JP6067152B2 - Ozone generator - Google Patents
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Description
この発明は、オゾン発生装置に関し、特に、水処理設備等に利用されるオゾン化ガスを工業的に生成するオゾン発生装置に関するものである。 The present invention relates to an ozone generator, and more particularly to an ozone generator that industrially generates ozonized gas used in water treatment facilities and the like.
オゾン化ガスは所定濃度のオゾンを含む。オゾン化ガスには、脱臭、殺菌作用があり、水処理設備等に使用されている。オゾンは、酸素または酸素を含む原料ガスを微小空間に流通させ、微小空間に高周波電界を加えて無声放電を発生させると、放電エネルギーにより生成する。工業的に使用されているオゾン化ガスは一般的にこの方法によって生成されている。無声放電を発生させる微小空間は、接地電極と誘電体放電管のギャップに形成されている(例えば特許文献1〜特許文献3)。
The ozonized gas contains a predetermined concentration of ozone. Ozonized gas has deodorizing and bactericidal action and is used in water treatment facilities and the like. Ozone is generated by discharge energy when oxygen or a source gas containing oxygen is circulated in a minute space and a silent discharge is generated by applying a high-frequency electric field to the minute space. Industrially used ozonated gas is generally produced by this method. A minute space for generating silent discharge is formed in the gap between the ground electrode and the dielectric discharge tube (for example,
接地電極はステンレスなどの金属管で構成されている。誘電体放電管は、接地電極の中に挿入されていて、内部に高圧電極を有するガラス管などが使われる。高圧電極は、誘電体放電管の内面に、アルミ、ニッケルなどの金属を、メッキ、溶射などにより形成した薄膜である。高圧電極には高周波の高圧電位が給電される。高圧電位との接触部に発生する微少放電により高圧電極は接触劣化を引き起こす。高圧電極の接触劣化を抑止するために、給電ブラシなどによる接触給電が用いられている(例えば特許文献4)。 The ground electrode is made of a metal tube such as stainless steel. The dielectric discharge tube is inserted into a ground electrode, and a glass tube having a high voltage electrode inside is used. The high voltage electrode is a thin film in which a metal such as aluminum or nickel is formed on the inner surface of a dielectric discharge tube by plating, thermal spraying, or the like. A high-frequency high-voltage potential is supplied to the high-voltage electrode. The micro discharge generated at the contact portion with the high voltage potential causes the high voltage electrode to deteriorate. In order to suppress contact deterioration of the high-voltage electrode, contact power supply using a power supply brush or the like is used (for example, Patent Document 4).
オゾンは微少空間に生成される。放電電圧は、微少空間のギャップ幅に比例し、ギャップ幅が不均一であると、オゾン生成効率が低下する(例えば特許文献5)。運転コストを下げるためには、ギャップ幅は短い方がよい。放電電圧が下がり電源の負荷が低減する。接地電極と誘電体放電管の製作精度はギャップ幅の変動に影響を与える。ギャップ幅を短くすると、接地電極と誘電体放電管の製作精度の影響が相対的に大きくなる。一般にガラスなどで作られる誘電体放電管は、管径が小さいほど外径の絶対精度が高くなる。 Ozone is generated in a very small space. The discharge voltage is proportional to the gap width of the minute space, and if the gap width is not uniform, the ozone generation efficiency decreases (for example, Patent Document 5). In order to lower the operating cost, it is better that the gap width is short. The discharge voltage is reduced and the load on the power supply is reduced. The manufacturing accuracy of the ground electrode and the dielectric discharge tube affects the variation of the gap width. When the gap width is shortened, the influence of the manufacturing accuracy of the ground electrode and the dielectric discharge tube becomes relatively large. In general, a dielectric discharge tube made of glass or the like has a higher absolute accuracy of the outer diameter as the tube diameter is smaller.
同一のギャップ幅で比較すると、小径の接地電極の方が高いオゾン生成効率を得られる。一方で、ガラス管径が小さ過ぎると、微少空間の面積が管径に比例して小さくなるため、放電管一本当たりのオゾン生成量が減少し、生成量当たりのコストが上昇する。通常のオゾン生成装置では、以上の状況を鑑みて、ガラス管径を数mm〜数10mmに選んでいる。 Compared with the same gap width, a smaller diameter ground electrode can provide higher ozone generation efficiency. On the other hand, if the glass tube diameter is too small, the area of the minute space becomes smaller in proportion to the tube diameter, so the amount of ozone generated per discharge tube decreases and the cost per amount generated increases. In a normal ozone generator, the glass tube diameter is selected from several mm to several tens mm in view of the above situation.
