JP5995565B2 - オゾナイザ - Google Patents

Description

本発明は、オゾナイザの技術に関する。

従来、酸素が含まれる原料ガスからオゾン（オゾンガス）を生成するオゾナイザ（オゾン生成装置）に関する技術は、種々知られている。

前記オゾナイザには、二個の電極のうちいずれか一方に誘電体が設けられ、二個の電極間の放電空間に原料ガスを供給しながら電圧を印加して放電を発生させることによってオゾンを生成するように構成されるものが公知となっている（例えば、特許文献１参照）。前記オゾナイザは、例えば、二個の電極のうち一方の電極が円筒状の外側電極（接地電極）とされ、二個の電極のうち他方の電極が金属線の内側電極（高電圧電極）とされ、一方の電極の内面（内周面）に誘電体が設けられ、誘電体の内側全体に放電空間が配置されて構成される。

特開２００９−６２２７６号公報

しかしながら、前記オゾナイザでは、誘電体の内側全体に放電空間が配置されるため、誘電体の内側全体に電界が分散する。このため、前記オゾナイザでは、放電空間において放電を発生させてオゾンを生成する動作を行うと、当該放電空間での電界強度が高くならず、高い濃度のオゾンを効率良く生成することができない、という問題があった。

本発明は、以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、高い濃度のオゾンを効率良く生成することができるオゾナイザを提供することを課題とする。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

請求項１においては、内側電極の外側に筒状の外側電極が配置され、前記外側電極の内面に同じく筒状の誘電体が設けられ、前記内側電極と前記外側電極との間の放電空間に原料ガスを供給しながら電圧を印加して放電を発生させることによって、オゾンを生成するように構成されるオゾナイザであって、前記内側電極は、複数本の金属線が撚り合わされることにより外面に形成される凸部を有して構成され、前記外側電極と内側電極の、更に内側に配置される芯部材を有し、前記芯部材は、ガラス素材からなる円柱状の部材であり、前記外側電極および誘電体の内経よりも小さく、外側電極の内径の１／２よりも大きい直径を有し、前記芯部材の軸心と外側電極の軸心とが一致するように、外側電極と誘電体の内側に芯部材が配置され、前記芯部材の外面に内側電極が螺旋状に巻き付けられることにより、前記内側電極の凸部が芯部材の外面に配置され、前記芯部材の外面に配置された内側電極の凸部の近傍に電界を集中するように配置されるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

即ち、本発明によれば、高い濃度のオゾンを効率良く生成することができる。

本発明の実施形態に係るオゾナイザの内部構造を示した正面模式図。 同じく側面模式図。 本発明の実施形態に係るオゾナイザの一部拡大図。

次に、本発明の実施形態に係るオゾナイザ１について、図１から図３を用いて説明する。

オゾナイザ１は、原料ガス（酸素が含まれるもの（例えば、酸素濃度９９．９％以上の高純度酸素ガス））からオゾン（オゾンガス）を生成するものである。オゾナイザ１は、図１または図２に示すように、外側電極２と、内側電極３と、誘電体４と、電源（交流電源）５と、放電空間６と、放電が発生しない空間７と、を備える。

オゾナイザ１の外側電極２と内側電極３とは、金属電極であり、互いに間隔を空けるようにして配置される。オゾナイザ１の外側電極２は接地電極として構成され、内側電極３は高電圧電極として構成される。オゾナイザ１の誘電体４は、外側電極２に設けられる。オゾナイザ１の誘電体４は、外側電極２における内側電極３と対向する側の面に配置される。オゾナイザ１は、誘電体４の近傍における外側電極２と内側電極３との間（誘電体４と内側電極３との間）に電源５からの電圧（交流電圧）が印加されることによって、外側電極２と内側電極３との間の空間に放電するように構成される。オゾナイザ１の誘電体４の近傍における外側電極２と内側電極３との間（誘電体４と内側電極３との間）の空間は、放電空間６として構成される。オゾナイザ１の放電空間６は、誘電体４の近傍に配置される。

このように構成されるオゾナイザ１は、原料ガスがオゾナイザ１内に供給され、当該オゾナイザ１内に供給された原料ガスが放電空間６に至った状態で、電源５からの電圧が印加されて放電空間６で放電されることによって、放電空間６内における原料ガス中の酸素分子から酸素原子が解離し、前記解離した酸素原子と酸素分子とが結合して、オゾン（Ｏ３）が生成され、当該生成されたオゾンがオゾナイザ１内から流出するように構成される。このようにして、オゾナイザ１は、外側電極２と内側電極３との間の放電空間６に、原料ガスを供給しながら電圧を印加して放電を発生させることによって、オゾンを生成するように構成される。またこのようにして、オゾナイザ１は、オゾナイザ１内において原料ガスまたはオゾンが流通するように構成される。

