JP3417037B2 - オゾン発生装置 - Google Patents
オゾン発生装置Info
- Publication number
- JP3417037B2 JP3417037B2 JP03665094A JP3665094A JP3417037B2 JP 3417037 B2 JP3417037 B2 JP 3417037B2 JP 03665094 A JP03665094 A JP 03665094A JP 3665094 A JP3665094 A JP 3665094A JP 3417037 B2 JP3417037 B2 JP 3417037B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- dielectric
- ozone generator
- ozone
- discharge
- coating layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水処理や屎尿処理等に
利用される無声放電式のオゾン発生装置に関する。
利用される無声放電式のオゾン発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】オゾンは極めて強い酸化力を有し、水の
殺菌、脱臭、脱色等の上下水処理や屎尿処理及び食品関
連における殺菌などの多くの用途に使われている。オゾ
ンの生成法には、紫外線照射法、放射線照射法、プラズ
マ放電法、無声放電法及び水の電気分解法等があるが、
工業的には無声放電法が主体である。
殺菌、脱臭、脱色等の上下水処理や屎尿処理及び食品関
連における殺菌などの多くの用途に使われている。オゾ
ンの生成法には、紫外線照射法、放射線照射法、プラズ
マ放電法、無声放電法及び水の電気分解法等があるが、
工業的には無声放電法が主体である。
【０００３】図１０に無声放電法によるオゾン発生装置
の原理を示す。図１０において高電圧電極１と接地電極
２は、両者間に空隙部３が形成されるように誘電体４を
介在させて並設されている。両電極１，２間に例えばＡ
Ｃ電圧を印加して空隙部３で無声放電を発生させ、原料
となるガス（乾燥空気もしくは酸素）をこの空隙部３に
通すことによりオゾンを発生させている。
の原理を示す。図１０において高電圧電極１と接地電極
２は、両者間に空隙部３が形成されるように誘電体４を
介在させて並設されている。両電極１，２間に例えばＡ
Ｃ電圧を印加して空隙部３で無声放電を発生させ、原料
となるガス（乾燥空気もしくは酸素）をこの空隙部３に
通すことによりオゾンを発生させている。
【０００４】オゾンＯ3の理論収率は、
Ｏ2→Ｏ＋Ｏ−１１８Ｋｃａｌ（吸熱反応）
Ｏ＋Ｏ2→Ｏ3＋２５Ｋｃａｌ（発熱反応）
より、
３Ｏ2→２Ｏ3−６８Ｋｃａｌ
となり、Ｏ3を１ｍｏｌ生成するために３４Ｋｃａｌ必
要となる。従って理論上の収率は１．２ｋｇＯ3／ＫＷ
ｈとなる。しかし、消費電力に対するオゾンの生成効率
は理論収率に比べて極めて低く数％に過ぎず、残りの９
０数％の電力は熱となってオゾン生成に寄与していない
というのがオゾン発生装置の現状である。
要となる。従って理論上の収率は１．２ｋｇＯ3／ＫＷ
ｈとなる。しかし、消費電力に対するオゾンの生成効率
は理論収率に比べて極めて低く数％に過ぎず、残りの９
０数％の電力は熱となってオゾン生成に寄与していない
というのがオゾン発生装置の現状である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】オゾンの生成量に影響
を及ぼす主な因子としては、電極の形状、電極間ギャッ
プの大きさ、誘電体の形状及び材質、電極の冷却方法、
原料ガスの除湿や冷却方法、印加電圧の波形等が挙げら
れる。
を及ぼす主な因子としては、電極の形状、電極間ギャッ
プの大きさ、誘電体の形状及び材質、電極の冷却方法、
原料ガスの除湿や冷却方法、印加電圧の波形等が挙げら
れる。
【０００６】現在のオゾン発生装置は図１０で示したよ
うに、電極間に空隙が形成されるように誘電体を介在さ
せてその空隙部分で放電を起こさせる無声放電を応用す
る構造などが主となっている。図１０において無声放電
が起こると電極と誘電体間の空隙部３に微小なストリー
マ状放電柱が多数発生し、その放電柱の中を大量の電子
が流れる。その際空隙部分を流れている原料ガス中の酸
素分子Ｏ2と電子とが衝突し、衝突電離によって酸素原
子Ｏや励起酸素分子Ｏ2＊が生成し、酸素分子Ｏ2と反応
してオゾンＯ3が生成される（放電の化学作用）。
うに、電極間に空隙が形成されるように誘電体を介在さ
せてその空隙部分で放電を起こさせる無声放電を応用す
る構造などが主となっている。図１０において無声放電
が起こると電極と誘電体間の空隙部３に微小なストリー
マ状放電柱が多数発生し、その放電柱の中を大量の電子
が流れる。その際空隙部分を流れている原料ガス中の酸
素分子Ｏ2と電子とが衝突し、衝突電離によって酸素原
子Ｏや励起酸素分子Ｏ2＊が生成し、酸素分子Ｏ2と反応
してオゾンＯ3が生成される（放電の化学作用）。
【０００７】ここでオゾン生成の原理を図１１とともに
詳細に説明する。図１１において、交流電圧を印加して
無声放電を起こさせる場合、誘電体側の電極１が正で接
地側の電極２が負となるＡＣ電圧の正の半波の電圧上昇
時に、発生した微小なストリーマ状放電柱の中を電子が
接地電極２側から高電位となる誘電体４側に移動し、そ
の電子はある面積で誘電体４の表面に広がって堆積す
る。そして次に発生するストリーマ状放電柱はすでに堆
積している多数の電子を避けて、まだ電子が堆積してい
ない誘電体４の表面の別の箇所に到達して同様に多数の
電子を表面に堆積させる。この繰り返しにより電子が堆
積する箇所が誘電体４の表面に分散して存在するように
