JPH0255205A - オゾン発生装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、オゾン発生装置に関する。

（従来の技術） 一般に、無声放電によるエネルギーや、水銀放電管から
放出される紫外線の光子エネルギー等によって、一部の
酸素分子が解離して原子状態となり、この原子状酸素が
酸素分子と結合して酸素３原子のオゾンが生成する。無
声放電によるオゾン発生装置例として１例えば第４図に
示す装置がある。この図において、平板状の接地電極（
ｌａ）はこれを冷却するために設けられたウォータージ
ャケット■の一部として設置されている。この接地電極
（１ａ）の上方には、平板状の誘電体■が接して配置さ
れており、この誘電体■は放電ギャップ（３）を介して
平板状の高圧電極（イ）と近接対向して配置され、この
高圧電極に）の上方には高圧電極０）を冷却するための
冷却フィン■が接して設けられている。

オゾンを生成するための上記放電ギャップ（３）は高圧
電極（イ）の下面と誘電体■の上面との間に形成され、
この放電ギャップ■は原料ガス人口０およびオゾンガス
出口■に接続されている。また、上記ウォータージャケ
ット■には冷却水入口（８）と冷却水出口■が設置され
ている。これらはすべて筐体（１０）の内部に収納され
ている。

そして、このような構成のオゾン発生装置において、高
圧電極に）および接地電極（１ａ）に図示しない高電圧
電源から高電圧を供給し、放電ギヤツブ■内で無声放電
を発生させる。このとき原料ガス人口０から少なくとも
酸素を含むガスを供給すると、放電ギヤツブ■内で酸素
の一部が活性化されオゾンが発生する。発生したオゾン
は、オゾンガス出口■から取り出される。一般に放電に
伴って熱が発生し、画電極および放電ギヤツブ■内はか
なり高温となる。第３図は温度とオゾンの分解半減期を
示すグラフで温度が高くなるとオゾンの分解は顕著とな
る。したがって高濃度のオゾンを得るためには効率よく
電極および放電ギャップ■を冷却することが必要である
。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来のオゾン発生装置では接地電極
（１ａ）は冷却水によって十分冷却されるが。

絶縁性を保つ為に、高圧電極（イ）は冷却フィン（ハ）
の空冷により冷却される程度であった為、特に高圧電極
Ω）の温度が上昇していた。そこで、供給される酸素が
この熱により温度上昇し、このｌＩｔ素の温度上昇によ
りオゾンの分解は著しく促進され、放電によって生成さ
れたオゾンが放電ギャップ（３）内で再び分解されて、
オゾンの生成効率が低下し所望の高濃度のオゾンを得る
ことができないという問題があった。

ここで、上記冷却水による電極の冷却によると高い効率
の冷却は期待できるものの、そのためには冷却水の流動
する流路をよどみのない熱伝達良好な形状に形成する必
要があり、したがって流路が複雑化する結果、電極冷却
部をコンパクト化するのが困難であるとか、冷却水を流
動させる流路を電極の近くに持つことに起因する冷却水
漏れ対策あるいは＃！！縁対策等から多くのインターロ
ック。

アラーム等の安全対策に関与するオペレーションとメン
テナンスは避けられない事情があった。

また、上記冷却フィンによる電極の冷却では高効率の冷
却は空気を冷却流体として使用することから、高出力の
ファンによる冷却フィンへの送風に以ってのみ可能であ
り、したがって装置の大型化は必然的であると淀える。

本発明は、上記点に対処してなされたもので、オゾンの
生成効率を向上し、高濃度のオゾンを得ることのできる
コンバク１−で簡便なオゾン発生装置を提供しようとす
るものである。

〔発明の構成〕

（ＩＩＭを解決するための手段） すなわち本発明は、電極間に電圧を印加して上記電極間
ガスを励起しオゾンを発生させる装置において、冷却源
を上記電極に設けたことを特徴とする。

