JP6288568B2 - オゾン発生装置 - Google Patents

Description

本発明は、紫外線光源を用いたオゾン発生装置に関する。

所定濃度のオゾンを含むガスは、殺菌、脱臭作用があり、種々の分野で利用されている。このようなオゾンを生成する方法として、紫外線光源を用いた光化学反応が知られている。

紫外線光源としてエキシマランプを用いた照射装置が、例えば下記特許文献１に開示されている。

特開２０１４−１０３０２８号公報

光化学反応方式を用いてオゾンを発生させる場合、これまでは、紫外線光源として低圧水銀ランプが用いられていた。しかしながら、この光源から放射される光には、オゾンを生成する波長と、オゾンを分解する波長が含まれる。このため、オゾンの生成と分解の反応が並列して発生し、更に、分解反応で生じた酸素原子がオゾンと反応してオゾンが減少するため、あまり高濃度のオゾンを発生することができないという課題がある。

これに対し、オゾン発生用の光源として、オゾン分解波長を含まない光を放出するエキシマランプを用いることで、オゾン発生効率が高められると考えられる。そこで、本発明者らは、上記特許文献１に開示されている光照射装置をオゾン発生装置として利用することを検討した。

図６は、特許文献１に開示されている光照射装置の模式的な斜視図である。光照射装置１００は、筐体１０１の内部に区画壁１０３が設けられている。区画壁１０３によって、筐体１０１の内部は、電装体収容室１１０とランプ収容室１２０とに区画されている。区画壁１０３の端部１０３ａは、筐体１０１の側壁１０１ａに接触している。区画壁１０３の端部１０３ｂと、筐体１０１の側壁１０１ｂとの間には、連通路１０４が形成されている。

電装体収容室１１０には、電装体１１１が収容されている。ランプ収容室１２０には、長尺状の発光管を含むエキシマランプ１２１が収容されている。筐体１０１の上壁１０１ｃには、エキシマランプ１２１に対応して光出射窓１０５が形成されている。電装体１１１は、エキシマランプ１２１を発光させるのに必要な電力をエキシマランプ１２１に対して供給する。

筐体１０１の側壁１０１ａのうち、電装体収容室１１０側の位置には送風機１１３が配置されている。また、筐体１０１の側壁１０１ａのうち、ランプ収容室１２０側の位置には排気口１２３が設けられている。送風機１１３によって筐体１０１の外気（空気）が電装体収容室１１０内に吸引され、電装体１１１を冷却した後、区画壁１０３と筐体１０１の側壁１０１ｂとの間に設けられている連通路１０４に向けて流れる。その後、この空気は、連通路１０４を介してランプ収容室１２０内に流入し、エキシマランプ１２１の周囲を流れることで、エキシマランプ１２１を冷却した後、排気口１２３から排気される。

エキシマランプ１２１から射出される光は、光出射窓１０５から外部に放射される。なお、エキシマランプ１２１の周囲では、空気に含まれる酸素からオゾンが一部不可避的に生成される。このオゾンは、エキシマランプ１２１を冷却した後の空気と共に、排気口１２３から排気される。つまり、ランプ収容室１２０内で発生されたオゾンは、電装体収容室１１０側に流入することなく、排気口１２３から外部へと放出されるため、オゾンによって電装体１１１が汚染、腐食することが防止される。

ところで、上述したように、特許文献１はあくまで光照射装置に関するものであり、この点は、光出射窓１０５が設けられていることからも理解される。つまり、特許文献１に記載された装置において、オゾンは副次的に発生してしまうものである。本発明者らは、図６に示す光照射装置１００をオゾン発生装置として利用することを検討した。しかし、この構成では、排気口１２３から排出されるオゾンの量は、殺菌や脱臭といった、本来のオゾン発生装置が期待されている用途には不十分なものであった。

単に排出されるオゾンの量を高めるという観点からは、送風機１１３のパワーを増大するという方法が考えられる。しかし、大型の送風機１１３を設置するためには、筐体１０１の表面積を大きくする必要があるため、図６に示される光照射装置１００よりも極めて大型化してしまう。