なる。
詳細に説明する。図１１において、交流電圧を印加して
無声放電を起こさせる場合、誘電体側の電極１が正で接
地側の電極２が負となるＡＣ電圧の正の半波の電圧上昇
時に、発生した微小なストリーマ状放電柱の中を電子が
接地電極２側から高電位となる誘電体４側に移動し、そ
の電子はある面積で誘電体４の表面に広がって堆積す
る。そして次に発生するストリーマ状放電柱はすでに堆
積している多数の電子を避けて、まだ電子が堆積してい
ない誘電体４の表面の別の箇所に到達して同様に多数の
電子を表面に堆積させる。この繰り返しにより電子が堆
積する箇所が誘電体４の表面に分散して存在するように
なる。
【０００８】電圧の極性が反転して誘電体４側の電極１
が負で接地側の電極２が正になって無声放電が起こる
と、誘電体表面に堆積していた電子は前記ストリーマ状
放電柱の中を、今度は電位が高くなる接地電極２側へ移
動する。このように電子が電極と誘電体の間を移動する
時に前述のような原料ガス中の酸素分子Ｏ2と衝突して
オゾンＯ3が生成されるわけである。しかし実際には原
料ガス中の酸素分子Ｏ2と電子とが衝突する確率は低
く、従って投入している電力量の割には生成されるオゾ
ンＯ3の量が少ないという問題点がある。
が負で接地側の電極２が正になって無声放電が起こる
と、誘電体表面に堆積していた電子は前記ストリーマ状
放電柱の中を、今度は電位が高くなる接地電極２側へ移
動する。このように電子が電極と誘電体の間を移動する
時に前述のような原料ガス中の酸素分子Ｏ2と衝突して
オゾンＯ3が生成されるわけである。しかし実際には原
料ガス中の酸素分子Ｏ2と電子とが衝突する確率は低
く、従って投入している電力量の割には生成されるオゾ
ンＯ3の量が少ないという問題点がある。
【０００９】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
その目的は、電子と酸素分子の衝突確率を高めて投入電
力量に対するオゾン発生量を増加させたオゾン発生装置
を提供することにある。
その目的は、電子と酸素分子の衝突確率を高めて投入電
力量に対するオゾン発生量を増加させたオゾン発生装置
を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、一方の面に高
電圧電極が設けられた誘電体と、該誘電体の他方の面に
空隙部を介して並設された接地電極とを備え、前記高電
圧電極と接地電極間に電圧を印加して前記空隙部内に流
通させた原料ガス中にオゾンを発生させる無声放電式の
オゾン発生装置において、 （１）前記誘電体の他方の面に、高誘電率材の溶射被膜
層から成る微細凹凸層を設けたことを特徴とし、 （２）前記高誘電率材の溶射被膜層は、ＢａＴｉＯ 4 又
はＡｌ 2 Ｏ 3 から成ることを特徴とし、 （３）前記高誘電率材の溶射被膜層は、ＴｉＯ 2 の成分
割合が１０％以下のＡｌ 2 Ｏ 3 −ＴｉＯ 2 から成るか、又
はＡｌの成分割合が１０％以下のＡｌ 2 Ｏ 3 −Ａｌから成
るか、又はＮｉの成分割合が１０％以下のＡｌ 2 Ｏ 3 −Ｎ
ｉから成ることを特徴とし、 （４）前記誘電体の他方の面に、導電性の薄肉被膜層を
設けたことを特徴とし、 （５）前記導電性の薄肉被膜層の厚さは１０±５μｍ以
下であることを特徴とし、 （６）前記導電性の薄肉被膜層はＡｌから成ることを特
徴とし、 （７） 前記導電性の薄肉被膜層は溶射によるか、又はス
パッタリングによるか、又は蒸着法により形成されてい
ることを特徴としている。
電圧電極が設けられた誘電体と、該誘電体の他方の面に
空隙部を介して並設された接地電極とを備え、前記高電
圧電極と接地電極間に電圧を印加して前記空隙部内に流
通させた原料ガス中にオゾンを発生させる無声放電式の
オゾン発生装置において、 （１）前記誘電体の他方の面に、高誘電率材の溶射被膜
層から成る微細凹凸層を設けたことを特徴とし、 （２）前記高誘電率材の溶射被膜層は、ＢａＴｉＯ 4 又
はＡｌ 2 Ｏ 3 から成ることを特徴とし、 （３）前記高誘電率材の溶射被膜層は、ＴｉＯ 2 の成分
割合が１０％以下のＡｌ 2 Ｏ 3 −ＴｉＯ 2 から成るか、又
はＡｌの成分割合が１０％以下のＡｌ 2 Ｏ 3 −Ａｌから成
るか、又はＮｉの成分割合が１０％以下のＡｌ 2 Ｏ 3 −Ｎ
ｉから成ることを特徴とし、 （４）前記誘電体の他方の面に、導電性の薄肉被膜層を
設けたことを特徴とし、 （５）前記導電性の薄肉被膜層の厚さは１０±５μｍ以
下であることを特徴とし、 （６）前記導電性の薄肉被膜層はＡｌから成ることを特
徴とし、 （７） 前記導電性の薄肉被膜層は溶射によるか、又はス
パッタリングによるか、又は蒸着法により形成されてい
ることを特徴としている。
【００１１】
【作用】（１）請求項１〜請求項６に記載の発明におい
て、前記誘電体の他方の面に設けられた被膜の表面は微
細な凹凸構造をしているため、誘電体の表面積が増えた
ことになる。また前記微細凹凸層が、ＴｉＯ 2 の成分割
合が１０％以下のＡｌ2Ｏ3−ＴｉＯ2から成るか、又は
Ａｌの成分割合が１０％以下のＡｌ2Ｏ3−Ａｌから成る
か、又はＮｉの成分割合が１０％以下のＡｌ2Ｏ3−Ｎｉ
から成る溶射被膜層である場合も同様に誘電体表面積が
増えたことになる。
て、前記誘電体の他方の面に設けられた被膜の表面は微
細な凹凸構造をしているため、誘電体の表面積が増えた
ことになる。また前記微細凹凸層が、ＴｉＯ 2 の成分割
合が１０％以下のＡｌ2Ｏ3−ＴｉＯ2から成るか、又は
Ａｌの成分割合が１０％以下のＡｌ2Ｏ3−Ａｌから成る
か、又はＮｉの成分割合が１０％以下のＡｌ2Ｏ3−Ｎｉ
から成る溶射被膜層である場合も同様に誘電体表面積が
増えたことになる。
【００１２】このため電子が分散堆積する箇所が多くな
って、電極と誘電体との間に発生するストリーマ状放電
