JP4658298B2

JP4658298B2 - オゾン発生装置

Info

Publication number: JP4658298B2
Application number: JP2000274305A
Authority: JP
Inventors: 義正赤塚; 和士田中; 章浩竹内; 俊介細川; 信一三井
Original assignee: Chubu Electric Power Co Inc
Current assignee: Chubu Electric Power Co Inc
Priority date: 2000-09-11
Filing date: 2000-09-11
Publication date: 2011-03-23
Anticipated expiration: 2020-09-11
Also published as: JP2002087804A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、各種排気ガス、排水等の浄化装置及び殺菌装置に使用するオゾンガスを発生するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のオゾン発生装置は、高電圧放電極と面状接地電極の一方又は両方に誘電体を内包せしめ、該両電極をコロナ放電空間を隔てて配置した上、該両電極間に高電圧電源を接続して前記放電空間にコロナ放電を発生させる。そして、該コロナ放電電界中に空気又は酸素からなる原料ガス（以下、「原料ガス」という。）を流通せしめて、それらをオゾンガス化している。
【０００３】
ところが、前記高電圧放電極と面状接地電極との間にコロナ放電電界を発生させる際に、該両電極の一方又は両方に内包された誘電体が高熱を発する。
オゾンは熱によって分解され易く、前記コロナ放電空間で放電化学作用を受けることによって一旦は生成したオゾンガスが、前記誘電体の高熱によって分解されて原の酸素に還元される現象が発生し、全体としてオゾンガスの発生率が低下する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の目的は、コロナ放電電極と接地高圧電源の間に形成された放電空間内で発生したオゾンガスが、前記放電空間に生ずる熱による分解作用を受けて酸素に還元されないようにし、オゾンの発生効率の低下を防止することである。
【０００５】
他の目的は、上記発生したオゾンガスを上記放電空間内から早急に排出すると共に、該放電空間に別の原料ガスを供給して、それをオゾンガス化せしめることにより、全体として、生成オゾンガスの発生効率を積極的に向上することである。
【０００６】
この発明のオゾン発生装置は、函体の一端に原料ガスを導入するガス入口を、他端にオゾンガスを外部に排出するためのガス出口を夫々形成し、該ガス入口とガス出口の間の通路にコロナ放電極と対向電極からなるコロナ放電電極系を設け、該対向電極とコロナ放電極間に極短パルス高圧電源を接続したパルスコロナ放電式オゾン発生装置おいて、前記対向電極が通気性部材で構成した通気性筒状対向電極であり、前記通気性筒状対向電極は冷媒パイプ、又は、円筒又は多角形状の金属材料で構成されており、前記通気性筒状対向電極を冷却するとともに、原料ガスがコロナ放電極を横切るように前記通気性筒状対向電極を介して供給するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図１乃至図４を用いて詳細に説明する。
図１及び図２に示す如く、函体１の一端には、原料ガス１５を導入するガス入口２と、他端に生成オゾンを含むガスを外部に排出するためのガス出口３と、を夫々形成する。
そして、該ガス入口２とガス出口３の間のガス通路４に、コロナ放電極６と、通気性筒状対向電極５からなるコロナ放電極６を配置し、コロナ放電極系７を構成する。
また、該通気性筒状対向電極５を構成する部材の少なくとも一部分を冷媒パイプ８で構成し、さらに、前記コロナ放電極系７を構成する通気性筒状対向電極５とコロナ放電極６との間に極短パルス高圧電源１０を接続する。
【０００８】
これを図２、図３、及び、図４を用いて更に詳しく述べれば、冷媒パイプ８をコイル状に捲いて通気性筒状対向電極５を構成し、該通気性筒状対向電極５の軸心部に直線状のコロナ放電極６を設置して、該直線状のコロナ放電極６と通気性筒状対向電極５の間の空間にコロナ放電電界１１を形成する。
又、該通気性筒状対向電極５を構成するコイル状の冷媒パイプ８のピッチ方向に通気孔１２を形成し、該通気孔１２を介して、前記コロナ放電電界１１と前記ガス通路４を連通させる。
さらにまた、コロナ放電電界１１の一端１１ａと他端１１ｂとを前記ガス通路４に連通させ、前記コイル状の冷媒パイプ８の一端に冷媒入口１３を、他端に冷媒出口１４を夫々形成する。
尚、９は整流板であり、ガス通路４に流入した原料ガス１５を前記コロナ放電電界１１へガイドする。
【０００９】
本実施の形態の作動につき、説明する。
このオゾン発生装置でオゾンを発生させる際は、例えば、ピーク電圧値Ｖｐの立ち上がり時間Ｔｒが５０ナノセカンド以下、パルス幅２００ナノセカンド以下のパルス電圧を発生させる極短パルス高圧電源１０を用いて、前記通気性筒状対向電極５とコロナ放電極６の間にコロナ放電電界１１を発生させる。
そして、該コロナ放電電界１１内に函体１の一端に形成するガス入口２から乾燥した原料ガス１５を供給して、該電界１１の放電化学作用によって該原料ガス１５をオゾンガス化し、そのオゾンガス１６を函体１の他端に形成するガス出口３から外部に排出するものである。
【００１０】
前記ガス入口２から供給した原料ガス１５は、図１及び図２に示す最上段の通気性筒状対向電極５の一側面の通路４から通気孔１２を通って、内側のコロナ放電電界１１に入り、そこから他側面の通路１２を通って通路４に向かって流出し、この間にオゾンガス化される。
前記通路４に流出したオゾン化されたガスは、整流板９に沿って流下し、その後中段の通気性筒状対向電極５及び下段の通気性筒状対向電極５についても、上述と同じ作用を繰り返され、その後、函体１のガス出口３から外部に排出される。
【００１１】
このように構成された本発明では、従来のように、高圧電極と接地電極の一方又は両方が誘電体内に内包されておらず、更に、通気性筒状対向電極５が、コイル状の冷媒パイプ８で構成されており、しかも、その冷媒パイプ８は入口１３から出口１４に向かって流れる冷媒によってその全長に亘って冷却される。
【００１２】
