JP5802579B2

JP5802579B2 - オゾン発生装置

Info

Publication number: JP5802579B2
Application number: JP2012052907A
Authority: JP
Inventors: 納田　和彦; 和彦納田; 橋本　美智子; 美智子橋本; 竜太郎牧瀬; 可南子中嶋
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2012-03-09
Filing date: 2012-03-09
Publication date: 2015-10-28
Anticipated expiration: 2032-03-09
Also published as: JP2013184874A

Description

本発明の実施形態は、オゾン発生装置に関する。

近年、オゾンを発生することが可能なオゾン発生装置が知られている。一般に、オゾン発生装置においては、接地電極及び高圧電極が１対となって放電電極を構成し、その間にスペーサを挿入することにより微小な放電ギャップを形成する。

そして、両電極間の放電ギャップにオゾン原料ガスを流し、当該両電極間に高電圧を印加することにより放電ギャップに無声放電が発生し、当該無声放電によりオゾン化ガスが生成される。

このようなオゾン発生装置においては、金属膜と給電子の接触により電源が供給される。

ここで、図７は、従来のオゾン発生装置の構成を示す断面図である。図７に示すように、オゾン発生装置は、酸素を含むオゾン原料ガスのガス入口１ａとオゾン化ガスのガス出口１ｂとが設けられた気密容器１を備える。この気密容器１内には、筒状の高圧電極２と、当該高圧電極２を包囲するように設けられた筒状の接地電位の金属電極３が備えられている。

高圧電極２の内面には、ステンレスまたはニッケル等の金属材料を蒸着またはメッキさせた厚さ０．数μｍ〜数十μｍの金属膜４が設けられている。

そして、この金属膜４の内面には、弾性体金属からなる給電子５が挿入される。この給電子５は、気密容器１の側壁に固定されたブッシング６を介して高電圧の電源７に接続される。

また、高圧電極２と金属電極３の間にはスペーサ８が介在されており、両電極２及び３間の放電ギャップ長が例えば０．数ｍｍに保たれるように構成されている。なお、放電時の発熱を抑えるために、金属電極に対しては必要に応じて冷却が行われる。

一般的には、上記したような構成のオゾン発生装置を用いることによって、オゾン（オゾン化ガス）を発生することができる。

特開２００６−２４８８４４号公報特開２０１０−２１５４４８号公報

ところで、上記した給電子には例えば馬蹄形状のものや螺旋状のものなど種々の形状のものがあるが、当該給電子と金属膜との接触が不均一である場合においては、金属膜に高電圧を印加した際に接触抵抗の増加による放電ロスが生じ、高濃度・高収率のオゾンが得られない場合がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、金属膜と給電子とを均一に接触させることが可能なオゾン発生装置を提供することにある。

実施形態に係るオゾン発生装置は、誘電体からなる筒状の高圧電極を具備する。

実施形態に係るオゾン発生装置は、前記高圧電極の内面に形成された金属膜を具備する。

実施形態に係るオゾン発生装置は、電源に接続され、前記金属膜に外周面が接触するように設けられた提灯型形状の給電子を具備する。

さらに、実施形態に係るオゾン発生装置は、前記高圧電極の外側に放電ギャップを介して設けられた接地電極と、前記金属膜と前記給電子との間に挟装された金属製の不織布とを具備する。

第１の実施形態に係るオゾン発生装置の構成を示す断面図。本実施形態に係るオゾン発生装置に備えられる給電子１０の正面図。本実施形態に係るオゾン発生装置に備えられる給電子１０の側面図。本実施形態に係るオゾン発生装置に備えられる給電子１０の斜視図。第２の実施形態に係るオゾン発生装置の構成を示す断面図。第３の実施形態に係るオゾン発生装置の構成を示す断面図。従来のオゾン発生装置の構成を示す断面図。

以下、図面を参照して、各実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係るオゾン発生装置の構成を示す断面図である。なお、図１においては、前述した図７と同様の部分には同一参照符号が付されている。