オゾン発生装置は以上のように構成されている。誘電体放電管の内面に導電膜(高圧電極)を形成する場合、放電管の管径が大きければ、アルミなどの金属を放電管の内部に溶射して十分な膜厚の導電膜を形成することができる。しかし、オゾン発生効率の高い、管径がφ50mmより小さい放電管を使用するオゾン発生装置では、溶射装置を誘電体管に入れることは難しい。ガラス管の内面に溶射膜を構成することができなくなるので、たとえば金属をメッキして導電膜を形成している。 The ozone generator is configured as described above. When forming a conductive film (high voltage electrode) on the inner surface of a dielectric discharge tube, if the tube diameter of the discharge tube is large, a metal film such as aluminum is sprayed inside the discharge tube to form a sufficiently thick conductive film. be able to. However, in an ozone generator using a discharge tube having a high ozone generation efficiency and a tube diameter smaller than 50 mm, it is difficult to put the thermal spraying device in the dielectric tube. Since it becomes impossible to form a sprayed film on the inner surface of the glass tube, for example, a metal is plated to form a conductive film.
メッキ膜は膜厚が厚くなると、ガラスから剥離しやすくなるため、メッキ法では薄い膜厚の導電層しか形成できない。膜厚が薄いと、放電や反応性ガスの影響を受けやすくなる。給電部や導電膜の端部などで僅かな部分放電が起きた場合でも、導電層が絶縁化し、給電が滞る。そこで、直接、導電膜に給電せずに、給電ブラシを用いると、オゾン発生装置はコストが給電ブラシ分上昇する。 As the plating film becomes thicker, it becomes easier to peel off from the glass. Therefore, only a thin conductive layer can be formed by the plating method. When the film thickness is thin, the film is easily affected by discharge and reactive gas. Even when a slight partial discharge occurs at the power supply portion or the end of the conductive film, the conductive layer is insulated and power supply is delayed. Therefore, if a power supply brush is used without directly supplying power to the conductive film, the cost of the ozone generator increases by the amount of the power supply brush.
通常、高電圧配線からガラス管内の導電膜に給電するには、放電による接触部の劣化を抑制するため、給電ブラシが用いられている。現状では、小径のガラス管には導電膜としてNiメッキが用いられている。Niメッキでは表面の酸化膜を介して給電を行うため、ブラシ状の給電子が必要になる。メッキは先封じしたガラス管に形成できないため、メッキ形成後に先封じは行われている。加工時の高温によるNiメッキ劣化対策などのため、先封じコストを無視することはできない。 Usually, in order to feed power from the high voltage wiring to the conductive film in the glass tube, a feeding brush is used to suppress deterioration of the contact portion due to discharge. At present, Ni plating is used as a conductive film for small-diameter glass tubes. In Ni plating, since power is supplied through an oxide film on the surface, brush-like power supply is required. Since plating cannot be formed on a pre-sealed glass tube, pre-sealing is performed after the plating is formed. The pre-sealing cost cannot be ignored for measures such as Ni plating deterioration due to high temperatures during processing.
すなわちオゾン発生装置では、オゾン発生管に用いられるガラス管の径が大きいときには、十分膜厚が厚く、放電等にも強いアルミ溶射膜を用いることができる。これに対し、オゾン発生効率の高いガラス管径が小さいオゾン発生装置では、放電や腐食性ガスに弱いメッキ膜が用いられてきた。放電効率の高いオゾン発生装置で高圧電極をメッキで製作すると、局所放電や運転手順の手違いなどで容易に導電膜(メッキ膜)が劣化する。本発明は以上のような課題を鑑みてなされてものであり、オゾン発生装置における、高圧電極の導電信頼性を向上させることを目的にする。 That is, in the ozone generator, when the diameter of the glass tube used for the ozone generating tube is large, an aluminum sprayed film that is sufficiently thick and resistant to discharge or the like can be used. On the other hand, in an ozone generator having a high ozone generation efficiency and a small glass tube diameter, a plating film that is weak against discharge and corrosive gas has been used. When the high voltage electrode is manufactured by plating with an ozone generator having high discharge efficiency, the conductive film (plating film) easily deteriorates due to local discharge or a mistake in the operation procedure. The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to improve the conductive reliability of a high-voltage electrode in an ozone generator.