本発明は、上記の課題に鑑み、大型の送風機を備えることなく、十分な量のオゾンを排出することのできるオゾン発生装置を提供することを目的とする。

本発明のオゾン発生装置は、
筐体と、
前記筐体で囲まれた空間を、少なくとも第一室と第二室とに隔てる壁体と、
前記筐体の一部に設けられ、前記筐体の外部と前記第一室とを連絡する第一開口部及び第二開口部と、
前記壁体内又は前記壁体の外側の位置に取り付けられ、前記第一室と前記第二室とを連絡する送風機と、
前記筐体の一部に設けられ、前記筐体の外部と前記第二室とを連絡する第三開口部と、
前記第二室内において、前記送風機と前記第三開口部との間に設けられ、紫外線の照射が可能な光源体と、
前記第一室内において、前記第一開口部と前記第二開口部との間の位置に設けられ、前記光源体を駆動するための電力を供給する電装体とを備えたことを特徴とする。

この構成によれば、送風機が駆動すると、第一開口部と第二開口部から第一室内に外気が取り込まれ、この外気は送風機によって第二室へ送り込まれる。第一開口部から取り込まれた外気は、電装体を冷却する。第一開口部から取り込まれ、電装体を冷却した後の外気と、第二開口部から取り込まれた外気は、送風機によって第二室へと送り込まれる。送風機は第一室と第二室を連絡する箇所に設けられているため、図６に示す従来の構成と比べてその風量は多く、速度を有した状態で第一室へと送り込まれる。この外気に含まれる酸素の少なくとも一部は、光源体から放射される光が照射されることで、オゾンに変化する。このオゾンは、第三開口部から排出される。上述したように、第二室内を流れる気体は風量が多く風速も高いため、オゾンを含む気体が十分な風量を有した状態で装置外へ排出される。

よって、本発明の構成によれば、図６に示す従来の構成と同等のサイズの送風機を備える場合であっても、十分な量のオゾンを含む気体を装置外へと排出することができるため、小型のオゾン発生装置が実現される。

また、この構成によれば、第二室内において、送風機側から第三開口部へと向かう流路が形成され、その逆向きの流路は排除される。そして、第一室と第二室とは壁体によって隔てられている。よって、第二室内において生成されたオゾンが、電装体が収容されている第一室内に流入することが抑制される。つまり、オゾンによって電装体が汚染、腐食するということが抑制される。

また、この構成によれば、第二開口部から取り込まれた外気が電装体の周辺部を経由することなく第二室内に供給されるため、従来の構成よりも光源体を冷却する機能を高めることができる。

上記構成において、前記送風機が駆動すると、
前記第一開口部を介して前記筐体の外側から前記第一室内に流入した気体を、前記電装体の配置位置を経由して前記送風機に向ける第一流路と、
前記第二開口部を介して前記前記筐体の外側から前記第一室内に流入した気体を、前記電装体の配置位置を経由させることなく前記送風機に向ける第二流路とが形成されるものとして構わない。

また、上記の構成において、
前記第一開口部と前記第二開口部は、前記筐体の同一の第一面上に設けられており、
前記送風機は、前記筐体の前記第一面と、前記筐体の前記第一面に対向し前記第二室の外側に位置する第二面との間に設けられ、前記第一室から前記第二室に向けて、前記第一面に非平行な方向に送風可能に構成されているものとしても構わない。

このような構成によれば、第二開口部から取り込まれた外気を、高い風速を有した状態で第一室内へと送り込むことができる。このため、第二室内で生成されたオゾンを含むガスを、高い風速を有したまま第三開口部から排出することができる。

特に、前記送風機は、前記第一室から前記第二室に向けて、前記第一面に直交する方向に送風可能に構成されているものとしても構わない。

上記構成において、
前記第一室内において、前記電装体を収容する電装体収容部と、
前記電装体収容部の内側と前記送風機とを連絡する第四開口部とを有し、
前記第一開口部は、前記筐体の外側と前記電装体収容部の内側とを連絡するように設けられており、
前記第四開口部の面積は、前記送風機の開口面積よりも小さいものとしても構わない。

この構成によれば、第一開口部から取り込まれて電装体を冷却した後の外気のみならず、第二開口部から取り込まれて電装体を経由せずに送風機に向かう外気を、確実に第一室に送り込むことができる。第二開口部は、第一開口部よりも送風機に近い位置に配置されているため、第一室内に向かう気流の風速を高めることができる。これにより、第一室内で生成されたオゾンを含むガスを、高い風速を有したまま第三開口部から排出することができる。

