JPH01503231A - コロナ放電装置の弾力性誘電体電極 - Google Patents

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】 コロナ放電装置の弾力性誘電体電極 五立ユ立 本発明は、電気メツキ廃棄物におけるシアン化物の酸化や、染料材の脱色や、精 製廃棄水の浄化や、海水の殺菌や、印刷用紙の処理や、水の浄化や、下水処理に おける臭気の制御や、殺菌消毒といった多数の工業分野においてオゾンを発生す るための装置に係る。今日、オゾン発生器は、一般に、コロナ放電の原理を用い ている。この技術は、高圧電極と接地電極を離間関係で取り付け、一方の電極を ガラス質の誘電部材で覆うようにして用いるものである。これらの電極は、誘電 体材料と一方の電極とのスペースに静電界即ちコロナを設定するために電源に接 続される。次いで、酸素を含むガス（空気又は酸素）が誘電体材料と電極との間 のスペースに通される。

放電電界を形成するには、著しい電気エネルギを必要とする。放電電界に供給さ れる電気エネルギの８０％以上が熱に変換され、この熱を静電界から即座に除去 しなければ、生成オゾンが直ちに分解して酸素に戻ってしまう。３５℃より高い 温度になると、この逆反応の率が急速に増加し、２００℃の温度においてはほと んど瞬間的となる。誘電体部材は、一般に、ガラスや溶融した水晶やセラミック のような固体ガラス質材料の形態である。ガラス質誘電体材料には熱が堆積し、 材料は一般に２００℃ないし２５０℃の臨界範囲に達するような温度で機能する 。それ故、実用的な作動効率と、−貫したオゾン収率とを維持するためには、オ ゾン発生器を適切に冷却することが重要となる。温度は、通常、電極の背面に沿 って空気又はオイルを循環させて誘電体部材を冷却することにより、約１００な いし１５０℃に維持される。又、ガラス質材料は非常にもろいものであり、製造 についても使用についても特殊な取扱いを必要とする。

ｍΣＵ 本発明は、細長い形式又は区分化形式のいずれかであるオゾン発生器に係り、よ り詳細には、このような発生器に用いられる電極間に配置される改良される誘電 体部材に係る。オゾン発生器は、高圧電極と、接地電極とを含んでいる。一方の 電極には誘電体部材が設けられ、誘電体部材と他方の電極との間に静電界が発生 される。誘電体部材は、弾力性のエラストマ材料で形成され、その表面には無機 材料の粒子が埋設される。エラストマ材料は電極の表面にモールドすることもで きるし取り付けることもできる。無機材料は、弾力性エラストマ材料の表面にふ りまくこともできるし埋設することもできる。この弾力性材料の使用により、作 用温度範囲が５０’Ｃに減少され、オゾンの発生効率が実質的に増加される。又 、この材料は強力であり、製造においても使用においても特殊な取扱いは必要と されない。

図面の簡単な説明 第１図は、典型的なオゾン発生器の概略図、第２図は、２つの円筒状の高圧電極 が裸のロール電極から離間されたコロナ処理ステーションの形態のオゾン発生器 を示す前面図、 第３図は、第２図の３−３線に沿った図で、円筒状の電極と裸のロール電極との 間の間隔を示す断面図、第４図は、第２図の高圧電極の一方を示す斜視図で、電 極を包囲するスリーブの形態の本発明による改良された誘電体部材を示す図、 第５図は、円筒状の高圧電極が管状の接地電極内に支持されそして高圧電極に誘 電体部材が取り付けられた別の形態のオゾン発生器を示す斜視図、 第６図は、第５図の６−６線に沿った断面図で、円筒状の電極と管状の接地電極 との間に配置されたスペーサを示す図、第７図は、両端が開いた管状のハウジン グに円筒状の電極が支持された別の形態のオゾン発生器を前方から見た断面図、 第８図は、第７図の８−８線に沿った断面図で、第７図に示すオゾン発生器の区 分の１つを示す図、第９図は、区分式のオゾン発生器の部分破断斜視図、第１０ 図は、第９図のオゾン発生器の端面断面図、第１１図は、電極区分の１つを示す 断面図、そして第１２図は、電極区分の１つを示す分解斜視図である。