この発明に係るオゾン発生装置は、原料ガスが流入する原料ガス室とオゾン化ガスが流出するオゾンガス室とを有する筐体と、筐体の内側に配設されていて、内部に円筒状の空洞を有する接地電極と、片端は先封じされていて内面にははんだ膜が形成されているガラス管と、はんだ膜に給電線を介して電位を供給する高周波電源と、を備え、ガラス管は接地電極の空洞に同心円状に配設されていて、はんだ膜は希土類元素を含んでなるものである。 An ozone generator according to the present invention includes a casing having a source gas chamber into which source gas flows and an ozone gas chamber into which ozonized gas flows out, and is disposed inside the casing and has a cylindrical cavity inside A ground electrode having one end sealed, and a glass tube having a solder film formed on the inner surface, and a high-frequency power source for supplying a potential to the solder film via a power supply line, the glass tube being grounded The solder film is disposed concentrically in the cavity of the electrode, and the solder film contains a rare earth element.
この発明に係るオゾン発生装置は、ガラスに付着する希土類含有はんだを用いてガラス管の内面に導電膜を形成している。はんだ膜の場合、10μm以上の膜厚があるため、酸化により表面が少々絶縁化しても、膜全体としては導電性を保つため、高い導電信頼性を得ることができる。 In the ozone generator according to the present invention, the conductive film is formed on the inner surface of the glass tube using the rare earth-containing solder attached to the glass. In the case of a solder film, since it has a film thickness of 10 μm or more, even if the surface is slightly insulated by oxidation, the entire film is kept conductive, so that high conductive reliability can be obtained.
以下に本発明にかかるオゾン発生装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の既述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。 Embodiments of an ozone generator according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the following description, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it can change suitably.
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1によるオゾン発生装置を示す模式図である。本実施の形態では、一本の放電管がオゾン発生装置100に配置されている。同図において、オゾン発生装置100は、接地電極2、ガラス管3、原料ガス室8、オゾンガス室10、高電圧高周波電源11、高電圧給電線12、筐体14などから構成されている。筐体14は、原料ガス室8とオゾンガス室10を備えている。酸素を含むオゾンの原料ガス7は原料ガス室8に導入される。無声放電によって生成したオゾンガス9はオゾンガス室10から外部へ流出する。接地電極2は内側に管状の隔壁6を有している。高電圧給電線12は高電圧電極1に接続されている。ガラス管3の先端は、ガス流を止めるために、半球状に先封じされている。ガラス管の先封じは、ガラス管の加熱、ガラス管の溶融、ガラス管の整形という手順を踏んで行われる。接地電極2には冷却水5が供給されている。ガラス管3と接地電極2の間には空隙(放電ギャップ4)が形成されている。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an ozone generator according to
図2は接地電極2とガラス管3との関係を表している。接地電極2は内部に円筒状の空洞2aを有する。高電圧電極1はガラス管3の内面の全周に形成されている。ガラス管3は接地電極2の空洞2aに同心円状に配設されている。ガラス管3と接地電極2の間に形成された空隙(放電ギャップ4)で無声放電が発生する。通常の高電圧電極は、メッキ膜やアルミ溶射膜が用いられているが、本実施の形態では、希土類含有はんだによるはんだ膜を高電圧電極1に用いている。
FIG. 2 shows the relationship between the
希土類含有はんだは、ガラスとの接合時に超音波を加えることでガラスに密着するという性質を持っている。このように作成されたガラス管内導電膜に高電圧高周波電源11より高電圧高周波を印加する。本実施の形態にかかる高電圧電極1は、ガラスとの接着強度が高いため、十分な接着強度を有する。ガラス管の先封じははんだ膜(高電圧電極1)を形成する前に行う。