送風機の一次側（第一室側）の開口領域の面積と、送風機の二次側（第二室側）の開口領域の面積とは、同一であっても構わないし、異なっていても構わない。後者の場合、前記第四開口部の面積は、前記送風機の一次側の開口領域の面積よりも小さいものとすることができる。

上記構成において、
前記送風機の開口面積は、前記第二開口部の面積と前記第四開口部の面積の合計よりも小さいものとしても構わない。

この構成によれば、送風機の一次側に向かう流路の断面積の合計よりも、送風機の開口面積が小さくなるため、送風機から第一室に向かう気流の風速を高めることができる。これにより、第一室内で生成されたオゾンを含むガスを、高い風速を有したまま第三開口部から排出することができる。

送風機の一次側（第一室側）の開口領域の面積と、送風機の二次側（第二室側）の開口領域の面積とは、同一であっても構わないし、異なっていても構わない。後者の場合、前記送風機の二次側の開口領域の面積が、前記第二開口部の面積と前記第四開口部の面積の合計よりも小さいものとすることができる。

上記構成において、
前記電装体から前記光源体に電力を供給するための電源線を有し、
前記電源線は、前記光源体から見て、前記第三開口部よりも前記送風機側に配置されているものとしても構わない。

この構成によれば、第一室内で生成されたオゾンを含むガスによって、電源線が汚染、腐食する事態を抑制できる。

また、前記光源体は、前記筐体によって覆われており、当該光源体から射出される光が前記筐体の外側に放射されない構成であるものとしても構わない。

本発明のオゾン発生装置によれば、小型の装置で多量のオゾンを排出することが可能となる。

オゾン発生装置の一実施形態における模式的な斜視図である。 オゾン発生装置の一実施形態における模式的な平面図である。 オゾン発生装置内における気流を図示したものである。 本発明のオゾン発生装置の別実施形態における模式的な平面図である。 オゾン発生装置の別の実施形態における模式的な平面図である。 従来の光照射装置の模式的な斜視図である。

以下、本発明に係るオゾン発生装置の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図面において、図面の寸法比と実際の寸法比は必ずしも一致しない。

図１は、本発明のオゾン発生装置の一実施形態における模式的な斜視図である。説明の都合上、図１に示す座標軸を取る。図２は、本発明のオゾン発生装置の一実施形態における模式的な平面図であり、より詳細には図１に示すオゾン発生装置１を、Ｚ軸方向（より詳細には−Ｚ軸方向）に見たときの図面に対応する。図２では、説明の都合上、筐体の内側に隠れている部分についても一部図示をしている。また、図２では、説明の都合上、開口領域を破線で図示している。

オゾン発生装置１は、筐体３と、筐体３で囲まれた空間を隔てる壁体５とを有する。壁体５によって、筐体３で囲まれた空間が、Ｘ軸方向に、第一室１０と第二室２０とに隔てられている。この第一室１０と第二室２０とを連絡する位置には送風機７が配置されている。本実施形態のオゾン発生装置１では、壁体５の一部分がくり抜かれ、その場所に送風機７が配置されている（図２参照）。なお、送風機７は、壁体５と筐体３の側面との間の位置に配置されても構わない。

筐体３の一部分には、第一開口部３１、第二開口部３２、及び第三開口部３３が設けられている。第一開口部３１及び第二開口部３２は、筐体３の外部と第一室１０とを連絡する。第三開口部３３は、筐体３の外部と第二室２０とを連絡する。

オゾン発生装置１は、第二室２０内において光源体２１を有する。より詳細には、光源体２１は、第二室２０内において、送風機７と第三開口部３３との間の位置に配置されている。光源体２１は、光化学反応によって空気からオゾンを発生させることが可能な紫外領域の光を放射する構成であり、例えばエキシマランプで構成される。なお、光源体２１としては、エキシマランプの他、低圧水銀ランプを用いることも可能である。本実施形態では、オゾン発生装置１が筐体３で覆われており、光源体２１で発せられた光は筐体３の外側には放射されないように構成されている。