（作　用） 本発明装置は、電極に冷却源を設けたことにより、上記
電極を冷却源で直接冷却できるので冷却能力が著しく向
上する。

（実施例） 以下、本発明装置の一実施例を図面を参照して説明する
。

例えばチタン類の平板状高圧電極（１１）と、この高圧
電極（１１）にスペーサ（１２）によって調整された空
隙（１３）とセラミック製誘電体（１４）を介して対向
配置した平板状接地電極（１５）が設けられている。

この画電極の内部には、冷却源例えば、冷媒であるフレ
オン・ガスの圧縮機（］６）、　ａ縮型（１７）　。

膨張弁（１８）’、蒸発器（１９）等を配管接続してな
る圧縮冷凍サイクルを成す冷却機構（２０）の上記蒸発
器（１９）が埋設されている。なお、この蒸発器（１９
）の周囲と上記電極内部の間には、電気絶縁性が良好で
且つ熱伝導性が良好なる材質例えばアルミナ。

ベリリア、マグネシア等のセラミックスからなる絶縁体
（２１）が接して設けられており、上記蒸発器（１９）
により上記各電極（１１）（１５）を冷却可能に構成さ
れている。

次に、上記空隙（１３）と誘電体（１４）を介して対向
して放電領域を形成した高圧電極（１１）と接地電極（
Ｉ５）との間に、少なくともＮ！索を含んだガスを供給
するガス供給口（２２）が設けられており、上記ガス供
給口（２２）はガス流量調節器（２３）を介して酸素供
給源（２４）に接続されている。また、このガス供給口
（２２）の対向部には、少なくともオゾンを含んだガス
を放出可能なガス出口（２５）が設けられている。この
高圧電極（１１）と接地電極（１５）に電圧を印加する
如く高圧電源（２６）が接続設置されている。

このようにしてオゾン発生装置が構成されている。

次に、オゾン発生方法を説明する。

先ず、冷却機構（観）を作動させ、蒸発器（１９）の冷
却機能により高圧電極（１１）および接地電極（１５）
を所定温度例えばマイナス（−）１０℃〜プラス（＋）
１０℃程度の範囲内の温度に冷却する。なお、この場合
、冷却機構（２０）には自動温度調節機能を設けていな
いので、上記各電極の冷却温度は冷却機構（２０）の冷
却能力に応じて決定される。

そして、冷却状態の上記高圧電極（１１）及び接地電極
（１５）に高圧電源（２６）例えば周波数１〜ｌ０ＫＩ
（ｚ。

電圧１〜ｌ０ＫＶ程度の高電圧を印加する。この時、酸
素供給源（２４）とガス流量調節器（２３）で所望の流
量が例えば０．１〜２０５Ｑ／ｍｉｎ程度の少なくとも
酸素を含んだガスを、ガス供給口（２２）から空隙（１
３）に流す。ここで、電圧を印加した両電極（１１）（
１５）の間に誘電体（１４）と空隙（１３）を設けた放
電領域で生ずる無声放電によりオゾンが発生し、ガス出
口（２５）より図示しないオゾンを使用する処理部等に
オゾンを含んだガスが送られる。

なお、生成されたオゾンの寿命は温度に依存し、第３図
に示すように温度が高くなるとオゾンの寿命は急激に短
くなる。このため１発熱体でもある両電極（１１）（１
５）付近の温度を十分に下げる必要があり、少くとも２
５℃以下となるように冷却するのが望ましい。

ここで、上述したオゾン発生装置の両′電極（１１）（
１５）の温度を例えば２℃程度とした場合と２０℃程度
とした場合の、供給する酸素流量と発生するオゾン濃度
の関係の比較例を第２図に示す。この特性例から判るよ
うに、両電極（１１）（１５）の温度が低い程高濃度の
オゾンが得られ、特に酸素流量が少い場合に発生するオ
ゾン濃度に顕著な差がみられる。したがって、この実施
例のように冷却源自身である蒸発器（１９）を電極に埋
設して直接冷却すると、従来装置の空冷・水冷式の冷却
方法と比較して効率が良く、容易により低温状態に冷却
することが可能であり、より高濃度のオゾンを得ること
が可能である。