従って、前記コロナ放電電界１１を発生させる際に前記誘電体が発熱する現象が生じないため、この部分の温度上昇に伴うオゾンガス発生効率の低下を防止することができると共に、原料ガス１５及び生成オゾンガス１６を速やかに該筒状電極部で冷却できる。
又、該冷媒パイプ８自体の形状をコイル状としたため、前記コロナ放電電界１１との接触面積を大幅に増やすことができ、冷却効率を向上させることができる。
そのため、コロナ放電電界１１の温度を低温に保持し、該電界１１で発生したオゾンガス１６が高熱によって分解されて原料ガスに還元される恐れがないので、そのことによるオゾンガス１６の発生効率の低下を防止できる。
【００１３】
また、本発明のコロナ放電電界１１は、コイル状冷媒パイプ８で構成された通気性筒状対向電極５の内側に発生し、かつ、該冷媒パイプ８のピッチ方向の通気孔１２を介してガス通路４と互いに連通している。
これにより、該コロナ放電電界１１で発生したオゾンガス１６は、前記通気孔１２を通って前記ガス通路４に流れ出し、また、該オゾンガス１６が流出した他のガス通路４内のオゾンガス１６が他の通気孔１２を通って他の電界１１部分に流入したりする。
従って、前記ガス入口２から供給される原料ガス１５がガス出口３から排出されるまでの間に、通気性筒状対向電極５の内側のコロナ放電電界１１を複数回通過する機会が増加し、オゾンガスの発生効率を積極的に向上することができる。
【００１４】
本発明は上述の通りであるが、これに限定されるものでなく、その発明の範囲内でその構成を部分的に変更したり、或いは付加して実施することが可能である。
例えば、実施形態で示したコイル状の冷媒パイプ８で構成する通気性筒状対向電極５の替わりに、図５及び図６で示すように、互いに対向する複数の平行な冷媒パイプ８を形成し、該冷媒パイプ８と直交する複数枚のガス通路４付フィン１７で結合したものを使用することもできる。
【００１５】
また、図７及び図８に示す如く、通気性筒状対向電極５として、互いに対向する複数枚の平行な冷媒パイプ８の間に内接して固定され、かつ、通気孔１８を穿設した筒状多孔体１９を使用することもできる。
【００１６】
さらに図９及び図１０に示す如く、複数の平行な冷媒パイプ８と互いに隣接し、各冷媒パイプ８の間に形成される長手方向の通気用スリット２０とで通気性筒状対向電極５を構成することも可能である。
【００１７】
また図１〜図４に示すコロナ放電極６の形状は、図１１及び図１２に示す如く、線状のコロナ放電極６を函体１内に配置した複数の碍子２１で張架し、碍管２２を通るリード線２３で極短パルス高圧電線１０と接続しているが、これに限定されるものでない。
例えば図１３及び図１４に示すように、該コロナ放電極６の断面が角形であっても、或いは図１５及び図１６に示す如く、断面が角形の線をさらに捩ってねじり線２４を形成したものでもよく、さらに図１７及び図１８に示すような断面丸形の線に複数のプレート２５を等間隔に固定したもの、及び、図１９、図２０に示す如く、らせん形にしたものを用いたり、或いは、図２１，図２２に示す如く、冷媒パイプ８をらせん状にし、その内側に筒状多孔体１９を接するように設けることも可能である。
【００１８】
さらに図１及び図２では、ガス入口２とガス出口３を函体１の上下両端側に設けて、原料ガス１５を横長の通気性筒状対向電極５の長手方向と交叉する方向に供給している。これを、図２３に示す如く、函体１に対してガス入口及び出口３を竪長の通気性筒状対向電極５の長手方向と交叉する方向に設け、そのガス入口２から該ガス１５を供給し、ガス出口３から排出することも可能である。２６は冷媒供給管である。同図２３中、函体１、通気性筒状対向電極８を金属材料７で構成し、その金属製の函体１にフィン８ａ、軸方向のスリット、又は孔を形成することも可能である。この場合、函体１内の原料ガス１５は粘性流体と考えられるから、この様に構成することによって、ガス通路４の両端における圧力損失を減らすことができる。
【００１９】
尚、図１及び図２１において、ガス入口２及び出口３を各々１箇所ずつ設けたものを記載したが、これを複数箇所設けてもよいことは言うまでもない。
【００２０】
【発明の効果】
この発明は、上述のとおりの構成であり、コロナ放電極と通気性筒状対向電極の間のコロナ放電電界に於いて、通気性筒状対向電極を構成している冷媒パイプ内を通る冷媒により、その通気性筒状対向電極自体をその内側から直接冷却することができる。そのため、コロナ放電電界１１において不可避的に発生する高熱によって、発生したオゾンガスが分解される所謂還元作用が生じるのを防止でき、従って、オゾンガスの発生効率の低下を防止できる。
【００２１】
またガス通路内に通気性部材で構成した通気性筒状接地電極を設けたので、原料ガスがガス入口からガス出口に流れる間に、該通気性筒状接地電極の内側のオゾンガスとその外側の原料ガスとが、該通気性筒状接地電極に設けた通気孔を出入りして互いに入れ替わることができる。
そのため、該接地電極の外側を通る原料ガスもその内側に入り込んで、オゾンガス化できるので、オゾンガスの発生効率を積極的に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示すものであって、図２のI−I線部の縦断面図である。
【図２】図１のII−II線部の断面図である。
【図３】図１の一部分の拡大正面図である。
【図４】図３の側面図である。
【図５】図３の部分の他の実施の形態を示す正面図である。
【図６】図５の側面図である。
【図７】図５の部分の他の実施の形態を示す正面図である。
【図８】図７の側面図である。
【図９】図７の部分の他の実施の形態を示す正面図である。
【図１０】図９の側面図である。
【図１１】図１の一部分の拡大図である。
【図１２】図１の側面図である。
【図１３】図１１の部分の他の実施の形態を示す正面図である。
【図１４】図１３の部分の側面図である。
【図１５】図１３の部分の他の実施の形態を示す正面図である。
【図１６】図１５の側面図である。
【図１７】図１５の部分の他の実施の形態を示す正面図である。
【図１８】図１７の側面図である。
【図１９】図１７の部分の他の実施の形態を示す正面図である。
【図２０】図１９の側面図である。
【図２１】図８の部分の他の実施の形態を示す正面図である。
【図２２】図２１の部分の側面図である。
【図２３】図１の実施の形態と異なる実施の形態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１函体
２ガス入口
３ガス出口
４ガス通路
５通気性筒状対向電極
６コロナ放電極
８冷媒パイプ
１０極短パルス高圧電源
１５原料ガス
１６オゾンガス
１７フィン
１９筒状多孔体
２０スリット
２５プレート