オゾナイザ１の放電が発生しない空間７は、誘電体４の近傍に配置される。オゾナイザ１の放電が発生しない空間７とは、誘電体４の近傍で、前記電源５からの電圧が印加されることによって放電空間６に放電されたときにおいても、放電が発生しない空間７を示す。

オゾナイザ１は、放電空間６において原料ガスを供給しながら電圧を印加して放電を発生させても、放電が発生しない空間７では、放電が発生しないように構成される。そして、オゾナイザ１は、誘電体４に沿って放電空間６と放電が発生しない空間７とが連続するように配置されて構成される。オゾナイザ１は、誘電体４に沿って放電空間６（放電する箇所）と放電が発生しない空間７とを備えて構成される。オゾナイザ１は、誘電体４の近傍における原料ガスまたはオゾンの流通経路の途中において、放電が発生しない空間７が配置されて構成される。

次に、オゾナイザ１のより具体的な構成について説明する。オゾナイザ１の外側電極２は、筒状に構成される。オゾナイザ１の誘電体４は、例えば、ガラス素材からなる部材で構成される。オゾナイザ１の誘電体４は、外側電極２の内面（内周面）の全体に亘って設けられる。

オゾナイザ１の内側電極３は、複数本（本実施形態では三本）の金属線が撚り合わされて構成される。オゾナイザ１の内側電極３は、前記複数本の金属線が撚り合わされることにより内側電極３の外面に凹凸が形成されて構成される。オゾナイザ１の内側電極３は、前記複数本の金属線が撚り合わされることにより内側電極３の外面に形成される凸部３ａを有して構成される（図３参照）。オゾナイザ１の内側電極３は、放電空間６が形成されるように、外側電極２（誘電体４）の内側に配置される。オゾナイザ１の内側電極３は、外側電極２の一方の開口部から他方の開口部に亘るように配置される。オゾナイザ１の内側電極３は、内側電極３の凸部３ａ（誘電体４側に位置する内側電極３の凸部３ａの端部）の近傍に電界が集中するように配置される。

図中白色矢印は、原料ガスがオゾナイザ１内に供給されてオゾナイザ１内において生成されたオゾンがオゾナイザ１内から流出する、オゾナイザ１内における原料ガスまたはオゾンの流通方向を示す。オゾナイザ１は、外側電極２の軸心方向に沿って、原料ガスまたはオゾンが流通するように構成される。オゾナイザ１は、外側電極２における一方の開口部から原料ガスがオゾナイザ１内に供給されるように構成される。オゾナイザ１は、原料ガスがオゾナイザ１内に供給されて放電空間６に至った状態で、放電空間６で放電を発生させることによって、オゾナイザ１内においてオゾンを生成するように構成される。オゾナイザ１は、オゾナイザ１内において生成されたオゾンが外側電極２における他方の開口部から流出されるように構成される。オゾナイザ１は、例えば、外側電極２における一方の開口部または他方の開口部にファンが設けられて、当該ファンが駆動することによって原料ガスがオゾナイザ１内に供給され、または、オゾンがオゾナイザ１内から流出するように構成される。

このように、オゾナイザ１では、その内側電極３は、複数本の金属線が撚り合わされることにより内側電極３の外面に形成される凸部３ａを有して構成されるとともに内側電極３の凸部３ａの近傍に電界が集中するように配置される。このため、オゾナイザ１では、誘電体４の内側全体に放電空間６が配置されず、誘電体４の内側全体に電界が分散しない。そして、オゾナイザ１では、内側電極３の外面のうち誘電体４側に位置する内側電極３の凸部３ａ（凸部３ａの端部）に電界が集中する。したがって、オゾナイザ１では、放電空間６において放電を発生させてオゾンを生成する動作を行ったときに、誘電体４の内側全体に放電空間６が配置されて構成されるものに比べて、当該放電空間６での電界強度を高くすることができ、高い濃度のオゾンを効率良く生成することができる。

