JP7329711B1 - オゾン発生器 - Google Patents

Abstract

【課題】ハウジング内で発生するオゾンの濃度のばらつき発生を抑え、かつ外部に吐出されるオゾンの濃度の時間的なばらつきの発生も同時に抑えることが可能なオゾン発生器を提供する。【解決手段】ハウジング２と、空気を吸入する吸気口２ａと、ハウジング２の内部に設けられ吸気口２ａから吸入された空気に紫外線を照射してオゾンを発生させる３本以上の直管状の紫外線ランプ３と、オゾンを含む空気を外部に排出する排気口２ｂと、紫外線ランプ３の点灯用のランプ用電源５を備え、ランプ用電源５は紫外線ランプ３の点灯位置を時間経過に伴って変化させるものである。【選択図】図４

Description

本願は、オゾン発生器に関するものである。

従来、紫外線ランプによりオゾンを発生させるオゾン発生器を用いた空間除菌装置がある。この場合のオゾン発生器は、例えば、５００ｍ^３程度以下の比較的小空間を対象としている。例えば、オゾン発生器に使用される紫外線ランプは、１本ないしは２本程度を用いたものであり、したがって、紫外線ランプによって発生するオゾンのガス量（濃度×風量）も上記小空間に対応した量に限定されている（例えば、下記の特許文献１参照）。

特許第３９３６８７６号

このように、従来のオゾン発生器は、小空間に対応してオゾンを発生するものに限られている。しかしながら、近年に至っては、紫外線ランプを用いてさらに大きな空間向けにオゾンを発生させるオゾン発生器を提供することが求められている。

この場合、紫外線ランプの１本当たりのオゾン発生量には自ずと限界があるので、紫外線ランプの本数を増加する必要がある。しかし、単純に紫外線ランプの本数を増加するだけでは、発生するオゾンガスの濃度の空間的、時間的なばらつきを生じるとともに、装置の寸法、およびコストの増加、さらには腐食の発生などの問題を起こし易いという課題がある。

本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、比較的大きな空間向けに必要なオゾン量を発生させることができ、かつイニシャルコスト、ランニングコストの増加などの不具合発生を抑制できるとともに、ハウジング内で発生するオゾンの濃度のばらつき発生を抑えることができ、しかも、排気口から外部に吐出されるオゾンの濃度の時間的なばらつきの発生も同時に抑えることが可能なオゾン発生器を提供することを目的とする。

本願に開示されるオゾン発生器は、ハウジングと、前記ハウジングの一端側に設けられ、空気を吸入する吸気口と、前記ハウジングの内部に設けられ、前記吸気口から吸入された空気に紫外線を照射してオゾンを発生させる３本以上の直管状の紫外線ランプと、前記ハウジングの他端側に設けられ、前記紫外線ランプで発生されたオゾンを含む空気を外部に排出する排気口と、前記紫外線ランプの点灯用のランプ用電源と、を備え、前記直管状の紫外線ランプはそれぞれ、前記吸気口から前記排気口へ向かう前記空気が流れる空気流方向に沿い前記一端側から前記他端側に延びるように配置してあり、前記３本以上の直管状の紫外線ランプは、前記空気流方向とは垂直な垂直方向にそれぞれが離隔して並列配置してあり、前記ランプ用電源は、前記紫外線ランプの点灯位置を時間経過に伴って変化させるものである。

本願に開示されるオゾン発生器によれば、比較的大きな空間向けに必要なオゾンを発生させることができ、かつイニシャルコスト、ランニングコストの増加などの不具合発生を抑制できるとともに、ハウジング内で発生するオゾンの濃度のばらつき発生を抑えることができ、しかも、排気口から外部に吐出されるオゾンの濃度の時間的なばらつきの発生も同時に抑えることが可能となる。

実施の形態１によるオゾン発生器の概略構成を示す正面断面図である。 実施の形態１によるオゾン発生器の概略構成を示す側面断面図である。 実施の形態１によるオゾン発生器の概略構成の変形例を示す側面断面図である。 実施の形態１において、ランプ用電源により個々の紫外線ランプの点灯位置を時間経過に伴って変化させる場合の一例を示すタイミングチャートである。 実施の形態１において、ランプ用電源により個々の紫外線ランプの点灯位置を時間経過に伴って変化させる場合の他の一例を示すタイミングチャートである。 実施の形態１において、ランプ用電源により個々の紫外線ランプの点灯位置を時間経過に伴って変化させる場合の他の一例を示す説明図である。 実施の形態１において、ランプ用電源により個々の紫外線ランプの点灯位置を時間経過に伴って変化させる場合のさらに他の一例を示す説明図である。

