JPH01242404A - オゾナイザ及びオゾン発生方法 - Google Patents

オゾナイザ及びオゾン発生方法

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JPH01242404A
JPH01242404A JP6823188A JP6823188A JPH01242404A JP H01242404 A JPH01242404 A JP H01242404A JP 6823188 A JP6823188 A JP 6823188A JP 6823188 A JP6823188 A JP 6823188A JP H01242404 A JPH01242404 A JP H01242404A
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ozonizer
ozone
electrode
sides
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弘 斉藤
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B13/00Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/10Preparation of ozone
    • C01B13/11Preparation of ozone by electric discharge

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、オゾンを製造するオゾナイザ及びオゾン発生
方法の改良に関する。
〔従来の技術〕
オゾンを製造するオゾナイザとしてはオゾン発生量が多
いこと、消費電力が少ないこと、電極及びオゾナイザ素
子の寿命が長く、長期間にわたり安定した状態でオゾン
を発生できること及び製造コストを低く抑えることがで
きること等が要求されるが、これらの条件を総て満足す
るオゾナ・イザは未だ開発されていない。
従来公知のオゾナイザは、オゾンを大量に発生すること
ができず、しかも消費電力が多く、電J】及びオゾナイ
ザ素子の寿命が短く、長期間にわたり安定した状態でオ
ゾンを発生することができないと云う問題点があった。
而して、オゾナイザにおいてオゾンを大量、且つ効率的
に発生することを妨げる要因としては種々のものを上げ
ることができる。即ち、〔1〕電極に関するものとして
は、 (1)電極の酸化分解。
(2)電極の電蝕。
(3)電極の電気分解。
(4)電気分極。
(5)電極の電気析出。
等が挙げられるが、これらはコロナ放電による整流作用
、電源波形のかたよりによる極性変位又は電極金属中に
含まれる不純物の影古等により起こるものである。
〔2〕オゾナイザ素子の構造上の問題に関するものとし
ては、 (+)  電極の静電容量が大きいため、放電電力に比
べて静電容量によるロス電力が太き(なる。
(2)  オゾナイザ素子にかける電界が平等電界にな
らない。
(3)  オゾナイザ素子に流入する全電力に比しオゾ
ンの発生量が少ない。
(4)放電発生面がオゾナイザ素子の片方の面のみであ
るためオゾンの発生量が少ない。
等が挙げられる。
〔3〕電源に関するものとしては、 (1)  コロナ放電効率を向上させるために電源の周
波数を高くしなければならない。
(2)  コロナ放電電力よりも電極とオゾナイザ素子
の静電容量による電力ロスの方が大きいため電源回路と
して大型のものを使用しなければならない。
〔4〕オゾナイザ素子としてセラミック素子を使用した
場合には、 (1)  セラミック素子にピンホール、クランク、ボ
イド等が生じやすく、絶縁破壊等が起こりやすい。
(2)  電極とセラミック素子の膨張係数の違いによ
り歪が生じやすい。
(3)オゾナイザ素子が電気分解又は分極しやすい。
(4)  セラミック素子の表面が粗いためセラミンク
素子の表面に水分が付着しやすい。
(5)オゾンによる還元が起こりやすい。
等が挙げられる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は、叙上の観点にたってなされたものであって、
その目的とするところは、上記の種々の問題点の解決を
図り、消費電力が少なく、電極及びオゾナイザ素子の寿
命が長く、長期間にわたり安定した状態で使用でき、し
かも製造コストを低く抑えることができるオゾナイザ及
びオゾン発生方法を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
而して、上記の目的は、誘電体から成る薄板の表裏両面
に一対の電極を設け、これを酸素を含む原料ガスを供給
しつ\電圧パルスを印加してオゾンを製造するオゾナイ