また、オゾナイザ１では、オゾンを生成する動作を行ったときにおいても、放電が発生しない空間７においては、放電が発生しないため放電の発生による温度上昇が起こらない。このため、オゾナイザ１では、放電が発生しない空間７での放電の発生による温度上昇が起こらないことに影響を受けて、オゾンを生成する動作を行ったときの放電空間６での温度上昇が抑制されることとなる。このようにして、オゾナイザ１では、誘電体４の内側全体に放電空間６が配置されて構成されるもの（誘電体４の近傍に放電が発生しない空間７を備えないもの）に比べて、オゾンを生成する動作を行ったときの放電空間６の温度上昇を抑制することができる。したがって、オゾナイザ１では、オゾンを生成する動作を行ったときに、生成されたオゾンが熱によって分解されること（酸素に還元されること）を抑制することができる。よって、オゾナイザ１によれば、誘電体４の内側全体に放電空間６が配置されて構成されるものに比べて、高い濃度のオゾンを効率良く生成することができる。また、オゾナイザ１によれば、オゾンを生成する動作を行ったときの放電空間６の温度上昇が抑制されるため、高温環境（例えば、６０℃以上）に設置されている場合においても、誘電体４の内側全体に放電空間６が配置されて構成されるものに比べて、より高い濃度のオゾンを効率良く生成することができる。

オゾナイザ１は、芯部材８を有する。オゾナイザ１の芯部材８は、例えば、ガラス素材からなる円柱状に形成される部材である。オゾナイザ１の芯部材８は、外側電極２および誘電体４の内経よりも小さい外径を有して構成される。オゾナイザ１は、内側電極３が芯部材８の外面に螺旋状に巻き付けられて、構成される。オゾナイザ１の内側電極３が巻き付けられた芯部材８は、その軸心と外側電極２の軸心とが一致するように、外側電極２（誘電体４）の内側に配置される。オゾナイザ１は、このように内側電極３が巻き付けられた芯部材８が配置されて、内側電極３の外側（外側電極２側）の外面（内側電極３の凸部３ａ）と外側電極２（誘電体４）との間の空間で放電空間６が形成されて、構成される。

以上のように、オゾナイザ１は、外側電極２の内側に配置される芯部材８を有し、芯部材８の外面に内側電極３が螺旋状に巻き付けられて構成される。このため、オゾナイザ１では、オゾナイザ１内に供給された原料ガスが、芯部材８によって放電空間６側に寄せられるように流通することとなる。したがって、オゾナイザ１によれば、内側電極３が芯部材８を有さないものに比べて、多くの原料ガス放電空間６に至らせて、効率良くオゾンガスを生成させることができる。

また、オゾナイザ１の芯部材８は、外側電極２の内径の１／２よりも大きい直径を有して構成される。このように構成されるため、オゾナイザ１によれば、確実に多くの原料ガス放電空間６に至らせて、効率良くオゾンガスを生成させることができる。

オゾナイザ１は、内側電極３が、内側電極３の凸部３ａ（凸部３ａの端部）の近傍において電界が分散しないように所定の間隔を空けて芯部材８の外面に螺旋状に巻き付けられて、構成される。したがって、オゾナイザ１によれば、誘電体４の内側全体に放電空間６が配置されて構成されるものに比べて、高い濃度のオゾンをより効率良く生成することができる。

１ オゾナイザ
２ 外側電極
３ 内側電極
４ 誘電体
５ 電源
６ 放電空間
７ 放電が発生しない空間
８ 芯部材

Claims (1)

1. 内側電極の外側に筒状の外側電極が配置され、前記外側電極の内面に同じく筒状の誘電体が設けられ、前記内側電極と前記外側電極との間の放電空間に原料ガスを供給しながら電圧を印加して放電を発生させることによって、オゾンを生成するように構成されるオゾナイザであって、
   前記内側電極は、複数本の金属線が撚り合わされることにより外面に形成される凸部を有して構成され、
   前記外側電極と内側電極の、更に内側に配置される芯部材を有し、
   前記芯部材は、ガラス素材からなる円柱状の部材であり、前記外側電極および誘電体の内経よりも小さく、外側電極の内径の１／２よりも大きい直径を有し、
   前記芯部材の軸心と外側電極の軸心とが一致するように、外側電極と誘電体の内側に芯部材が配置され、
   前記芯部材の外面に内側電極が螺旋状に巻き付けられることにより、前記内側電極の凸部が芯部材の外面に配置され、前記芯部材の外面に配置された内側電極の凸部の近傍に電界を集中するように配置される
   ことを特徴とするオゾナイザ。

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