実施の形態１．
図１は、本願の実施の形態１によるオゾン発生器の概略構成を示す正面断面図であり、図２は実施の形態１によるオゾン発生器の概略構成を示す側面断面図である。

この実施の形態１のオゾン発生器１は、中空直方形のハウジング２を備え、このハウジング２の一端側（図では下端側）の側面部には空気を吸入する吸気口２ａが、ハウジング２の内部には吸気口２ａから吸入された空気に紫外線を照射してオゾンを発生させる３本以上（ここでは一例として１０本）の直管状の紫外線ランプ３が、ハウジング２の他端側（図では上端側）には前記紫外線ランプ３で発生されたオゾンを含む空気を外部に排気する排気口２ｂが、それぞれ設けられている。また、吸気口２ａと紫外線ランプ３との間の空間には、吸気口２ａから紫外線ランプ３を経由して排気口２ｂに至る空気の流れを生成する複数（ここでは一例として３台）の送風用ファン４が配置されている。

各々の紫外線ランプ３は、吸気口２ａから排気口２ｂに向う空気の流れる方向と直交する方向に互いに一定の離間幅Ｗを存して並列配置されている。この場合の紫外線ランプ３としては、中・大空間でのオゾンによる空間除菌を効率的に行うために、紫外線の波長が２００ｎｍ以下のもの、例えばエキシマランプが好適に使用される。このように、波長２００ｎｍ以下の紫外線ランプ３を使用すると、放電式と違って、Ｎｏｘと呼ばれる窒素酸化物の発生を懸念することが不要となるため、腐食による電極清掃が不要になり、また窒素酸化物の居室内への噴霧なとの悪影響を防止することができる。

また、各々の紫外線ランプ３の配置本数は、ハウジング２内の空間サイズに適合するように設定される。さらに、互いに並列配置されている各々の紫外線ランプ３の配置関係は、紫外線ランプ３の直径をＤ、互いに隣接する紫外線ランプ３の離間幅をＷとしたとき、離間幅Ｗは前記紫外線ランプ３の直径Ｄの０．８～３倍の範囲内（０．８Ｄ≦Ｗ≦３Ｄ）となるように設定されている。

その理由は、上記の配置関係から外れる場合、すなわち、離間幅Ｗがランプ直径Ｄの０．８倍未満であると、紫外線ランプ３同士の隙間が狭過ぎて、空気の流れが悪くなりオゾンを十分に発生することができない。一方、離間幅Ｗがランプ直径Ｄの３倍を越えると、紫外線ランプ３同士の隙間が広過ぎてオゾン濃度のばらつきが発生したり、装置サイズが大きくなるからである。

ハウジング２の内部の送風用ファン４と紫外線ランプ３との中間位置には、紫外線ランプ３の点灯用のランプ用電源５が設けられている。このランプ用電源５は、ハウジング２の内部に形成された隔壁７によって包囲されて紫外線ランプ３から隔離されている。そして、ランプ用電源５の下方に位置する隔壁７には、ランプ用電源５の冷却用ファン６が取り付けられている。この冷却用ファン６に対面して空気の吸込口７ａが、またランプ用電源５の上部のハウジング２には、空気の吐出口７ｂがそれぞれ設けられている。

また、上記のランプ用電源５から紫外線ランプ３に電力を供給する接続ケーブル８を備えており、この接続ケーブル８は、その一端が紫外線ランプ３の上流側（送風用ファン４に近接する側）の端部に接続され、他端側は隔壁７を貫通してランプ用電源５に接続されている。

このように、ランプ用電源５および冷却用ファン６を、紫外線ランプ３の配置領域に対して隔壁７によって隔離し、かつ、接続ケーブル８の一端を紫外線ランプ３の上流側に配置することで、紫外線ランプ３により照射されて発生するオゾンガスの漏洩により、ランプ用電源５、接続ケーブル８、および冷却用ファン６が腐食されるといった悪影響を防止することができる。

なお、送風用ファン４とランプ用電源５は、オゾン発生器のサイズに応じて、各々の紫外線ランプ３に対して個別に設けてもよく、あるいは複数の紫外線ランプ３に対して個々に設けることもできる。