The rare earth-containing solder has a property that it adheres to the glass by applying ultrasonic waves at the time of bonding to the glass. High voltage high frequency is applied from the high voltage high
高電圧電極1は、はんだ膜であるため、10μm以上の膜厚を有する。はんだ膜は酸化により表面が少々絶縁化しても、膜全体としては導電性を保つため、高い導電信頼性を有する。また、はんだ膜であるため、高電圧電極1は容易に高電圧給電線12と半田付けによる接合を行うことが可能である。ガラスに対応した希土類含有はんだの場合、高電圧給電線12を、直接、内面導電膜に接合することができるため、給電ブラシは不要となる。高電圧給電線12と高電圧電極1は金属テープで止めることもできる。
Since the
アルミ溶射機のヘッドは小さいものであればφ50mm程度のものを入手することができる。ガラス管の内径がφ50より大きければ、溶射によりアルミ膜を形成できる。ガラス管の長さが300mm未満であれば、短いため入り口から吹き付けてアルミを溶射すればよい。アルミ溶射による導電膜は、希土類含有はんだによる導電膜より安価であり、予めテープ状の給電線をガラス内面に貼ってから溶射することで、給電ブラシを用いない接続も可能である。ガラス管の内面に形成された金属メッキの膜厚は、通常、厚いものでも1μm程度であるが、本実施の形態による高電圧電極1は10μm以上の膜厚を有するため、長期信頼性が高い。
If the head of the aluminum sprayer is small, one with a diameter of about 50 mm can be obtained. If the inner diameter of the glass tube is larger than φ50, an aluminum film can be formed by thermal spraying. If the length of the glass tube is less than 300 mm, since it is short, aluminum may be sprayed from the entrance. A conductive film formed by aluminum spraying is less expensive than a conductive film formed by a rare earth-containing solder, and a connection without using a power supply brush is possible by applying a tape-shaped power supply line to the inner surface of the glass in advance and then spraying. The film thickness of the metal plating formed on the inner surface of the glass tube is usually about 1 μm even if it is thick, but the
次に動作について説明する。高電圧電極1には、高電圧高周波電源11から高電圧給電線12を通じて高電圧高周波が印加される。このようにして、ガラス管3と接地電極2との間に設けられた放電ギャップ4に高電界が発生する。この高電界により放電ギャップ4には無声放電が発生し、原料ガス7が化学変化を受けて、その一部がオゾン化する。オゾンガス室10で発生したオゾンガス9は、オゾン配管に達する。
Next, the operation will be described. High voltage high frequency is applied to the
この発明に係るオゾン発生装置は、ガラスに付着する希土類含有はんだを用いてガラス管(誘電体放電管)の内面に導電膜を形成している。本発明による導電膜は、内径がφ50mm以下で、長さが300mm以上のガラス管を用いて放電管を構成する場合にその効果を特に発揮する。ガラス管の先封じを導電層を形成する前に行うことで、先封じに伴う入熱による導電層の劣化を抑制することが出来る。 In the ozone generator according to the present invention, a conductive film is formed on the inner surface of a glass tube (dielectric discharge tube) using rare earth-containing solder adhering to glass. The conductive film according to the present invention exhibits its effect particularly when a discharge tube is formed using a glass tube having an inner diameter of φ50 mm or less and a length of 300 mm or more. By pre-sealing the glass tube before forming the conductive layer, deterioration of the conductive layer due to heat input associated with the pre-sealing can be suppressed.
実施の形態2.