オゾン発生装置１は、第一室１０内において電装体１１を有する。より詳細には、電装体１１は、第一室１０内において、第一開口部３１と第二開口部３２との間の位置に配置されている。電装体１１は、光源体２１を駆動するための電力を光源体２１に供給するための電子部品を含む。より詳細には、オゾン発生装置１は、電装体１１と光源体２１とを連絡する電源線２３を有し、この電源線２３を通じて電装体１１から光源体２１に対して電力が供給される。図２では、図示の都合上、電源線２３を太線で示している。本実施形態では、電源線２３は、光源体２１から見て第三開口部３３とは反対側、すなわち送風機７に近い側に配置されている。つまり、電源線２３は、光源体２１と送風機７の間に位置するように配置されている。

本実施形態では、電装体１１は、第一室１０内に配置された電装体収容部１３に収容されている。第一開口部３１は、筐体３の外側と電装体収容部１３とを連絡するように形成されている。電装体収容部１３は、送風機７側の少なくとも一部を開口している（第四開口部３４）。

本実施形態では、第一開口部３１と第二開口部３２とは、筐体３の同一の面上に設けられている。また、送風機７は、第二開口部３２が形成されている側に位置する筐体３の面と、前記面に対向する筐体３の面との間の位置に配置されている。

本実施形態では、第四開口部３４の面積は、送風機７の開口領域（７ａ，７ｂ）の面積よりも小さい。また、本実施形態では、送風機７の開口領域（７ａ，７ｂ）の面積は、第一開口部３１の面積と第二開口部３２の面積の合計よりも小さい。

送風機７が駆動すると、第一開口部３１及び第二開口部３２より、筐体３の外側から空気がオゾン発生装置１内に取り込まれる。このときの気流について、図３を参照して説明する。図３は、図２の図面内に矢印付二点鎖線にて気流を図示したものである。図示の都合上、図３では図２で示した符号の一部の記載を省略している。

送風機７が駆動すると、第一開口部３１を介して筐体３の外側から空気Ａ１が第一室１０内に流入すると共に、第二開口部３２を介して筐体３の外側から空気Ａ２が第一室１０内に流入する。第一開口部３１から流入した空気Ａ１は、電装体１１の配置位置を経由して電装体１１を冷却した後、第四開口部３４を介して送風機７の一次側開口領域７ａに達する。第二開口部３２から流入した空気Ａ２は、電装体１１の配置位置には向かわずに、送風機７の一次側開口領域７ａに達する。すなわち、送風機７の一次側開口領域７ａでは、第一開口部３１から取り込まれた空気Ａ１、及び第二開口部３２から取り込まれた空気Ａ２が合流して取り込まれる。これらの空気は、送風機７の二次側開口領域７ｂより第二室２０内に送り出される。

送風機７から送り出された空気は、第二室２０内を第三開口部３３の側に向けて流れる。上述したように、送風機７は、第一室１０と第二室２０とを連絡する位置に設けられている。従って、送風機７の二次側開口領域７ｂより排出された空気Ａ３を、勢いを有した状態で第二室２０内へと送り出すことができる。この空気Ａ３は、高い風速を有しているため、第二室２０内を第三開口部３３に向けて高い風速を有したまま流れる。そして、第二室２０内において、光源体２１から放射された紫外光が空気Ａ３に照射されることで、空気の一部がオゾンに変化し、オゾンを含むガスＡ４が生成される。このガスＡ４は、依然として勢いを有したまま第三開口部３３に向けて流れ、第三開口部３３からオゾン発生装置１の外側に排出される。

つまり、オゾン発生装置１によれば、小型の送風機７によって第三開口部３３から十分な量のオゾンを含むガスＡ４を装置外へと排出することができる。また、第一開口部３１から空気Ａ１が取り込まれるため電装体１１を冷却する機能も担保されている。

更に、本実施形態のオゾン発生装置１は、送風機７の開口領域（７ａ，７ｂ）の面積が、第一開口部３１の面積と第二開口部３２の面積の合計よりも小さく構成されている。よって、更に高い風速を有した状態で空気Ａ３を送風機７の二次側開口領域７ｂから第二室２０内に送り出すことができる。