１里■ 第１図に示すように、本発明により構成された形式のオゾン発生器１ｏは、一般 的に、高圧電極１２及び接地電極１４によって画成されたオゾン発生チャンバ１ ３を備えている。高圧電極１２又は接地電極１４のいずれかに誘電体部材１６が 設けられる。高圧電極１２を電源ＰＳに接続することにより電極間に静電界即ち コロナ放電が形成される。次いで、電極間に空気又は酸素が通され、電極間の放 電電界中でオゾンが発生する。

本発明による誘電体部材１６は、エラストマ材料１５と、他方の電極に面した弾 力性誘電体材料の面に設けられた無機材料１７の粒子とによって形成される。

この点について、弾力性の誘電体部材１６は、シリコンゴムや、ハイパロンや、 エポキシのようなエラストマ有機コンパウンドで形成される。エラストマ材料１ ６は、第１図に示すようなプレートの形態で作ることもできるし、第４図、第５ 図又は第７図に示すようなスリーブの形態で作ることもできるし、或いは第１２ 図に示すようなカップの形態で作ることもできる。

無機材料１７は、酸化アルミニウム又はシリカのような金属酸化物で形成された セラミックでよい。いずれにせよ、無機材料の粒子が誘電体材料の表面に塗布さ れるか又は誘電体材料の表面に埋設される。無機材料１７の粒子は、弾力性誘電 体材料１５の全面を覆わねばならない。無機材料の粒子と裸の電極との間に静電 界が生じることが明らかである。従って、発生する熱は、無機材料の粒子の薄い 層に限定される。弾力性の誘電体材料は熱絶縁材として働く。無機材料の粒子の この薄い層に生じた熱は、電極間のスペースに通される空気又は酸素の流れによ って消散される。

この点については、エラストマ材料を未硬化のシリコンゴムの層で覆うことによ り弾力性誘電体材料の表面に無機材料を形成することができる。このときには、 無機材料の粒子が分散、スプレーがけ又はプレスされて、未硬化のシリコンゴム の層が形成される。シリコンゴムが硬化されて、無機材料の粒子の尖端力Ｖ誘電 体材料の表面から突出するようにされる。

又、無機材料を未硬化状態の誘電体材料と混合し、これを電極の表面上に直接モ ールドし、硬化することもできる。誘電体材料がコロナを受けたときには、無機 材料のまわりの誘電体材料が静電界によって侵食されて無機材料の粒子が露出し 、不規則な輪郭の無機材料の層が誘電体材料の層上に形成される。

コロナは、無機材料の粒子の露出された尖端に優先的に付着する。誘電体材料が 侵食除去されると、無機材料の粒子によって形成された不規則な表面が全てのコ ロナを吸収するに充分なほど露出され、誘電体材料のそれ以上の侵食が停止する 。

オゾン発生器においてコロナの発生によって生じる熱は、無機材料の粒子によっ て吸収される。熱の蓄積は、無機材料の粒子においてのみ生じ、シリコンゴムは 熱絶縁材として働く。

この蓄積熱を消散するのには発生器を通る通常の空気の流れで充分であり、発生 器は非常に低い温度で作動する。

オゾン発生器は、オゾンを使用して特定の生成物を処理する多数の処理分野で使 用される。第２図、第３図及び第４図において、オゾン発生器１８は、プラスチ ックフィルム２４のプリント文字を改善するようにフィルムシートの面を処理す るのに用いられる形式のコロナ処理ステーションの形態で示されている。オゾン 発生器１８は、高圧電極２０と、接地された裸のロール電極２２とを備えている 。電極２０は、排気ボート２５を有する排気充満室即ちハウジング２３によって 支持されそしてプレート２６によってシールドされている。高圧電極２ｏには交 流電源（図示せず）が接続されそして裸のロール電極２２は接地されている。電 極２０の周りに空気が引き込まれ、排気ボート２５を経て充満室へ放出される。

これら電極２０と２２との間のスペースに発生された放電電界中をフィルムスト リップ２４が通される。この形式の処理は、印刷用のプラスチックフィルムの処 理において通常見られるものである。