図3は本発明の実施の形態2によるオゾン発生装置を示す模式図である。同図は、複数本の放電管を配置したオゾン発生装置の模式図である。オゾン発生装置100は、高電圧電極1、接地電極2、ガラス管3、原料ガス室8、オゾンガス室10、高電圧高周波電源11、共通高電圧給電線13などから構成されている。酸素を含むオゾンの原料ガス7は原料ガス室8に導入される。接地電極2には冷却水5が供給されている。高電圧電極1はガラス管3の内側全周に形成されている。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an ozone generator according to
接地電極2は内側に管状の隔壁6を有している。ガラス管3の同軸外周部に空隙(放電ギャップ4)を介して接地電極2が配置されている。共通高電圧給電線13は高電圧電極1に接続されている。無声放電によって生成したオゾンガス9はオゾンガス室10から外部へ導出される。ガラス管3の先端は、ガス流を止めるために、半球状に先封じされている。ガラス管の先封じは、ガラス管の加熱、ガラス管の溶融、ガラス管の整形という手順を踏んで行われる。
The
次に動作について説明する。高電圧電極1には、高電圧高周波電源11から高電圧給電線12を通じて高電圧高周波が印加される。このようにして、ガラス管3と接地電極2との間に設けられた放電ギャップ4に高電界が発生する。この高電界により放電ギャップ4には無声放電が発生し、原料ガス7が化学変化を受けて、その一部がオゾン化する。オゾンガス室10で発生したオゾンガス9は、オゾン配管に達する。
Next, the operation will be described. High voltage high frequency is applied to the
この発明に係るオゾン発生装置は、ガラスに付着する希土類含有はんだを用いてガラス管(誘電体放電管)の内面に導電膜を形成している。本発明による導電膜は、内径がφ50mm以下で、長さが300mm以上のガラス管を用いて放電管を構成する場合にその効果を特に発揮する。ガラス管の先封じを導電層を形成する前に行うことで、先封じに伴う入熱による導電層の劣化を抑制することが出来る。 In the ozone generator according to the present invention, a conductive film is formed on the inner surface of a glass tube (dielectric discharge tube) using rare earth-containing solder adhering to glass. The conductive film according to the present invention exhibits its effect particularly when a discharge tube is formed using a glass tube having an inner diameter of φ50 mm or less and a length of 300 mm or more. By pre-sealing the glass tube before forming the conductive layer, deterioration of the conductive layer due to heat input associated with the pre-sealing can be suppressed.
なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 It should be noted that the present invention can be freely combined with each other within the scope of the invention, and each embodiment can be appropriately modified or omitted.
1 高電圧電極、2 接地電極、2a 空洞、3 ガラス管、
4 放電ギャップ、5 冷却水、6 隔壁、7 原料ガス、
8 原料ガス室、9 オゾンガス、10 オゾンガス室、
11 高電圧高周波電源、12 高電圧給電線、
13 共通高電圧給電線、14 筐体、100 オゾン発生装置。1 high voltage electrode, 2 ground electrode, 2a cavity, 3 glass tube,
4 Discharge gap, 5 Cooling water, 6 Bulkhead, 7 Source gas,
8 Raw material gas chamber, 9 Ozone gas, 10 Ozone gas chamber,
11 high voltage high frequency power supply, 12 high voltage power supply line,
13 common high voltage feeder, 14 housing, 100 ozone generator.
Claims (4)
前記筐体の内側に配設されていて、内部に円筒状の空洞を有する接地電極と、
片端は先封じされていて内面にははんだ膜が形成されているガラス管と、
前記はんだ膜に給電線を介して電位を供給する高周波電源と、を備え、
前記ガラス管は前記接地電極の空洞に同心円状に配設されていて、
前記はんだ膜は希土類元素を含んでなることを特徴とするオゾン発生装置。A housing having a source gas chamber into which source gas flows and an ozone gas chamber from which ozonized gas flows out;
A ground electrode disposed inside the housing and having a cylindrical cavity inside;
A glass tube with one end sealed and a solder film formed on the inner surface;
A high frequency power supply for supplying a potential to the solder film via a power supply line,
The glass tube is disposed concentrically in the cavity of the ground electrode,
The ozone generator according to claim 1, wherein the solder film contains a rare earth element.
前記筐体の内側に配設されていて、内部に円筒状の第1空洞と管状の第2空洞を有する接地電極と、
片端は先封じされていて内面には第1はんだ膜が形成されている第1ガラス管と、
片端は先封じされていて内面には第2はんだ膜が形成されている第2ガラス管と、
前記第1はんだ膜と前記第2はんだ膜に給電線を介して電位を供給する高周波電源と、を備え、
前記第1ガラス管と前記第2ガラス管は、それぞれ、前記第1空洞と前記第2空洞に、同心円状に配設されていて、前記第1はんだ膜と前記第2はんだ膜は希土類元素を含んでなることを特徴とするオゾン発生装置。A housing having a source gas chamber into which source gas flows and an ozone gas chamber from which ozonized gas flows out;
A ground electrode disposed inside the housing and having a cylindrical first cavity and a tubular second cavity inside;
A first glass tube having one end sealed and a first solder film formed on the inner surface;
A second glass tube having one end pre-sealed and a second solder film formed on the inner surface;
A high-frequency power source for supplying a potential to the first solder film and the second solder film via a power supply line,
The first glass tube and the second glass tube are disposed concentrically in the first cavity and the second cavity, respectively, and the first solder film and the second solder film are made of rare earth elements. An ozone generator characterized by comprising.
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