上記構成において、送風用ファン４によって吸気口２ａから吸い込まれた空気は、個々の紫外線ランプ３の近傍を通過するが、その際に、紫外線ランプ３によって空気に紫外線が照射されてオゾンが発生する。そして、紫外線ランプ３で発生されたオゾンを含む空気は、排気口２ｂから外部に排出される。

この場合、個々の紫外線ランプ３は、３本以上の本数が確保され、かつ、吸気口２ａから排気口２ｂに向う空気の流れる方向と直交する方向に互いに一定の離間幅Ｗを存して並列配置されているので、十分な量のオゾンを発生することができるとともに、ハウジング２内でオゾン発生効率が低下してオゾンガス濃度がばらつくなどの不具合発生を防ぐことができる。これにより、中・大空間でのオゾンによる空間除菌を達成することが可能となる。

また、個々の紫外線ランプ３を一定の離間幅Ｗを存して並列配置する構成とすることにより、装置全体の厚みをスリムにすることができ、また、空いたスペースを活用して隔壁７を設けてその内部にランプ用電源５およびその冷却用ファン６を配置することができる。このため、イニシャルコスト、ランニングコストの増加などの不具合発生を抑制することが可能となる。
なお、上記実施の形態１の変形例として、ランプ用電源５がオゾン耐性処理されている場合には、隔壁７によって隔離ランプ用電源５を紫外線ランプ３と隔離しなくてもよく、その場合には、図３に示すように、隔壁７を省くとともに、冷却用ファン６を省いて送風用ファン４で兼用することもできる。このような構成とすれば、高電圧配線部が隔壁７を跨ぐためのベース板の処理などが不要になり、コストを削減することができる。

さらに、本願の実施の形態１における特徴として、ランプ用電源５による各々の紫外線ランプ３の点灯の仕方を工夫しており、ランプ用電源５は、個々の紫外線ランプ３の点灯位置を時間経過に伴って変化させる。

すなわち、ランプ用電源５は、紫外線ランプ３を一度に点灯する本数をＮ（但し、Ｎは１以上で配置本数未満の整数）としたとき、１周期Ｔ内において、点灯対象となるＮ本の紫外線ランプ３の点灯位置を時間経過に伴って配列方向に沿って順番に変化させる。

具体的には、例えば図１において、互いに並列配置されている紫外線ランプ３の総本数を１０本とし、図の左から右に向かって順に紫外線ランプ３に対してランプ１～ランプ１０の番号を付したとき、紫外線ランプ３を一度に点灯する本数をＮ＝１とした場合、図４のタイミングチャートに示すように、１周期Ｔ内において、時間経過に伴って配列方向に沿って順番にランプ１、ランプ２、・・・、ランプ１０と点灯する。

また、紫外線ランプ３を一度に点灯する本数をＮ＝２とした場合、図５のタイミングチャートに示すように、１周期Ｔ内において、時間経過に伴って配列方向に沿って順番に（ランプ１、２）、（ランプ３、４）、・・・、（ランプ９、ランプ１０）と、２本ずつ同時点灯し、かつ時間経過に伴って配列方向に沿って位置をずらせて点灯する。

なお、上記の説明では、紫外線ランプ３を一度に点灯する本数をＮ＝１の場合と、Ｎ＝２の場合について説明したが、これは１例であってこのような本数に限定されるものではない。

さらに、紫外線ランプ３の点灯位置を１周期内において時間的に均等に分散させる仕方としては、以下の方法も考えられる。
すなわち、ランプ用電源５は、紫外線ランプ３を一度に点灯する本数をＮ（但し、Ｎは１以上で配置本数未満の整数）としたとき、点灯対象となるＮ本の紫外線ランプ３の点灯位置を時間経過に伴って配列方向に沿ってＭ本（但し、Ｍは１以上で配置本数未満の整数）おきに飛ばして変化させる。

具体的には、例えば互いに並列配置されている紫外線ランプ３の総本数を１０本とし、紫外線ランプ３を一度に点灯する本数をＮ＝１とし、時間経過に伴って配列方向に沿って飛ばして点灯する本数をＭ＝３とした場合、点灯する紫外線ランプ３の順にランプ１～ランプ１０の番号を付したとき、図６に示すように、左端のランプ１を先ず点灯し、次に、３本飛ばしてランプ２を点灯し、次にはランプ２から３本飛ばしてランプ３を点灯する。以下、この手順を繰り返す。