この形式のオゾン発生器の高圧電極２０は導電性のロッド２７を有し、二〇ロッ ドは、弾力性エラストマ材料のスリーブ２８と、このスリーブ２８に被覆された 未硬化エラストマ材料の層３０と、該未硬化材料の表面に埋設された無機材料の 粒子３２の層とを有している。無機材料の粒子３２はスリーブ２８の表面上に巻 き付けることもできるし、未硬化のエラストマ材料の層３０の上にふりまいて、 この材料層を硬化させ、無機材料の粒子を位置保持するようにすることもできる 。

第５図及び第６図において、オゾン発生器３４は、オゾン発生チャンバ３５を有 するように示されており、このチャンバを通して空気が流されて、処理されるべ き領域にオゾンが送り込まれる。オゾン発生チャンバ３５は導電性の管状電極３ ６によって画成され、そしてこの電極３６は、前記したスリーブの形態の弾力性 の誘電体部材３８を有している。導電性の中空金属電極４０は、一連の螺旋巻き された誘電体スペーサ４２により電極３６に対して離間関係で支持される。上記 した電源が電極３６と４０との間に接続され、これら電極間のスペースに形成さ れたチャンネルにオゾンを発生する。次いで、電極４０の端に取り付けられた送 風器４１によってオゾン発生器に空気が吹き込まれ、処理されるべき製品又は材 料に向けてオゾンを放出する。

第７図及び第８図において、オゾン発生器４４は、オゾン発生チャンバ４５を有 するように示されており、このチャンバは、管状の導電性ハウジング４６によっ て形成され、そしてこのハウジング４６は、絶縁エンドプレート５０によって該 ハウジング内に支持された管状の高圧電極４８を有している。スリーブの形態の 誘電体部材５２が管状電極４８に取り付けられている。入口バイブ５４がハウジ ング４６の一端に設けられており、そして電極４８の反対側の他端には出口バイ ブ５６が設けられている。空気はバイブ５４を通して送り込まれ、モータ５５に よって電極４８の周りを循環し、バイブ５６から出る。

第９図、第１Ｏ図、第１１図及び第１２図には、区分式のオゾン発生器５６が示 されており、これは絶縁ハウジング５８を有している。このハウジング内では、 多数の高圧電極６０が接地電極６４に対して離間関係で導電性プレート６２に取 り付けられている。電極６０の各々は、第１０図及び第１１図に示すように、導 電性の管状部材６６を備えており、該部材は、軸方向通路６８及びねじ切りされ た部分７ｏを一端に有している。

部材６６の他端には、カップ状の弾力性誘電体部材７２が取り付けられている。

カップ状の部材７２は、エラストマ材料で形成され、開口アロを有するベース７ ４と、円筒壁７８とを備えている。軸方向通路８２を有する管状部材８０が、上 記通路８２と開口アロとが整列するようにベース７４の中央に形成される。無機 材料の粒子８４の層がカップ状部材７２のベース及び円筒壁の外面に設けられて いる。

電極６０は、管６６のねじ切り端７０に取り付けられた口ツクナツト８６によっ てプレート６２に調整可能に支持される。

管６６のねじ切り端７０は、プレート６２のねじ切り開口６３に受け入れられる 。管６６はプレートを上下に移動してナツト８６によって位置固定することがで きる。プレート６２は、ハウジング５８を空気区画８８とオゾン発生チャンバ９ ０とに分離する。空気は、送風器８９により入口通路９２を経て区画８８に送り 込まれそして電極６６の通路６８を通して区画９ｏへと出される１通路６８から 放出された空気は電極６０に当たり、区画９０に発生したオゾンを放出通路９４ を経て強制的に出す。