柱の数が増加する。これによって電子と酸素分子との衝
突確率が向上し、投入電力量に対するオゾン発生量は増
加する。
って、電極と誘電体との間に発生するストリーマ状放電
柱の数が増加する。これによって電子と酸素分子との衝
突確率が向上し、投入電力量に対するオゾン発生量は増
加する。
【００１３】また誘電体自身の大きさを変えずに誘電体
表面積を増やすことができるので、装置の大型化を防ぐ
ことができる。
表面積を増やすことができるので、装置の大型化を防ぐ
ことができる。
【００１４】（２）請求項７〜請求項１２に記載の発明
において、誘電体の他方の面に導電性の薄肉被膜層を設
けているので、誘電体と接地電極の間で発生する微小な
ストリーマ状放電柱の発生位置は、誘電体表面に固定さ
れることなく、ランダムに移動する。このため印加電圧
が正の時に生じる放電によって電子が誘電体表面に分散
して堆積する箇所が多くなり、ストリーマ状放電柱の数
が増加する。これによって電子と酸素分子との衝突確率
が向上し、投入電力量に対するオゾン発生量は増加す
る。
において、誘電体の他方の面に導電性の薄肉被膜層を設
けているので、誘電体と接地電極の間で発生する微小な
ストリーマ状放電柱の発生位置は、誘電体表面に固定さ
れることなく、ランダムに移動する。このため印加電圧
が正の時に生じる放電によって電子が誘電体表面に分散
して堆積する箇所が多くなり、ストリーマ状放電柱の数
が増加する。これによって電子と酸素分子との衝突確率
が向上し、投入電力量に対するオゾン発生量は増加す
る。
【００１５】また誘電体自身の大きさを変えずに誘電体
表面積を増やすことができるので、装置の大型化を防ぐ
ことができる。
表面積を増やすことができるので、装置の大型化を防ぐ
ことができる。
【００１６】
【実施例】（１）以下、図面を参照しながら本発明の一
実施例を説明する。まず、本発明に関連する参考例を図
１及び図２とともに説明する。オゾンをより多く発生さ
せてオゾン生成効率を向上させるには電子とＯ2分子と
が衝突する確率を上げる必要がある。そのためには発生
するストリーマ状放電柱の数を増やすことが重要にな
る。
実施例を説明する。まず、本発明に関連する参考例を図
１及び図２とともに説明する。オゾンをより多く発生さ
せてオゾン生成効率を向上させるには電子とＯ2分子と
が衝突する確率を上げる必要がある。そのためには発生
するストリーマ状放電柱の数を増やすことが重要にな
る。
【００１７】ストリーマ状放電柱を増やすには、誘電体
の表面積を増大させることによって、印加電圧が正の時
に生じる放電により、電子が誘電体表面に分散して堆積
する箇所が多くなるようにすれば良い。しかし機器のス
ペースの関係上誘電体を大きくすることはできない。従
って誘電体の大きさを変えずに表面積を増やすために、
図１に示したように誘電体表面に微細な凹凸を設けた。
の表面積を増大させることによって、印加電圧が正の時
に生じる放電により、電子が誘電体表面に分散して堆積
する箇所が多くなるようにすれば良い。しかし機器のス
ペースの関係上誘電体を大きくすることはできない。従
って誘電体の大きさを変えずに表面積を増やすために、
図１に示したように誘電体表面に微細な凹凸を設けた。
【００１８】図１において（ａ）は放電管の断面、
（ｂ）は誘電体管の構造を示している。１４は一端が閉
塞され他端が開放された円筒の誘電体管であり、例えば
ガラス管で構成されている。誘電体管１４の内壁面には
高電圧電極１が設けられている。誘電体管１４の同心円
外周には空隙部（無声放電部）３を介して接地電極２が
並設されている。５は高電圧電極１と接地電極２の間に
所定の高電圧を印加する高電圧電源である。
（ｂ）は誘電体管の構造を示している。１４は一端が閉
塞され他端が開放された円筒の誘電体管であり、例えば
ガラス管で構成されている。誘電体管１４の内壁面には
高電圧電極１が設けられている。誘電体管１４の同心円
外周には空隙部（無声放電部）３を介して接地電極２が
並設されている。５は高電圧電極１と接地電極２の間に
所定の高電圧を印加する高電圧電源である。
【００１９】１５は誘電体管１４の外壁面に設けられた
微細凹凸層である。この凹凸層１５は誘電体表面に例え
ばサンドブラスト加工を施して設けられており、その凹
凸度は次の表１に示すとおりである。
微細凹凸層である。この凹凸層１５は誘電体表面に例え
ばサンドブラスト加工を施して設けられており、その凹
凸度は次の表１に示すとおりである。
【００２０】
【表１】
【００２１】図１のように誘電体の表面に微細な凹凸を
設けたオゾン発生電極を用いた場合の誘電体の単位面積
当たりの放電電力に対するオゾン発生量の関係を図２に
示す。図２における各曲線は表１の各参考例１〜３によ
る放電電力とオゾン発生量の関係を示している。図２に
よれば誘電体表面に微細な凹凸を設けることによりオゾ
ン発生量が増加するのが判る。
設けたオゾン発生電極を用いた場合の誘電体の単位面積
当たりの放電電力に対するオゾン発生量の関係を図２に
示す。図２における各曲線は表１の各参考例１〜３によ
る放電電力とオゾン発生量の関係を示している。図２に
よれば誘電体表面に微細な凹凸を設けることによりオゾ
ン発生量が増加するのが判る。
【００２２】これは誘電体の表面に凹凸を設けた形状と
することにより、誘電体表面積が増えるために電極と誘
電体との間に発生するストリーマ状放電柱の数を増やす
ことができ、その結果電子とＯ2分子との衝突確率が向
上したため投入電力量に対するオゾン発生量が増加した
ものである。
することにより、誘電体表面積が増えるために電極と誘
電体との間に発生するストリーマ状放電柱の数を増やす
ことができ、その結果電子とＯ2分子との衝突確率が向
上したため投入電力量に対するオゾン発生量が増加した
ものである。