図１に示すように、本実施形態に係るオゾン発生装置は、酸素を含むオゾン原料ガスのガス入口１ａとオゾン化ガスのガス出口１ｂとを備えた気密容器１を備える。気密容器１内には、誘電体からなる筒状の高圧電極２と、当該高圧電極２を包囲するように設けられた筒状の接地電位の金属電極（接地電極）３とが構成されている。

高圧電極２の内面には、ステンレス、ニッケル等の金属材料を蒸着またはメッキさせた厚さ０．数μｍ〜数十μｍの金属膜４が形成されている。

高圧電極２と金属電極３の間にはスペーサ８が介在されており、両電極２及び３間の放電ギャップ長が所定値（例えば、０．数ｍｍ）に保たれるように構成されている。つまり、金属電極３は、高圧電極２の外側に放電ギャップを介して設けられている。なお、放電時の発熱を抑えるために、金属電極３は必要に応じて冷却される。

また、本実施形態に係るオゾン発生装置は、気密容器１の側壁に固定されたブッシング６を介して高電圧の電源７に接続される給電子１０を備える。この給電子１０は、その外周面が金属膜４に接触するように高圧電極２の内部に挿入される。なお、給電子１０には、弾性体金属が用いられる。

ここで、図２〜図４を参照して、本実施形態に係るオゾン発生装置に備えられる給電子１０の構造について説明する。図２は、給電子１０の正面図である。図３は、給電子１０の側面図である。図４は、給電子１０の斜視図である。

図２〜図４に示すように、給電子１０は、提灯型形状を有する。また、給電子１０は、上記した金属膜４に接触する接触部（外周面）１１と当該接触部１１の両端に設けられた端部１２とからなる。この接触部１１には、例えば複数のスリット部１３が設けられている。また、端部１２は、例えばナット等の部品を用いて形成される。

図２〜図４に示す給電子１０は、例えば１枚の弾性体金属の板にスリット部１３を形成し、当該板を筒状にした後に端部１２を形成することによって生成される。

なお、給電子１０の接触部１１、すなわち、給電子１０における金属膜４と接触する面は、金属膜４（高圧電極２）の内半径と同様な円弧形状を有するように形成されることが好ましい。

また、給電子１０の接触部１１の外径は、金属膜４の内径よりもわずかに大きいものとする。給電子１０には上記したように弾性体金属を用いているため、当該給電子１０が高圧電極２内部に挿入されると、当該給電子１０は、当該高圧電極２の内面に形成された金属膜４に対して密着するように形状変形する。なお、給電子１０の材質としては、耐食性を有するステンレス等の金属が好ましい。

上記したような給電子１０を高圧電極２の内部に挿入すると、金属膜４に接触圧力を加えながら給電子１０の接触部（外周面）１１を面接触の状態で確実に当該金属膜４に接触させることができる。

なお、給電子１０の接触部１１の外径と金属膜４の内径との比率（つまり、給電子１０の外径／金属膜４の内径）は、例えば１．０２〜１．０６程度が好ましい。また、給電子１０の全長と給電子１０の接触部１１に設けられているスリット部１３の長手方向（つまり、給電子１０の中心軸方向）の長さとの比率（つまり、給電子１０の全長／スリット部１３の長さ）は、１．５程度が好ましい。なお、スリット部１３の幅（給電子１０の中心軸方向に対して垂直方向の幅）は例えば２．７ｍｍ程度とする。

上記したように本実施形態においては、誘電体からなる筒状の高圧電極２と、当該高圧電極２の内面に形成された金属膜４と、電源７に接続され、当該金属膜４に外周面（接触部１１）が接触するように設けられた提灯型形状の給電子１０と、当該高圧電極２の外側に放電ギャップを介して設けられた金属電極（接地電極）３とを備える構成により、給電子１０を高圧電極２内部に挿入した場合に金属膜４と当該給電子１０とを均一に接触させることが可能となる。これにより、本実施形態においては、放電ロスが少ない電源の供給が可能となる。