これに対して、従来装置では電極温度を１５〜２０℃程
度になるように冷却するのが実用上の限度であり、上記
温度以下例えば２℃程度になるように冷却するためには
冷凍サイクル設備、配管設備等が大型化、複雑化し、高
価なものとなり、技術、費用の点でも好ましくない。

また、従来装置では、冷凍サイクルと熱交換をするため
の熱媒体すなわち冷却液を使用し、この冷却液を流すた
めの流路が必要であった。しかし。

本発明では、上記冷却液の代りに、産業機械として広く
一般に利用され多くの使用実績のある冷凍サイクル自身
の固体化された蒸発器（１９）を両電極（１１，）（１
５）に埋設して、この両電極（ｉｔ）　（ｔｓ）の冷却
を行う。

したがって、従来装置のように、冷却液の流路を形成す
る必要はなく、装置を非常にコンパクトに構成すること
ができ、装置のオペレーションとメンテナンスが簡便と
なる。

さらに、上記面＠　極（１１）　（１５）における電気
絶縁性を十分に確保できるため、従来装置のような電極
表面への液体のリーク等による電極間の放電の停止、お
よび漏電による危険の発生を抑止でき、このオゾン発生
装置のみならず、このオゾン発生装置を使用している設
備全体の信頼性を向上させることかできる。

なお、上記実施例の絶縁体（２１）は電気絶縁性が良好
でしかも熱伝導性が良好なる材質としてセラミックスを
用いて説明したが、これに限定するものではなく、例え
ば石英、ルチル等の金属酸化物。

高アルミナ煉瓦、カーボン煉瓦等の煉瓦類を含め、電気
絶縁性が良好で、且つ熱伝導性に優れた材質であれば何
れでもよい。

また、上記実施例の各電極（１１）　＜１５）間の放電
は、電極の間に誘電体（１４）と空隙（１３）を設けた
無声放電で説明したが、オゾン発生するための放電なら
何れでもよく、例えばコロナ放電でもグロー放なでもよ
い。

さらに、上記実施例では冷却源として圧縮冷凍サイクル
の蒸発器を使用した例について説明したが、本発明は上
記実施例に限定されるものではなく電極を有効に冷却で
きるのであれば他の何れでもよく１例えば吸収冷凍サイ
クルの蒸発器や、ペルチェ素子等による電子冷却による
方法も使用することができる。

また、本発明装置は、従来装置のような空冷のための配
管、冷却液の配管は不要で、非常にコンパクトに構成で
きるので、例えば複数個の装置を直並列に接続構成し、
高濃度大容量のオゾン発生装置にスケールアップするこ
とも容易である。

さらに、冷却効率に優れているため電極の温度を低く抑
えることが可能であり、高圧電極の絶縁に留意すれば、
狭いスペースで設置できる。また。

上記実施例では、両電極共、蒸発器の周囲に絶縁体を配
置して蒸発器を埋設した構成のものについて説明したが
、接地電極側は特に絶縁に関する考慮は不要のため上記
絶縁体を省略してもよい。

〔発明の効果〕

上述のように本発明装置によれば、オゾンの生成効率を
向上し、高濃度のオゾンを得ることのできるコンパクト
で簡便なオゾン発生装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を説明するための構成図
、第２図は第１図の冷却の効果を説明するための曲線図
、第３図はオゾンの温度と分解半減期の関係を示す曲線
図、第４図は従来例の図である。 １１・・・高圧電極、　　　　１５・・・接地電極、１
９・・・蒸発器、２０・・・冷却機構、２１・・・絶縁
体、　　　　　２６・・・高圧電源。 特許出願人　　チル九州株式会社 第１図 第２因 咥蛇伏ａ２０ Ｊ！ｌＮ　池友Ｉ　汽ｔ（）／ｍｉ−）第 図 、ユ屋（Ｃ） 第 図 ソ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電極間に電圧を印加して上記電極間ガスを励起しオゾン
   を発生させる装置において、 上記電極に冷却源を設けたことを特徴とするオゾン発生
   装置。