【００２３】（２）次に請求項１〜請求項３に記載の発
明の実施例を説明する。本発明では誘電体の大きさを変
えずに表面積を増やすために、図３のように誘電体表面
に溶射によって被膜を作製した。図３において２５は誘
電体管１４の外壁面に溶射によって設けられた溶射被膜
層であり、その他の部分については図１と同一に構成さ
れている。溶射被膜層２５の表面は微細な凹凸構造をし
ているため誘電体の表面積が増えた形となる。
明の実施例を説明する。本発明では誘電体の大きさを変
えずに表面積を増やすために、図３のように誘電体表面
に溶射によって被膜を作製した。図３において２５は誘
電体管１４の外壁面に溶射によって設けられた溶射被膜
層であり、その他の部分については図１と同一に構成さ
れている。溶射被膜層２５の表面は微細な凹凸構造をし
ているため誘電体の表面積が増えた形となる。
【００２４】この溶射被膜層２５は、溶射に用いる材料
の粒度分布を次の表２のように変えることにより、溶射
後の表面の凹凸状態が決まる。
の粒度分布を次の表２のように変えることにより、溶射
後の表面の凹凸状態が決まる。
【００２５】
【表２】
【００２６】図３のように誘電体の表面に、微細な凹凸
を有するＢａＴｉＯ4又はＡｌ2Ｏ3の溶射被膜層２５を
設けたオゾン発生電極を用いた場合の、誘電体の単位面
積当たりの放電電力に対するオゾン発生量の関係を図４
に示す。図４における各曲線は表２の各実施例１〜４に
よる放電電力とオゾン発生量の関係を示している。図４
によれば誘電体表面に微細な凹凸を設けることによりオ
ゾン発生量が増加するのが判る。またＢａＴｉＯ4の方
がＡｌ2Ｏ3より誘電率が高いことより、誘電率の大きい
材料を誘電体表面に溶射した場合（実施例１，２，３）
ほど、オゾンの発生量がより多いのが判る。
を有するＢａＴｉＯ4又はＡｌ2Ｏ3の溶射被膜層２５を
設けたオゾン発生電極を用いた場合の、誘電体の単位面
積当たりの放電電力に対するオゾン発生量の関係を図４
に示す。図４における各曲線は表２の各実施例１〜４に
よる放電電力とオゾン発生量の関係を示している。図４
によれば誘電体表面に微細な凹凸を設けることによりオ
ゾン発生量が増加するのが判る。またＢａＴｉＯ4の方
がＡｌ2Ｏ3より誘電率が高いことより、誘電率の大きい
材料を誘電体表面に溶射した場合（実施例１，２，３）
ほど、オゾンの発生量がより多いのが判る。
【００２７】これは誘電体の表面に誘電率の大きい材料
を溶射して凹凸を設けた形状とすることにより、誘電体
表面積が増えるために電極と誘電体との間に発生するス
トリーマ状放電柱の数を増やすことができ、その結果電
子とＯ2分子との衝突確率が向上したため投入電力量に
対するオゾン発生量が増加したものである。
を溶射して凹凸を設けた形状とすることにより、誘電体
表面積が増えるために電極と誘電体との間に発生するス
トリーマ状放電柱の数を増やすことができ、その結果電
子とＯ2分子との衝突確率が向上したため投入電力量に
対するオゾン発生量が増加したものである。
【００２８】（３）次に請求項４に記載の発明の実施例
を説明する。本発明では前記図３の溶射被膜層２５の溶
射に用いる材料の成分割合を次の表３のように変えて実
施した。
を説明する。本発明では前記図３の溶射被膜層２５の溶
射に用いる材料の成分割合を次の表３のように変えて実
施した。
【００２９】
【表３】
【００３０】表３のように誘電体の表面に微細な凹凸を
有するＡｌ2Ｏ3−ＴｉＯ2又はＡｌ2Ｏ3の溶射被膜層を
設けたオゾン発生電極を用いた場合の、誘電体の単位面
積当たりの放電電力に対するオゾン発生量の関係を図５
に示す。図５における各曲線は表３の各実施例５〜７及
び参考例４、５による放電電力とオゾン発生量の関係を
示している。図５によれば誘電体表面に微細な凹凸を設
けることにより、Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＯ2の方がＡｌ2Ｏ3よ
り誘電率が多少高くなる効果も加わってＴｉＯ2の割合
が１０％程度以下（実施例５，６）であればオゾンの発
生量が増加するのが判る。しかし、ＴｉＯ2の割合が１
０％を越える（参考例４，５）ようになるとＡｌ2Ｏ3−
ＴｉＯ2の抵抗値が低下してくるため、逆にオゾンの発
生量が減少してくる。
有するＡｌ2Ｏ3−ＴｉＯ2又はＡｌ2Ｏ3の溶射被膜層を
設けたオゾン発生電極を用いた場合の、誘電体の単位面
積当たりの放電電力に対するオゾン発生量の関係を図５
に示す。図５における各曲線は表３の各実施例５〜７及
び参考例４、５による放電電力とオゾン発生量の関係を
示している。図５によれば誘電体表面に微細な凹凸を設
けることにより、Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＯ2の方がＡｌ2Ｏ3よ
り誘電率が多少高くなる効果も加わってＴｉＯ2の割合
が１０％程度以下（実施例５，６）であればオゾンの発
生量が増加するのが判る。しかし、ＴｉＯ2の割合が１
０％を越える（参考例４，５）ようになるとＡｌ2Ｏ3−
ＴｉＯ2の抵抗値が低下してくるため、逆にオゾンの発
生量が減少してくる。
【００３１】これは誘電体の表面に誘電率の大きい材料
を溶射して凹凸を設けた形状とすることにより、誘電体
表面積が増えるために電極と誘電体との間に発生するス
トリーマ状放電柱の数を増やすことができ、その結果電
子とＯ2分子との衝突確率が向上したため投入電力量に
対するオゾン発生量が増加したものである。
を溶射して凹凸を設けた形状とすることにより、誘電体
表面積が増えるために電極と誘電体との間に発生するス
トリーマ状放電柱の数を増やすことができ、その結果電
子とＯ2分子との衝突確率が向上したため投入電力量に
対するオゾン発生量が増加したものである。
【００３２】（４）次に請求項５に記載の発明の実施例