ザに於いて、上記薄板が少なくともその表面がガラス質
から成る低誘電率材料から成り、上記薄板の表裏両面に
設けられる電極が互いに重なり合うことがないよう板厚
の2倍以上の最短距罷を隔て\設けることによって達成
される。
なお、両電極間には、酸素を含む原料ガスを供給しつゝ
、ゼロ又は適宜のバイアス電圧Vaに保たれる休止時間
Taを介して、正負□に交互にスイングする電圧パルス
を印加するものである。
〔作  用〕
上記の如く構成することにより、オゾナイザの消費電力
を減少させ、電極及びオゾナイザ素子の寿命を大幅に延
ばすことができ、長期間にわたり安定した状態でオゾン
を発生させることかでき、更にはオゾナイザの製造コス
トを低く抑えることができるものである。
〔実 施 例〕
以下、図面を参照しつ一本発明の構成を具体的に説明す
る。
第1図は、本発明にかかるオゾナイザに使用する電極の
構成を示す説明図、第2図は、オゾナイザ素子の一実施
例を示す縦方向拡大断面図、第3図は、セラミックを使
用したオゾナイザ素子の一実施例を示す縦方向拡大断面
図、第4図及び第5図は、従来公知のオゾナイザ素子の
一実施例を示す説明図、第6図乃至第9図は、それぞれ
本発明にかかるオゾナイザ素子に印加する電圧パルス波
形を示す説明図、第10図は、本発明にかかるオゾナイ
ザ素子と従来公知のオゾナイザ素子の寿命を比較したグ
ラフである。
第1図乃至第10図中、1は本発明にかかるオゾナイザ
素子に使用する電極であり、2及び3は一対の電極、4
は絶縁材料、5はセラミック板、6及び7は上記セラミ
ンク板50表面を覆うコーテイング材、8はガードリン
グ、9はセラミック板、10.11.12及び13は電
極、A及びBは従来のセラミックを使用したオゾナイザ
素子、Cは従来のセラミンクを使用したオゾナイザ素子
に本発明で使用する電圧パルスを印加した場合、Dは本
発明にかかるセラミックを使用したオゾナイザ素子(但
し、セラミック板表面にガラス質等から成る低誘電率材
料による処理無し。)に本発明で使用する電圧パルスを
印加した場合、Dは本発明にかかるセラミックを使用し
たオゾナイザ素子(但し、セラミック板表面にガラス質
等から成る低誘電率材料による処理有り。)に本発明で
使用する電圧パルスを印加した場合である。
而して、従来公知のオゾナイザ素子は、第4図及び第5
図に示す如く、アルミナ系等のセラミック板9の一表面
に電極10.10を張りつけると共に、上記セラミック
板9の内部に上記電極l0110と相対向するように電
極11を埋め込むか、又はセラミック板9を挟んで相対
向するよう一対の電極12及び13を設けるものである
而して、従来公知のオゾナイザ素子は、表面粗さの粗い
セラミック板9の片面又は両面に電極を直接張り付ける
ため、電極とセラミック板9との間の接触抵抗が大きく
、又セラミック板9の表面に水分が付着しやすいと云う
問題点があった。また、セラミック板9にピンホール、
クランク、ボイド等が生じやすいため絶縁破壊が起こり
やすく、更には電極とセラミック板9の膨張係数の相違
により歪が起こったり、オゾナイザ素子が電気分解又は
分極しやすいと云う問題点もあった。
更にまた、電極間の静電容量が大きいため、放電電力に
比べて静電容量による無効電流が大きく、オゾナイザ素
子に流入する全電力に比ベオゾンの発生量が少なく、又
オゾナイザ素子の片面でしかオゾンが発生しないと云う
極めて効率の悪いものであった。
これに対して、本発明にかかるオゾナイザ素子は、絶縁
材料4の表裏両面に一対の電極2.3が互いに重なり合
わないよう上記絶縁材料4の2倍以上の最短距離を隔て
\設けるものである。
このため電極面積を広くしても電極間の静電容量は小さ
な値に止まり、このためコロナ放電以外の無効電流が殆
ど発生せず、電力効率が飛躍的に向上する。
また、絶縁材料としてセラミック板5を使用する場合に
は、セラミック板5の表面を緻密なガラ・ス質から成る
低誘電率材料で覆い、その上に表裏両面に一対の電極2
.3が互いに重なり合わないよう上記セラミック板5の
2倍以上の最短距離を隔て\設けるものである。
このように構成すると、セラミック板5がオゾンやコロ
ナ放電のプラズマに接触しないので損傷を受けることが
ない。
電極2及び3としてはアルミニウム、ステンレス、グラ
ファイト、カーボンコロイド等のオゾンに耐性を有する
導電性物質を使用し、電極の厚さは15μm 〜300
μm、電極の幅Tは0.5〜5 mm、電極間距離tは
0.1〜5世とする。
上記絶縁材料4としては塩化ビニール、ポリエチレン及
びポリプロピレン等を使用し、又セラミック板5として
は、アルミナ、ステアタイト及びマイカレックス等を使
用し、これらを厚さ0.1〜2m[lIに形成する。ま
た、上記セラミック板5の表面を覆う低誘電率材料とし
ては、石英ガラス、ソーダガラス等が推奨される。なお