国際調査報告 ＋：、′＋　’、ＬＨ＋、　４′Ｉ’″１Ｌ１１”　”’　ＰＣＴ／１．：５Ｂ Ｂ１０１：９５

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．オゾン発生器の電極において、この電極は、導電性の部材と、この導電性部 材の外面を覆う弾力性の誘電体部材とを具備し、この強力性の誘電体部材は、熱 絶縁性のエラストマ材料及び無機材料から形成され、該無機材料は、上記熱絶縁 性のエラストマ材料の外面に埋設された無機材料の粒子の被膜より成ることを特 徴とする電極。
2. ２．上記エラストマ材料はシリコンゴムである請求項１に記載の電極。
3. ３．上記導電性部材は円筒形状であり、そして上記誘電体部材は、上記導電性部 材の外面に密接に適合する上記エラストマ材料で作られた中空の誘電体スリーブ の形態である請求項１に記載の電極。
4. ４．上記無機材料は酸化アルミニウムである請求項１、２又は３項に記載の電極 。
5. ５．上記無機材料は、セラミック材料の粒子を含む請求項１、２又は２項に記載 の電極。
6. ６．接地された導電性部材と、この接地された部材に対して離間関係で支持され た高圧導電性部材とを具備し、上記導電性部材の一方の表面を弾力性の誘電体部 材で覆うようにし、この誘電体部材は、上記導電性部材の他方に対向し、上記誘 電体部材は、熱絶縁性のエラストマ材料の層と、上記他方の部材に面した上記エ ラストマ材料の表面に埋設された無機材料の粒子の被膜とを有し、上記高圧導電 性部材は電源に接続され、そして他方の上記部材は接地され、これにより、上記 無機材料の被膜と上記他方の部材との間に静電界が形成され、更に、上記静電界 に空気を通して上記静電界に生じたオゾンを放出させる手段が設けられたことを 特徴とするオゾン発生器。
7. ７．上記エラストマ材料は、シリコンゴム、ハイバロン又はエポキシより成る群 から選択される請求項６に記載の装置。
8. ８．上記無機材料は、シリカ粒子を含む請求項６又は７に記載の装置。
9. ９．上記無機材料は、セラミック材料の粒子を含む請求項６又は７に記載の装置 。
10. １０．上記導電性材料の一方は管状でありそしてその他方は中空円筒である請求 項６に記載の装置。
11. １１．上記円筒を上記管状部材に対して離間関係で支持する手段を備えた請求項 １０に記載の装置。
12. １２．上記エラストマ材料はシリコンゴムである請求項１０又は１１に記載の装 置。
13. １３．上記無機材料はセラミックの粒子である請求項１２に記載の装置。
14. １４．高圧電極と、この高圧電極に対して離間関係で取り付けられた接地された 電極とを備え、更に、これら電極間のスペースに空気又は酸素を通すための手段 を備えているようなオゾン発生器において、 上記電極の一方に取り付けられた弾力性の誘電体部材を備え、 上記部材は熱絶縁性エラストマ材料の層で形成され、上記電極の他方に面したエ ラストマ材料の面には無機材料の被膜が設けられていることを特徴とするオゾン 発生器。
15. １５．上記エラストマ材料は、シリコンゴム、ハイバロン又はエポキシより成る 群から選択される請求項１４に記載のオゾン発生器。
16. １６．上記無機材料は粉末又は粒子の形態である請求項１４に記載の部材。
17. １７．上記無機材料は金属酸化物又はシリカより成る群から選択される請求項１ ５又は１６に記載の部材。
18. １８．オゾンを発生する装置において、オゾン発生チヤンバを画成する手段であ って、該チャンバを通る流れにおいて実質的に一定の圧力に維持された空気又は 酵素の流れからオゾンを発生するようにする手段と、上記チャンバ内にあるオゾ ン発生手段とを具備し、この手段は、高圧電極と、この高圧電極に対して離間関 係で取り付けられた接地電極と、これら電極の一方の表面上にその他方の電極に 面して設けられた誘電体部材とを備え、上記誘電体部材は、熱絶縁性のエラスト マ材料の層を含み、該エラストマ材料の層の表面を無機材料の粒子で覆うように したことを特徴とする装置。
19. １９．上記高圧電極は、円筒状の管の形態である請求項１８に記載の装置。
20. ２０．上記高圧電極は中空管の形態であり、上記誘電体部材は上記管の端に取付 けられたカップの形態である請求項１８に記載の装置。