を説明する。本発明では前記図３の溶射被膜層２５の溶
射に用いる材料の成分割合を次の表４のように変えて実
施した。
を説明する。本発明では前記図３の溶射被膜層２５の溶
射に用いる材料の成分割合を次の表４のように変えて実
施した。
【００３３】
【表４】
【００３４】表４のように誘電体の表面に微細な凹凸を
有するＡｌ2Ｏ3−Ａｌ又はＡｌ2Ｏ3の溶射被膜層を設け
たオゾン発生電極を用いた場合の、誘電体の単位面積当
たりの放電電力に対するオゾン発生量の関係を図６に示
す。図６における各曲線は表４の各実施例７〜９及び参
考例６、７による放電電力とオゾン発生量の関係を示し
ている。図６によれば誘電体表面に微細な凹凸を設ける
ことにより、Ａｌ2Ｏ3−Ａｌの方がＡｌ2Ｏ3より誘電率
が多少高くなる効果も加わってＡｌの割合が１０％程度
以下（実施例８，９）であればオゾンの発生量が増加す
るのが判る。しかし、Ａｌの割合が１０％を越える（参
考例６、７）ようになるとＡｌ2Ｏ3−Ａｌの抵抗値が低
下してくるため、逆にオゾンの発生量が減少してくる。
有するＡｌ2Ｏ3−Ａｌ又はＡｌ2Ｏ3の溶射被膜層を設け
たオゾン発生電極を用いた場合の、誘電体の単位面積当
たりの放電電力に対するオゾン発生量の関係を図６に示
す。図６における各曲線は表４の各実施例７〜９及び参
考例６、７による放電電力とオゾン発生量の関係を示し
ている。図６によれば誘電体表面に微細な凹凸を設ける
ことにより、Ａｌ2Ｏ3−Ａｌの方がＡｌ2Ｏ3より誘電率
が多少高くなる効果も加わってＡｌの割合が１０％程度
以下（実施例８，９）であればオゾンの発生量が増加す
るのが判る。しかし、Ａｌの割合が１０％を越える（参
考例６、７）ようになるとＡｌ2Ｏ3−Ａｌの抵抗値が低
下してくるため、逆にオゾンの発生量が減少してくる。
【００３５】これは誘電体の表面に誘電率の大きい材料
を溶射して凹凸を設けた形状とすることにより、誘電体
表面積が増えるために電極と誘電体との間に発生するス
トリーマ状放電柱の数を増やすことができ、その結果電
子とＯ2分子との衝突確率が向上したため投入電力量に
対するオゾン発生量が増加したものである。
を溶射して凹凸を設けた形状とすることにより、誘電体
表面積が増えるために電極と誘電体との間に発生するス
トリーマ状放電柱の数を増やすことができ、その結果電
子とＯ2分子との衝突確率が向上したため投入電力量に
対するオゾン発生量が増加したものである。
【００３６】（５）次に請求項６に記載の発明の実施例
を説明する。本発明では前記図３の溶射被膜層２５の溶
射に用いる材料の成分割合を次の表５のように変えて実
施した。
を説明する。本発明では前記図３の溶射被膜層２５の溶
射に用いる材料の成分割合を次の表５のように変えて実
施した。
【００３７】
【表５】
【００３８】表５のように誘電体の表面に微細な凹凸を
有するＡｌ2Ｏ3−Ｎｉ又はＡｌ2Ｏ3の溶射被膜層を設け
たオゾン発生電極を用いた場合の、誘電体の単位面積当
たりの放電電力に対するオゾン発生量の関係を図７に示
す。図７における各曲線は表５の各実施例７、１０、１
１及び参考例８、９による放電電力とオゾン発生量の関
係を示している。図７によれば誘電体表面に微細な凹凸
を設けることにより、Ａｌ2Ｏ3−Ｎｉの方がＡｌ2Ｏ3よ
り誘電率が多少高くなる効果も加わってＮｉの割合が１
０％程度以下（実施例１０，１１）であればオゾンの発
生量が増加するのが判る。しかし、Ｎｉの割合が１０％
を越える（参考例８、９）ようになるとＡｌ2Ｏ3−Ｎｉ
の抵抗値が低下してくるため、逆にオゾンの発生量が減
少してくる。
有するＡｌ2Ｏ3−Ｎｉ又はＡｌ2Ｏ3の溶射被膜層を設け
たオゾン発生電極を用いた場合の、誘電体の単位面積当
たりの放電電力に対するオゾン発生量の関係を図７に示
す。図７における各曲線は表５の各実施例７、１０、１
１及び参考例８、９による放電電力とオゾン発生量の関
係を示している。図７によれば誘電体表面に微細な凹凸
を設けることにより、Ａｌ2Ｏ3−Ｎｉの方がＡｌ2Ｏ3よ
り誘電率が多少高くなる効果も加わってＮｉの割合が１
０％程度以下（実施例１０，１１）であればオゾンの発
生量が増加するのが判る。しかし、Ｎｉの割合が１０％
を越える（参考例８、９）ようになるとＡｌ2Ｏ3−Ｎｉ
の抵抗値が低下してくるため、逆にオゾンの発生量が減
少してくる。
【００３９】これは誘電体の表面に誘電率の大きい材料
を溶射して凹凸を設けた形状とすることにより、誘電体
表面積が増えるために電極と誘電体との間に発生するス
トリーマ状放電柱の数を増やすことができ、その結果電
子とＯ2分子との衝突確率が向上したため投入電力量に
対するオゾン発生量が増加したものである。
を溶射して凹凸を設けた形状とすることにより、誘電体
表面積が増えるために電極と誘電体との間に発生するス
トリーマ状放電柱の数を増やすことができ、その結果電
子とＯ2分子との衝突確率が向上したため投入電力量に
対するオゾン発生量が増加したものである。
【００４０】（６）次に請求項７〜請求項１２に記載の
発明の実施例を説明する。オゾンをより多く発生させて
オゾン生成効率を向上させるには、前述したように電子
とＯ2分子とが衝突する確率を上げる必要がある。その
ためには発生するストリーマ状放電柱の数を増やすこと
が重要になる。ストリーマ状放電柱を増やすには、誘電
体と接地電極の間で発生する微小なストリーマ状放電柱
の発生位置が誘電体表面で固定されずに、ランダムに移
動するようにさせることによって印加電圧が正の時に生
じる放電により、電子が誘電体表面に分散して堆積する
箇所が多くなるようにすれば良い。
発明の実施例を説明する。オゾンをより多く発生させて
オゾン生成効率を向上させるには、前述したように電子
とＯ2分子とが衝突する確率を上げる必要がある。その
ためには発生するストリーマ状放電柱の数を増やすこと