また、本実施形態においては、給電子１０に弾性体金属を用い、当該給電子１０の外周面（接触部１１）にスリット部１３を有し、当該給電子１０の外径が金属膜４の内径よりも大きい構成とすることにより、金属膜４に接触圧力を加えながら給電子１０の接触部１１を面接触の状態で確実に金属膜４に接触させることができるため、金属膜４と給電子１０とをより均一に接触させることができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。図５は、本実施形態に係るオゾン発生装置の構成を示す断面図である。なお、前述した図１と同様の部分には同一参照符号を付してその詳しい説明を省略する。ここでは、図１と異なる部分について主に述べる。なお、本実施形態に係るオゾン発生装置に備えられる給電子１０の構造については、前述した第１の実施形態と同様であるため、適宜、図２〜図４を用いて説明する。

図５に示すように、本実施形態に係るオゾン発生装置は、不織布１４を備える。不織布１４は、高圧電極２の内面に形成されている金属膜４と当該高圧電極２内部に挿入される給電子１０との間に挟装される。不織布１４は、例えばステンレスのような金属細線からなる金属製の不織布を含む。なお、不織布１４は、少なくとも金属膜４と給電子１０の接触部１１との間に挟装されていればよい。

本実施形態においては、金属膜４と給電子１０との間に挟装された不織布１４を備える構成により、金属膜４と給電子１０（の接触部１１）との間の接触及び通電が良好になるとともに、給電子１０の端部１３の電界が緩和されることにより放電ロスを低減することが可能となる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。図６は、本実施形態に係るオゾン発生装置の構成を示す断面図である。なお、前述した図１と同様の部分には同一参照符号を付してその詳しい説明を省略する。ここでは、図１と異なる部分について主に述べる。なお、本実施形態に係るオゾン発生装置に備えられる給電子１０の構成については、前述した第１の実施形態と同様であるため、適宜、図２〜図４を用いて説明する。

図６に示すように、本実施形態に係るオゾン発生装置は、電極挿入棒（電極装着棒）１５を備える。電極挿入棒１５の一端は、給電子１０の端部１２（の一方）と接続（固定）されている。電極挿入棒１５は、給電子１０の内周部の軸方向、すなわち中心軸上に設けられる。この場合、電極挿入棒１５は、例えば給電子１０の端部１２に用いられるナット等に取り付けられればよい。一方、電極挿入棒１５の他端は、ブッシング６を介して電源７と接続される。なお、電極挿入棒１５としては、例えばヒューズ等を用いることができる。

上記したように本実施形態においては、一端が給電子１０の一方の端部に接続され、他端が電極７に接続された電極挿入棒１５を備える構成により、当該電極挿入棒１５で給電子１０を高圧電極２（金属膜４）の内部に挿入することが可能となる。これにより、本実施形態においては、給電子１０の挿入作業を容易に行うことができる。

以上説明した各実施形態によれば、金属膜４と給電子１０とを均一に接触させることが可能なオゾン発生装置を提供することができる。

なお、本願発明は、上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。例えば、各実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組合せてもよい。

１…気密容器、２…高圧電極、３…金属電極（接地電極）、４…金属膜、６…ブッシング、７…電源、８…スペーサ、１０…給電子、１１…接触部、１２…端部、１３…スリット部、１４…不織布、１５…電極挿入棒。

Claims

誘電体からなる筒状の高圧電極と、
前記高圧電極の内面に形成された金属膜と、
電源に接続され、前記金属膜に外周面が接触するように設けられた提灯型形状の給電子と、
前記高圧電極の外側に放電ギャップを介して設けられた接地電極と、
前記金属膜と前記給電子との間に挟装された金属製の不織布と
を具備するオゾン発生装置。
前記給電子に弾性体金属を用いる請求項１記載のオゾン発生装置。
前記給電子は、当該給電子の外周面にスリット部を有する請求項１または２記載のオゾン発生装置。
前記給電子の外径は、前記金属膜の内径よりも大きい請求項１乃至３のいずれか１項に記載のオゾン発生装置。