更に、本実施形態のオゾン発生装置１は、第四開口部３４の面積が送風機７の開口領域（７ａ，７ｂ）の面積よりも小さく構成されている。この構成により、十分な風量の空気を、第二開口部３２から筐体３の内側に取り込むことができる。

［別実施形態］
以下、別実施形態について説明する。

〈１〉 図４に示すように、オゾン発生装置１は筐体３の外周を覆うカバー部４０を有していても構わない。この場合、カバー部４０にも所定の開口部が設けられているものといて構わない。図４に示す例では、カバー部４０に開口部４３と開口部４５が設けられている。図４では開口部（４３，４５）を一点鎖線で表示している。開口部４３から、カバー部４０の外側の空気が取り込まれ、第一開口部３１及び第二開口部３２に向かう。また、第二室２０内で生成されたオゾンを含むガスは、第三開口部３３、開口部４５を介してオゾン発生装置１の外側に排出される。

〈２〉 上記実施形態では、第一室１０内において、電装体１１が電装体収容部１３内に収容されているものとしたが、直接第一室１０内に収容されていても構わない。この場合、第一室１０内において、電装体１１から見て送風機７に向かう通風路が第四開口部３４に対応するものとしても構わない。

〈３〉 上記実施形態では、第一開口部３１と第二開口部３２とが筐体３の同一面上に設けられているものとしたが、それぞれが異なる面に設けられているものとしても構わない。また、第一開口部３１又は第二開口部３２の少なくとも一方が、筐体３の複数の面に設けられていても構わない。例えば、図１に示すオゾン発生装置１では、ＹＺ平面に平行な筐体３の面上にのみ第一開口部３１が設けられているが、ＸＹ平面に平行な筐体３の面上にも第一開口部３１が設けられていても構わない。

また、上記実施形態では、第三開口部３３が、第一開口部３１及び第二開口部３２が形成されている筐体３の面と同じ側の面に設けられている場合について説明したが、第三開口部３３の配置位置は、これに限定されるものではない。例えば、図１に示す構成において、第三開口部３３の開口面が、ＸＺ平面に平行な構造であっても構わない。

〈４〉 上記実施形態のオゾン発生装置１では、第一室１０内の気流と第二室２０内の気流が共にほぼＹ軸に平行な方向になる。これは、第一室１０と第二室２０とが、共にほぼ直方体の形状を有し、その長手方向がＹ軸に平行な方向であるためである。このような構成とすることで、オゾン発生装置１を小型化することできる点で好ましい。

しかし、本発明は、第一室１０及び第二室２０の形状を上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、第一室１０がＹ方向に延伸する形状であり、第二室２０がＸ方向に延伸する形状であっても構わない。更に、筐体３自体が、直方体形状以外の柱体形状であっても構わないし、角錐台形状や、円錐台形状や、球形状であっても構わない。

〈５〉 上記実施形態では、電源線２３は、光源体２１から見て第三開口部３３よりも送風機７に近い側に配置されているものとしたが、この構成に限られない。ただし、上述した実施形態の構成によれば、電源線２３が、第二室２０内でオゾンを含むガスが生成される前段に位置することになるため、このオゾンを含むガスによって汚染、腐食するのを抑制する効果が期待できる。

〈６〉 上記実施形態では、オゾン発生装置１が筐体３で覆われており、光源体２１で発せられた光は筐体３の外側には放射されないように構成されているものとして説明した。この構成において、オゾン発生装置１の外部からの光は、第二室２０内に配置された光源体２１には届かない。このとき、光源体２１の絶縁破壊電圧は暗黒効果により高くなってしまい、光源体２１が駆動しにくくなるおそれがある。そこで、図５に示すように、第二室２０内に、光源体２１の点灯を補助する補助光源５１を設けるものとしても構わない。補助光源５１から放射された光が光源体２１に届くことで、光源体２１が駆動しにくくなる弊害を避けることができる。補助光源５１としては、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）が利用できる。なお、図５に示す例では、補助光源５１は、電装体１１から電力が供給されている例を示しているが、電装体１１とは別の場所に、補助光源５１用の電源（不図示）が設けられていても構わない。

〈７〉 送風機７の一次側開口領域７ａの面積と、二次側開口領域７ｂの面積とは必ずしも同一である必要はない。このとき、送風機７の二次側開口領域７ｂの面積を、第一開口部３１の面積と第二開口部３２の面積の合計よりも小さくすることで、高い風速を有した状態で空気Ａ３を送風機７から第二室２０に送り出すことができる。また、第四開口部３４の面積を、送風機７の一次側開口領域７ａの面積よりも小さくすることで、十分な風量の空気を、第二開口部３２から筐体３の内側に取り込むことができる。

ただし、本発明において、送風機７の開口領域（７ａ，７ｂ）の面積と、各開口部（３１，３２，３４）の面積との関係は、上述した内容に限定されるものではない。

１ ： 本発明のオゾン発生装置
３ ： 筐体
５ ： 壁体
７ ： 送風機
７ａ ： 送風機の一次側開口領域
７ｂ ： 送風機の二次側開口領域
１０ ： 第一室
１１ ： 電装体
２０ ： 第二室
２１ ： 光源体
３１ ： 第一開口部
３２ ： 第二開口部
３３ ： 第三開口部
３４ ： 第四開口部
４０ ： カバー部
４３，４５ ： 開口部
５１ ： 補助光源
１００ ： 従来の光照射装置
１０１ ： 筐体
１０１ａ，１０１ｂ ： 筐体の側壁
１０１ｃ ： 筐体の上壁
１０３ ： 区画壁
１０３ａ，１０３ｂ ： 区画壁の端部
１０４ ： 連通路
１０５ ： 光出射窓
１１０ ： 電装体収容室
１１１ ： 電装体
１２０ ： ランプ収容室
１２１ ： エキシマランプ
１２３ ： 排気口

Claims (7)

1. 筐体と、
   前記筐体で囲まれた空間を、少なくとも第一室と第二室とに隔てる壁体と、
   前記筐体の一部に設けられ、前記筐体の外部と前記第一室とを連絡する第一開口部及び第二開口部と、
   前記壁体内又は前記壁体の外側の位置に取り付けられ、前記第一室と前記第二室とを連絡する送風機と、
   前記筐体の一部に設けられ、前記筐体の外部と前記第二室とを連絡する第三開口部と、
   前記第二室内において、前記送風機と前記第三開口部との間に設けられ、紫外線の照射が可能な光源体と、
   前記第一室内において、前記第一開口部と前記第二開口部との間の位置に設けられ、前記光源体を駆動するための電力を供給する電装体とを備えたことを特徴とするオゾン発生装置。
2. 前記送風機が駆動すると、
   前記第一開口部を介して前記筐体の外側から前記第一室内に流入した気体を、前記電装体の配置位置を経由して前記送風機に向ける第一流路と、
   前記第二開口部を介して前記前記筐体の外側から前記第一室内に流入した気体を、前記電装体の配置位置を経由させることなく前記送風機に向ける第二流路とが形成されることを特徴とする請求項１に記載のオゾン発生装置。
3. 前記第一開口部と前記第二開口部は、前記筐体の同一の第一面上に設けられており、
   前記送風機は、前記筐体の前記第一面と、前記筐体の前記第一面に対向し前記第二室の外側に位置する第二面との間に設けられ、前記第一室から前記第二室に向けて、前記第一面に非平行な方向に送風可能に構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のオゾン発生装置。
4. 前記第一室内において、前記電装体を収容する電装体収容部と、
   前記電装体収容部の内側と前記送風機とを連絡する第四開口部とを有し、
   前記第一開口部は、前記筐体の外側と前記電装体収容部の内側とを連絡するように設けられており、
   前記第四開口部の面積は、前記送風機の開口面積よりも小さいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のオゾン発生装置。
5. 前記送風機の開口面積は、前記第二開口部の面積と前記第四開口部の面積の合計よりも小さいことを特徴とする請求項４に記載のオゾン発生装置。
6. 前記電装体から前記光源体に電力を供給するための電源線を有し、
   前記電源線は、前記光源体から見て、前記第三開口部よりも前記送風機側に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のオゾン発生装置。
7. 前記光源体は、前記筐体によって覆われており、当該光源体から射出される光が前記筐体の外側に放射されない構成であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のオゾン発生装置。
   

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