が重要になる。ストリーマ状放電柱を増やすには、誘電
体と接地電極の間で発生する微小なストリーマ状放電柱
の発生位置が誘電体表面で固定されずに、ランダムに移
動するようにさせることによって印加電圧が正の時に生
じる放電により、電子が誘電体表面に分散して堆積する
箇所が多くなるようにすれば良い。
【００４１】そこで本発明では誘電体表面へＡｌ等の導
電性の物質をコーティングすることによりその効果を検
証した。すなわち図８に示すように誘電体表面に溶射に
よって厚さの異なるコーティング被膜層３５を作製し
た。尚図８において図３と同一部分は同一符号をもって
示している。この場合溶射用のＡｌ材料は粒度分布が１
０μｍ以下のものを使用し、コーティング被膜層３５の
厚さは表６のように変えて実施した。
電性の物質をコーティングすることによりその効果を検
証した。すなわち図８に示すように誘電体表面に溶射に
よって厚さの異なるコーティング被膜層３５を作製し
た。尚図８において図３と同一部分は同一符号をもって
示している。この場合溶射用のＡｌ材料は粒度分布が１
０μｍ以下のものを使用し、コーティング被膜層３５の
厚さは表６のように変えて実施した。
【００４２】
【表６】
【００４３】表６のように誘電体の表面にＡｌの導電性
のコーティング被膜層を設けたオゾン発生電極を用いた
場合の誘電体の単位面積当たりの放電電力に対するオゾ
ン発生量の関係を図９に示す。図９における各曲線は表
６の各実施例１２、１３及び参考例１０〜１２による放
電電力とオゾン発生量の関係を示している。図９によれ
ば誘電体表面に３０±５μｍ以上程度の厚さの導電性被
膜を設ける（参考例１０〜１２）と、被膜を設けない溶
射なしの場合よりオゾン発生量が減少するが、１０±５
μｍ以下程度の厚さの導電性被膜を設ければ（実施例１
２，１３）逆にオゾン発生量が増加するのが判る。
のコーティング被膜層を設けたオゾン発生電極を用いた
場合の誘電体の単位面積当たりの放電電力に対するオゾ
ン発生量の関係を図９に示す。図９における各曲線は表
６の各実施例１２、１３及び参考例１０〜１２による放
電電力とオゾン発生量の関係を示している。図９によれ
ば誘電体表面に３０±５μｍ以上程度の厚さの導電性被
膜を設ける（参考例１０〜１２）と、被膜を設けない溶
射なしの場合よりオゾン発生量が減少するが、１０±５
μｍ以下程度の厚さの導電性被膜を設ければ（実施例１
２，１３）逆にオゾン発生量が増加するのが判る。
【００４４】これは誘電体の表面に１０±５μｍ以下程
度の厚さの導電性のコーティング被膜層を設けることに
より、誘電体と接地電極の間で発生する微小なストリー
マ状放電柱の発生位置が誘電体表面で固定されずにラン
ダムに移動するようになり、印加電圧が正の時に生じる
放電によって電子が誘電体表面に分散して堆積する箇所
が多くなるためにストリーマ状放電柱の数を増やすこと
ができ、その結果電子とＯ2分子との衝突確率が向上し
たため投入電力量に対するオゾン発生量を増加させるこ
とができたものである。
度の厚さの導電性のコーティング被膜層を設けることに
より、誘電体と接地電極の間で発生する微小なストリー
マ状放電柱の発生位置が誘電体表面で固定されずにラン
ダムに移動するようになり、印加電圧が正の時に生じる
放電によって電子が誘電体表面に分散して堆積する箇所
が多くなるためにストリーマ状放電柱の数を増やすこと
ができ、その結果電子とＯ2分子との衝突確率が向上し
たため投入電力量に対するオゾン発生量を増加させるこ
とができたものである。
【００４５】尚前記溶射材は、Ａｌに限らず導電性の物
質であれば他の物質でも良い。また、導電性の物質をコ
ーティングして被膜形成するのに溶射以外の例えばスパ
ッタリングや蒸着法などでコーティングしても同様の効
果が得られる。
質であれば他の物質でも良い。また、導電性の物質をコ
ーティングして被膜形成するのに溶射以外の例えばスパ
ッタリングや蒸着法などでコーティングしても同様の効
果が得られる。
【００４６】
【発明の効果】以上のように請求項１〜６に記載の発明
によれば、無声放電式のオゾン発生装置において、誘電
体の他方の面に高誘電率材の溶射被膜層からなる凹凸層
を設けたので、誘電率が向上し、誘電体表面積が増えて
電極、誘電体間に発生するストリーマ状放電柱の数が増
え、電子と酸素分子の衝突確率が高くなり、投入電力量
に対するオゾン発生量が増加する。
によれば、無声放電式のオゾン発生装置において、誘電
体の他方の面に高誘電率材の溶射被膜層からなる凹凸層
を設けたので、誘電率が向上し、誘電体表面積が増えて
電極、誘電体間に発生するストリーマ状放電柱の数が増
え、電子と酸素分子の衝突確率が高くなり、投入電力量
に対するオゾン発生量が増加する。
【００４７】
【００４８】また請求項７〜１２に記載の発明によれ
ば、誘電体の他方の面に、導電性の薄肉被膜層を設けた
ので、誘電体と接地電極の間で発生する微小なストリー
マ状放電柱の発生位置が誘電体表面で固定されずにラン
ダムに移動するようになり、電子が誘電体表面に分散し
て堆積する箇所が多くなるためにストリーマ状放電柱の
数が増え、電子と酸素分子の衝突確率が高くなり、投入
電力量に対するオゾン発生量が増加する。
ば、誘電体の他方の面に、導電性の薄肉被膜層を設けた
ので、誘電体と接地電極の間で発生する微小なストリー
マ状放電柱の発生位置が誘電体表面で固定されずにラン
ダムに移動するようになり、電子が誘電体表面に分散し
て堆積する箇所が多くなるためにストリーマ状放電柱の
数が増え、電子と酸素分子の衝突確率が高くなり、投入
電力量に対するオゾン発生量が増加する。
【００４９】さらに請求項１〜請求項１２に記載の発明
によれば、誘電体の大きさを増大させることなくオゾン
発生量を増やすことができる。