Claims

函体の一端に原料ガスを導入するガス入口を、他端にオゾンガスを外部に排出するためのガス出口を夫々形成し、該ガス入口とガス出口の間の通路にコロナ放電極と対向電極からなるコロナ放電電極系を設け、該対向電極とコロナ放電極間に極短パルス高圧電源を接続したパルスコロナ放電式オゾン発生装置おいて、
前記対向電極が通気性部材で構成した通気性筒状対向電極であり、
前記通気性筒状対向電極は冷媒パイプ、又は、円筒又は多角形状の金属材料で構成されており、
前記通気性筒状対向電極を冷却するとともに、
原料ガスがコロナ放電極を横切るように前記通気性筒状対向電極を介して供給することを特徴とするオゾン発生装置。
前記通気性筒状対向電極が、らせん状に形成した冷媒パイプであることを特徴とする請求項１記載のオゾン発生装置。
前記通気性筒状対向電極が、複数の平行な冷媒パイプであり、該複数の冷媒パイプのそれぞれの間をこれと直交する複数枚のフィンで結合し、該複数のフィンの相互間にガス通路を形成することを特徴とする請求項１記載のオゾン発生装置。
前記通気性筒状対向電極を、複数の平行な冷媒パイプとそれらの冷媒パイプの間に内接
して固定した筒状多孔体とで形成することを特徴とする請求項１記載のオゾン発生装置。
前記冷媒パイプをらせん状に形成した通気性筒状対向電極の内側に、筒状多孔体を接するように固定することを特徴とする請求項２記載のオゾン発生装置。
前記通気性筒状対向電極を、複数の平行な冷媒パイプと、各冷媒パイプの間に形成する
長手方向のスリットとで構成することを特徴とする請求項１記載のオゾン発生装置。
前記筐体に、軸方向のスリット又は孔のガス通気路を形成することを特徴とする請求項１記載のオゾン発生装置。
前記筐体に、風冷フィンを設けることを特徴とする請求項１記載のオゾン発生装置。
前記筐体に冷媒供給管を取り付けることを特徴とする請求項１記載のオゾン発生装置。
コロナ放電極を、直線に形成することを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載のオゾン発生装置。
直線状のコロナ放電極の周囲に、複数のプレートを間隙を隔てて設けてコロナ放電極とすることを特徴とする請求項１０記載のオゾン発生装置。
コロナ放電極をらせん状に形成することを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載のオゾン発生装置。