、セラミック板5の表面をガラス質から成る低誘電率材
料で覆ったならば、その表面をグリス等でコーティング
する。
而して、本発明にかかるオゾナイザに於いては、上記の
如く形成されたオゾナイザ素子の両電極間に、酸素を含
む原料ガスを供給しつ−1第6図乃至第9図に示す如き
ゼロ又は適宜の正又は負のバイアス電圧Vaに保たれる
休止時間Taを介して、正負に交互にスイングする電圧
パルスを印加して電極間にコ゛ロナ放電を起こさせ、オ
ゾンを発生させるものである。
このようにするとオゾナイザ素子の両面で交互にコロナ
放電が生じるので、効率が向上し、又コロナ放電が一方
向性でなくなるので、誘電体の電食や金属の析出が防止
される。
なお、大型のオゾナイザ素子の場合には、ガードリング
8を設け、上記ガードリング8を接地し、これにより電
界を均一化する。
而して、絶縁材料4又はセラミック板5の薄板を挟んで
一対の電極2.3が互いに重なり合わないよう2倍以上
の最短距離を隔て\設けであるので、コロナ放電の発生
範囲が広くなり、上記薄板の両面でオゾンを発生させる
ことができ、更には第10図に示す如く、オゾナイザ素
子の寿命を従来のものに比べて大幅に向上させることが
できる。
特に、セラミック板の表面を石英ガラスで被覆処理し、
電極にゼロ又は適宜の正又は負のバイアス電圧Vaに保
たれる休止時間Taを介して、正負に交互にスイングす
る電圧パルスを印加してオゾンを発生させるようにする
と、第10図中E1に示す如くオゾナイザ素子の寿命を
大幅に向上させることができる。
〔発明の効果〕
本発明は叙上の如く構成されるから、本発明によるとき
には、オゾナイザの消費電力を減少させ、電極及びオゾ
ナイザ素子の寿命を大幅に延ばすことができ、長期間に
わたり安定した状態でオゾンを発生することができ、更
にはオゾナイザの製造コストを低く抑えることができる
ものである。
なお、本発明は叙上の実施例に限定されるものでない。
即ち、例えば、本実施例に於いては、セラミック板とし
てアルミナ、ステアタイト及びマイカレックスを使用し
たが、上記のものに限定されず広く公知のセラミック材
が使用できるものであり、電極間に印加する電圧パルス
波形も電極にゼロ又は適宜の正又は負のバイアス電圧V
aに保たれる休止時間Taを介して、正負に交互にスイ
ングする条件を満足する電圧パルスであれば、他の波形
の電圧パルスであってもよく、本発明はその目的の範囲
内において上記の説明から当業者が容易に想到し得るす
べての変更実施例を包摂するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明にかかるオゾナイザに使用する電極の
構成を示す説明図、第2図は、オゾナイザ素子の一実施
例を示す縦方向拡大断面図、第3図は、セラミックを使
用したオゾナイザ素子の一実施例を示す縦方向拡大断面
図、第4図及び第5図は、従来公知のオゾナイザ素子の
一実施例を示す説明図、第6図乃至第9図は、それぞれ
本発明にかかるオゾナイザ素子に印加する電圧パルス波
形を示す説明図、第1O図は、本発明にかかるオゾナイ
ザ素子と従来公知のオゾナイザ素子の寿命を比較したグ
ラフである。 1−−−−−・・−・−−−−−−−m−−−−−−−
−・オゾナイザ素子に使用する電極2.3−−−−一・
−・・・・−−−一−−−電極4−・・−−−−−一−
−−−−−−−−−−−−絶縁材料5.9−−−−−−
−−−−−・・・・−セラミック板6.7−・・・−−
−−−−−m−・−コーティング材8−・−・−・−−
−一−−−−−−−−−−−−−・−ガードリング10
.11.12.13−電極 特許出願人  ユニソイド株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)誘電体から成る薄板の表裏両面に一対の電極を設け
    、これを酸素を含む原料ガスを供給しつゝ電圧パルスを
    印加してオゾンを製造するオゾナイザに於いて、 上記薄板が少なくともその表面がガラス質から成る低誘
    電率材料から成り、上記薄板の表裏両面に設けられる電
    極が互いに重なり合わないよう板厚の2倍以上の最短距
    離を隔てゝ設けられていることを特徴とする上記のオゾ
    ナイザ。 2)第1請求項に記載のオゾナイザを用いてオゾンを製
    造する方法に於いて、両電極間に、酸素を含む原料ガス
    を供給しつゝ、ゼロ又は適宜のバイアス電圧Vaに保た
    れる休止時間Taを介して、正負に交互にスイングする
    電圧パルスを印加してオゾンを製造することを特徴とす
    る上記のオゾン製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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