によれば、誘電体の大きさを増大させることなくオゾン
発生量を増やすことができる。
【図１】本発明に関連する参考例としてのオゾン発生装
置で用いる放電管の概略を示し、（ａ）は放電管断面
図、（ｂ）は誘電体管構造図。
置で用いる放電管の概略を示し、（ａ）は放電管断面
図、（ｂ）は誘電体管構造図。
【図２】本発明に関連する各参考例の単位面積当たりの
放電電力とオゾン発生量の関係を表す特性図。
放電電力とオゾン発生量の関係を表す特性図。
【図３】請求項１の発明のオゾン発生装置で用いる放電
管の概略を示し、（ａ）は放電管断面図、（ｂ）は誘電
体管構造図。
管の概略を示し、（ａ）は放電管断面図、（ｂ）は誘電
体管構造図。
【図４】請求項１〜請求項３の発明の各実施例の単位面
積当たりの放電電力とオゾン発生量の関係を表す特性
図。
積当たりの放電電力とオゾン発生量の関係を表す特性
図。
【図５】請求項４の発明の各実施例の単位面積当たりの
放電電力とオゾン発生量の関係を表す特性図。
放電電力とオゾン発生量の関係を表す特性図。
【図６】請求項５の発明の各実施例の単位面積当たりの
放電電力とオゾン発生量の関係を表す特性図。
放電電力とオゾン発生量の関係を表す特性図。
【図７】請求項６の発明の各実施例の単位面積当たりの
放電電力とオゾン発生量の関係を表す特性図。
放電電力とオゾン発生量の関係を表す特性図。
【図８】請求項７の発明のオゾン発生装置で用いる放電
管の概略を示し、（ａ）は放電管断面図、（ｂ）は誘電
体管構造図。
管の概略を示し、（ａ）は放電管断面図、（ｂ）は誘電
体管構造図。
【図９】請求項７の発明の各実施例の単位面積当たりの
放電電力とオゾン発生量の関係を表す特性図。
放電電力とオゾン発生量の関係を表す特性図。
【図１０】無声放電法によるオゾン生成の概要を示す説
明図。
明図。
【図１１】無声放電法によるオゾン生成の原理を示す説
明図。
明図。
１…高電圧電極
２…接地電極
３…空隙部
４…誘電体
５…高電圧電源
１４…誘電体管
１５…微細凹凸層
２５…溶射被膜層
３５…コーティング被膜層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭63−291803（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−33405（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−184915（ＪＰ，Ａ)
特開 昭55−109206（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C01B 13/11
Claims (12)
- 【請求項１】 一方の面に高電圧電極が設けられた誘電
体と、該誘電体の他方の面に空隙部を介して並設された
接地電極とを備え、前記高電圧電極と接地電極間に電圧
を印加して前記空隙部内に流通させた原料ガス中にオゾ
ンを発生させる無声放電式のオゾン発生装置において、
前記誘電体の他方の面に、高誘電率材の溶射被膜層から
成る微細凹凸層を設けたことを特徴とするオゾン発生装
置。 - 【請求項２】 前記高誘電率材の溶射被膜層は、ＢａＴ
ｉＯ 4 から成ることを特徴とする請求項１に記載のオゾ
ン発生装置。 - 【請求項３】 前記高誘電率材の溶射被膜層は、Ａｌ 2
Ｏ 3 から成ることを特徴とする請求項１に記載のオゾン
発生装置。 - 【請求項４】 前記高誘電率材の溶射被膜層は、ＴｉＯ
2 の成分割合が１０％以下のＡｌ 2 Ｏ 3 −ＴｉＯ 2 から成る
ことを特徴とする請求項１に記載のオゾン発生装置。 - 【請求項５】 前記高誘電率材の溶射被膜層は、Ａｌの
成分割合が１０％以下のＡｌ 2 Ｏ 3 −Ａｌから成ることを
特徴とする請求項１に記載のオゾン発生装置。 - 【請求項６】 前記高誘電率材の溶射被膜層は、Ｎｉの
成分割合が１０％以下のＡｌ 2 Ｏ 3 −Ｎｉから成ることを
特徴とする請求項１に記載のオゾン発生装置。 - 【請求項７】 一方の面に高電圧電極が設けられた誘電
体と、該誘電体の他方の面に空隙部を介して並設された
接地電極とを備え、前記高電圧電極と接地電極間に電圧
を印加して前記空隙部内に流通させた原料ガス中にオゾ
ンを発生させる無声放電式のオゾン発生装置において、
前記誘電体の他方の面に、導電性の薄肉被膜層を設けた
ことを特徴とするオゾン発生装置。 - 【請求項８】 前記導電性の薄肉被膜層の厚さは１０±
５μｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載のオ
ゾン発生装置。 - 【請求項９】 前記導電性の薄肉被膜層はＡｌから成る
ことを特徴とする請求項７又は８に記載のオゾン発生装
置。 - 【請求項１０】 前記導電性の薄肉被膜層は溶射により
形成されていることを特徴とする請求項７又は８又は９
に記載のオゾン発生装置。 - 【請求項１１】 前記導電性の薄肉被膜層はスパッタリ
ングにより形成されて いることを特徴とする請求項７又
は８又は９に記載のオゾン発生装置。 - 【請求項１２】 前記導電性の薄肉被膜層は蒸着法によ
り形成されていることを特徴とする請求項７又は８又は
９に 記載のオゾン発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03665094A JP3417037B2 (ja) | 1993-08-31 | 1994-03-08 | オゾン発生装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5-215552 | 1993-08-31 | ||
| JP21555293 | 1993-08-31 | ||
