電により化
学反応を起こして、オゾンが生成される。
Thus, by repeating this, a square wave pulse voltage as shown in FIG. 5C is applied between the discharge electrode 14 and the induction electrode 15, and when the square wave pulse voltage rises and falls. At times, corona discharge occurs as shown in FIG. 5 (d). Therefore, these electrodes 1
If an oxygen-containing gas such as air is flowed beforehand between the flow passages 4 and 15 (flow path 13), oxygen in the gas causes a chemical reaction by corona discharge to generate ozone.

【0016】このように本実施例にあっては、方形波パ
ルス電圧電源11により方形波パルス電圧を繰り返し印
加する構成としたので、強力なコロナ放電を発生させて
オゾンの生成量を増大することができる。すなわち、放
電および誘導の両電極14,15は上述したように容量
型であるため、従来のように極短パルス電圧を印加する
には、その電源としては図4のスイッチ21に代えて抵
抗を設けた構造としなければならず、電極14,15間
に極短パルス電圧を印加したとき、この抵抗に大部分の
電流が流れて熱エネルギーに変換され、肝心の電極1
4,15間に流れる電流が小さくなってしまう。そこで
本実施例のように、電極14,15間の充放電を利用し
て方形波パルス電圧を印加する電源構造とすれば、上述
のような抵抗を用いずとも、スイッチ20,21を交互
にオン・オフさせるのみでコロナ放電を発生させること
ができ、電気エネルギーを効率良く放電エネルギーに変
換して、オゾン生成量の増大が図れる。
As described above, in this embodiment, since the square-wave pulse voltage is repeatedly applied by the square-wave pulse voltage power supply 11, a strong corona discharge is generated to increase the amount of ozone generated. Can be. That is, since both the discharge and induction electrodes 14 and 15 are of the capacitive type as described above, in order to apply a very short pulse voltage as in the prior art, the power supply is replaced by a resistor instead of the switch 21 of FIG. When a very short pulse voltage is applied between the electrodes 14 and 15, most of the current flows through this resistor and is converted into heat energy, and the important electrode 1
The current flowing between 4 and 15 becomes small. Therefore, if a power supply structure in which a square-wave pulse voltage is applied by utilizing charge and discharge between the electrodes 14 and 15 as in this embodiment, the switches 20 and 21 are alternately used without using the above-described resistors. Corona discharge can be generated only by turning on and off, and electric energy can be efficiently converted to discharge energy to increase the amount of ozone generated.

【0017】[0017]

【0018】[0018]

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、対向配設
されたコロナ放電電極間に、方形波パルス電圧電源より
方形波パルス電圧を印加するようにしたので、オゾンの
生成量を飛躍的に高めることができる。
In summary, according to the present invention, a square-wave pulse voltage is applied from a square-wave pulse voltage power supply between opposed corona discharge electrodes. Can be enhanced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のオゾン生成装置の概略構成を示す図で
ある。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an ozone generation device of the present invention.

【図2】オゾン生成装置に用いられるオゾン生成反応器
の例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an ozone generation reactor used in the ozone generation device.

【図3】オゾン生成反応器の他の例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing another example of the ozone generation reactor.

【図4】オゾン生成装置に用いられる方形波パルス電圧
電源の例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a square-wave pulse voltage power supply used in the ozone generator.

【図5】方形波パルス電圧電源による動作波形を示す図
である。
FIG. 5 is a diagram showing an operation waveform by a square-wave pulse voltage power supply.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 オゾン生成反応器 11 方形波パルス電圧電源 13 流路 14 放電電極 15 誘導電極 16 誘電体 Reference Signs List 10 ozone generation reactor 11 square wave pulse voltage power supply 13 flow path 14 discharge electrode 15 induction electrode 16 dielectric

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−153504(JP,A) 特開 昭63−112402(JP,A) 特開 昭64−51303(JP,A) 特開 平2−267101(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C01B 13/11 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-1-153504 (JP, A) JP-A-63-112402 (JP, A) JP-A-64-51303 (JP, A) JP-A-2- 267101 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C01B 13/11

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 オゾン生成反応器中の互いに対向配設さ
れたコロナ放電電極間にコロナ放電を生じさせることに
より、そこを通過する純酸素あるいは酸素を含むガスか
らオゾンを生成するオゾン生成装置において、上記コロ
ナ放電電極間に、第一の回転式スパークギャップスイッ
チを並列に接続し、第一の回転式スパークギャップスイ
ッチの両端に第二の回転式スパークギャップスイッチ及
び直流電源を直列に接続し、両回転式スパークギャップ
スイッチを交互に導通させることにより上記コロナ放電
電極間に数十ns〜数百nsの方形波パルス電圧を印加
するようにしたことを特徴とするオゾン生成装置。
An ozone generation apparatus for generating ozone from pure oxygen or a gas containing oxygen by generating corona discharge between corona discharge electrodes disposed opposite to each other in an ozone generation reactor. Between the corona discharge electrodes, the first rotary spark gap switch.
Switches in parallel, and the first rotary spark gap switch
Switches at both ends of the switch
And a DC power supply connected in series, and a double-sided spark gap
The corona discharge is performed by alternately turning on the switches.
An ozone generator characterized in that a square wave pulse voltage of several tens to several hundreds of ns is applied between the electrodes .
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