また、紫外線ランプ３を一度に点灯する本数をＮ＝２、時間経過に伴って配列方向に沿って飛ばして点灯する本数をＭ＝４とした場合、図７に示すように、左端から２本の（ランプ１、２）を先ず点灯し、次に、４本飛ばして（ランプ３、４）を点灯し、次には、これらの（ランプ３、４）から４本飛ばして（ランプ５、６）を点灯する。以下、この手順を繰り返す。

なお、上記の説明では、上記の紫外線ランプ３を一度に点灯する本数をＮ＝１、Ｎ＝２、時間経過に伴って配列方向に沿って飛ばして点灯する本数をＭ＝３、Ｍ＝４の場合について説明したが、これは１例であってＮ、Ｍを、このような本数に限定するものではない。

上記の点灯の仕方以外に、ランプ用電源５により、紫外線ランプ３の点灯位置を１周期内において時間的に均等に分散させる仕方としては、例えば紫外線ランプ３を一度に点灯する本数をＮ（但し、Ｎは１以上で配置本数未満の整数）としたとき、点灯対象となるＮ本の紫外線ランプ３の点灯位置を、乱数表に従い、時間経過に伴って変化させることも可能である。

このように、ランプ用電源５は、個々の紫外線ランプ３の点灯位置を時間経過に伴って変化させると、ハウジング２内で発生するオゾンの濃度のばらつき発生を抑えることができるとともに、排気口２ｂから外部に吐出されるオゾンの濃度の時間的なばらつきの発生も同時に抑えることができる。

なお、本願は、様々な例示的な実施の形態が記載されているが、実施の形態に記載された様々な特徴、態様、および機能は特定の実施の形態の適用に限られるものではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。

したがって、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも一つの構成要素を変形する場合、追加する場合、または省略する場合、さらには、少なくとも一つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれものとする。

以下、本開示の諸態様を付記としてまとめて記載する。

［付記１］
ハウジングと、
前記ハウジングの一端側に設けられ、空気を吸入する吸気口と、
前記ハウジングの内部に設けられ、前記吸気口から吸入された空気に紫外線を照射してオゾンを発生させる３本以上の直管状の紫外線ランプと、
前記ハウジングの他端側に設けられ、前記紫外線ランプで発生されたオゾンを含む空気を外部に排出する排気口と、
前記紫外線ランプの点灯用のランプ用電源と、
を備え、
前記ランプ用電源は、前記紫外線ランプの点灯位置を時間経過に伴って変化させるものであるオゾン発生器。
［付記２］
前記ランプ用電源は、前記紫外線ランプを一度に点灯する本数をＮ本としたとき、点灯対象となるＮ本の前記紫外線ランプの点灯位置を時間経過に伴って配列方向に沿って順番に変化させるものであり、但し、Ｎは１以上で配置本数未満の整数である付記１に記載のオゾン発生器。
［付記３］
前記ランプ用電源は、前記紫外線ランプを一度に点灯する本数をＮ本としたとき、点灯対象となるＮ本の前記紫外線ランプの点灯位置を時間経過に伴って配列方向に沿ってＭ本おきに飛ばして変化させるものであり、但し、Ｎは１以上で配置本数未満の整数、Ｍは１以上で配置本数未満の整数である付記１に記載のオゾン発生器。
［付記４］
前記ランプ用電源は、前記紫外線ランプを一度に点灯する本数をＮ本としたとき、点灯対象となるＮ本の前記紫外線ランプの点灯位置を、乱数表に従い時間経過に伴って変化させるものであり、但し、Ｎは１以上で配置本数未満の整数である付記１に記載のオゾン発生器。
［付記５］
前記紫外線ランプは、いずれもエキシマランプである付記１から付記４のいずれか１項に記載のオゾン発生器。
［付記６］
前記紫外線ランプの直径をＤ、互いに隣接する前記紫外線ランプの離間幅をＷとしたとき、離間幅Ｗは前記紫外線ランプの直径Ｄの０．８倍～３倍の範囲に設定されている付記１から付記５のいずれか１項に記載のオゾン発生器。
［付記７］
前記紫外線ランプのそれぞれは、前記吸気口と前記排気口とを結ぶ空気の流れる方向と直交する方向に互いに並列配置されるとともに、前記吸気口と前記紫外線ランプとの間には、前記吸気口から前記紫外線ランプを経由して前記排気口に至る空気の流れを生成する送風用ファンが配置されている付記１から付記６のいずれか１項に記載のオゾン発生器。
［付記８］
前記ランプ用電源の冷却用ファンを備え、前記ランプ用電源および前記冷却用ファンは、前記吸気口と前記紫外線ランプとの間に設けられている、付記１から付記７のいずれか１項に記載のオゾン発生器。
［付記９］
前記送風用ファンは前記ランプ用電源の冷却用として兼用されており、前記ランプ用電源は、前記吸気口と前記紫外線ランプとの間に設けられている、付記７に記載のオゾン発生器。

１ オゾン発生器、２ ハウジング、２ａ 吸気口、２ｂ 排気口、
３ 紫外線ランプ、４ 送風用ファン、５ ランプ用電源、６ 冷却用ファン、
７ 隔壁、７ａ 吸込口、７ｂ 吐出口、８ 接続ケーブル。

Claims (9)

1. ハウジングと、
   前記ハウジングの一端側に設けられ、空気を吸入する吸気口と、
   前記ハウジングの内部に設けられ、前記吸気口から吸入された空気に紫外線を照射してオゾンを発生させる３本以上の直管状の紫外線ランプと、
   前記ハウジングの他端側に設けられ、前記紫外線ランプで発生されたオゾンを含む空気を外部に排出する排気口と、
   前記紫外線ランプの点灯用のランプ用電源と、
   を備え、
   前記直管状の紫外線ランプはそれぞれ、前記吸気口から前記排気口へ向かう前記空気が流れる空気流方向に沿い前記一端側から前記他端側に延びるように配置してあり、
   前記３本以上の直管状の紫外線ランプは、前記空気流方向とは垂直な垂直方向にそれぞれが離隔して並列配置してあり、
   前記ランプ用電源は、前記紫外線ランプの点灯位置を時間経過に伴って変化させるものであるオゾン発生器。
2. 前記ランプ用電源は、前記紫外線ランプを一度に点灯する本数をＮ本としたとき、点灯対象となるＮ本の前記紫外線ランプの点灯位置を時間経過に伴って配列方向に沿って順番に変化させるものであり、但し、Ｎは１以上で配置本数未満の整数である請求項１に記載のオゾン発生器。
3. 前記ランプ用電源は、前記紫外線ランプを一度に点灯する本数をＮ本としたとき、点灯対象となるＮ本の前記紫外線ランプの点灯位置を時間経過に伴って配列方向に沿ってＭ本おきに飛ばして変化させるものであり、但し、Ｎは１以上で配置本数未満の整数、Ｍは１以上で配置本数未満の整数である請求項１に記載のオゾン発生器。
4. 前記ランプ用電源は、前記紫外線ランプを一度に点灯する本数をＮ本としたとき、点灯対象となるＮ本の前記紫外線ランプの点灯位置を、乱数表に従い時間経過に伴って変化させるものであり、但し、Ｎは１以上で配置本数未満の整数である請求項１に記載のオゾン発生器。
5. 前記紫外線ランプは、いずれもエキシマランプである請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のオゾン発生器。
6. 前記紫外線ランプの直径をＤ、互いに隣接する前記紫外線ランプの離間幅をＷとしたとき、離間幅Ｗは前記紫外線ランプの直径Ｄの０．８倍～３倍の範囲に設定されている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のオゾン発生器。
7. 前記紫外線ランプのそれぞれは、前記吸気口と前記排気口とを結ぶ空気の流れる方向と直交する方向に互いに並列配置されるとともに、前記吸気口と前記紫外線ランプとの間には、前記吸気口から前記紫外線ランプを経由して前記排気口に至る空気の流れを生成する送風用ファンが配置されている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のオゾン発生器。
8. 前記ランプ用電源の冷却用ファンを備え、前記ランプ用電源および前記冷却用ファンは、前記吸気口と前記紫外線ランプとの間に設けられている、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のオゾン発生器。
9. 前記送風用ファンは前記ランプ用電源の冷却用として兼用されており、前記ランプ用電源は、前記吸気口と前記紫外線ランプとの間に設けられている、請求項７に記載のオゾン発生器。