| JP03665094A JP3417037B2 (ja) | 1993-08-31 | 1994-03-08 | オゾン発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07118001A JPH07118001A (ja) | 1995-05-09 |
| JP3417037B2 true JP3417037B2 (ja) | 2003-06-16 |
Family
ID=26375727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03665094A Expired - Fee Related JP3417037B2 (ja) | 1993-08-31 | 1994-03-08 | オゾン発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3417037B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW200528390A (en) * | 2004-02-25 | 2005-09-01 | Toshiba Mitsubishi Elec Inc | Apparatus and method of producing ozone gas |
| JP2008285408A (ja) * | 2008-07-03 | 2008-11-27 | Sumitomo Precision Prod Co Ltd | オゾン発生方法 |
-
1994
- 1994-03-08 JP JP03665094A patent/JP3417037B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07118001A (ja) | 1995-05-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lin et al. | A map of control for cold atmospheric plasma jets: From physical mechanisms to optimizations | |
| Yang et al. | Plasma discharge in liquid: water treatment and applications | |
| Lee et al. | Modelling of atmospheric pressure plasmas for biomedical applications | |
| US20080056934A1 (en) | Diffusive plasma air treatment and material processing | |
| JPH07176399A (ja) | プラズマ処理装置 | |
| US7601970B2 (en) | Alternating current negative ion and silver ion generator | |
| Kwon et al. | Charge neutralization of submicron aerosols using surface-discharge microplasma | |
| Lu et al. | On the chronological understanding of the homogeneous dielectric barrier discharge | |
| JP3417037B2 (ja) | オゾン発生装置 | |
| El-Zein et al. | The characteristics of dielectric barrier discharge plasma under the effect of parallel magnetic field | |
| US20190287763A1 (en) | Diffusive plasma air treatment and material processing | |
| JP4036600B2 (ja) | プラズマ分解装置及びガスプラズマ分解方法 | |
| KR20170050121A (ko) | 측면 유전체 장벽 방전 전극 구조체 | |
| Fitria et al. | The Effects of Different Electrode Holes on Ozone Generation | |
| JPH08231206A (ja) | オゾン発生装置 | |
| JP3416982B2 (ja) | オゾン発生装置 | |
| JPH08290901A (ja) | オゾン発生装置 | |
| JPH07277707A (ja) | オゾン発生装置 | |
| CHANKUSON et al. | Simulations of high non-uniform electric field in dielectric barrier electrode system | |
| JP3339114B2 (ja) | オゾン発生装置の高電圧電極構造 | |
| JPH0741303A (ja) | オゾン発生装置 | |
| JPH1053404A (ja) | オゾン発生装置 | |
| JPH07237904A (ja) | オゾン発生装置 | |
| Li et al. | A novel diffuse plasma jet without airflow and its application in the real-time surface modification of titanium | |
| JPH07242403A (ja) | オゾン発生装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |