JPH0436088B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高電界による「無声放電法」を用い
たオゾン発生方法及び装置に関するものであり、
さらに詳しく言えば、特定周波数の高電界によ
り、選択的に酸素原子をイオン化してオゾンを発
生させるオゾン発生方法及び装置に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

オゾンは、酸素原子が３個イオン結合したもの
で、極めて強い化学作用及び薬理作用があること
が知られており、各種の殺菌装置や浄化装置に利
用されている。

しかしながら、医療分野に利用された事例は少
なく、ましてや治療器具として利用された事例は
皆無に等しい。これは次のような理由によるもの
と考えられる。

オゾンそのものの研究が不充分であつたた
め、発生から最終処理までのノウハウやデータ
が整つていない。

特に、高純度のオゾンを安定に、且つ、安価
に発生させることが難しい。

行政としての指導体制が整備されていない。
このような状況にあつて、オゾン利用の最適化
を図り、対症療法及び環境改善療法の提供を可
能ならしめるオゾン発生方法及び装置が要望さ
れている。

オゾンを発生させるには種々の方法が提案され
ているが、一般的には高電界による「無声放電
法」が多用される。この方法は、対向させた電極
に高電圧を印加して電極間に高電界を発生させ、
雰囲気中における酸素原子とイオン化させるもの
であるが、空気を原料とする雰囲気中において高
電界を作用させると、空気中の窒素をも酸化させ
てしまい、NO_x（窒素酸化物）などの不純物を多
く発生させるという欠点があつた。また、オゾン
生成時のイオン電流により生じるジユール熱は、
窒息原子の励起を促して紫外線の発生等の発光に
よるエネルギー消費を惹起させ、放電体の劣化を
早めてNO_xの発生を促進させる。このため、原
料空気や放電体を低温に保つと共に、放電電流を
適切な値に制御することが配慮されるが、これ等
の対策を施しても、NO_xは効果的に減少しない。
なお、このNO_xは、治療等を目的とするオゾン
発生装置において治療効果を低減させるのみなら
ず、被施療者の症状を悪化させ、また、安全上問
題となるものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したように、空気を原料とする雰囲気中に
おいて高電界を作用させると、オゾンの他に
NO_x（窒素酸化物）などの不純物を多く発生させ
てしまう。また、オゾン生成時のジユール熱によ
つて、紫外線の発生等の発光によるエネルギー消
費を惹起させ、放電体の劣化を早めてNO_xの発
生を促進させる。原料空気や放電体を低温に保つ
と共に、放電電流を制御しても、NO_xを充分減
少させることは困難である。

本発明はこのような従来技術における問題点を
解決するためになされたもので、特定の共振周波
数で共振する圧電素子と絶縁体とを直列に配して
電極を設け、この電極にパルス電圧を与えること
で特定周波数の高周波電界を発生させ、酸素原子
を選択的にイオン化させ、オゾンのみを効果的に
発生させることを可能にしたオゾン発生方法及び
装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、特定の共振周波数で共振する圧電素
子と絶縁体との直列回路に、直流パルス電圧を与
えて発生させた特定周波数の断続的高周波電圧に
より、酸素原子を選択的にイオン化させることを
特徴とするオゾン発生方法、並びに、隣接された
誘電体及び圧電素子の層と、これらの層に電界を
与えるため、これらの層を挟持するように形成さ
れた２つの電極と、前記電極の端子に直流パルス
電圧を印加して特定周波数の断続的高周波電圧を
発生させる高圧発生回路とから成るオゾン発生装
置、を以て上記課題を解決した。

〔作用〕

圧電素子は特定の周波数に共振する特性があ
り、本発明の構造のオゾン発生体にパルス状の高
電圧を加えると、圧電素子の固有の共振周波数で
機械的な振動が起こり、発生体そのものが特定の
周波数で振動する。

この振動は圧電素子にフイードバツクされ、圧
電気効果によつて圧電素子表面に高い交流電圧が
生じ、加えられたパルス電圧が消滅した後にも発
生電圧は減少振動の形で持続する、 この結果、酸素原子に対する電界の作用効率が
著しく向上し、オゾンの発生量が増大する。即
ち、短い幅のパルス状の高電圧を加えることによ
り、見掛上連続的な交流電圧を加えたのと同様な
効果が得られるため、入力電力の低減化が可能と
なり、ジユール熱の発生を抑制することが可能と
する。

一方、オゾン発生体の機械的振動は電極で発生
する柱状放電列（沿面放電）を機械的に移動させ
るため、発生体表面を覆つた窒素プラズマを破壊
して酸素原子への電界エネルギーの供給をスムー
ズにさせる効果があり、結果的に窒素酸化物の発
生を抑制し、オゾンの収量を増加させることがで
きる。

〔実施例〕

第１図は本発明の原理図であつて、アルミナ等
の誘電体ベース１とチタン酸バリウム等の圧電素
子の層２と、これらの層に電界を与えるため、こ
れらの層を挟持するように形成された２つの電極
３，４が設けられる。電極３，４は化学的に安定
な、例えばタングステン等から構成し、それら
に、電圧を供給するための端子Ａ，Ｂを接続す
る。

第２図は本発明の実施例であつて、第１図に示
される構成に対して更に、接続等のための銀パラ
ジウム等から成る電極５，６と、ガラス等による
オーバーレイコーテイングの層７，８が付加され
ている。第３図Ａは誘電対体ベース１の形状の例
示であつて、図示の例では、中央に矩形の開口が
形成されている。第３図Ｂは第３図Ａに示す誘電
体ベース１の側面図であつて、50〜200mg／ｈの
ものでは0.65mm程度の厚みを有する。第４図の例
は100〜500mg／ｈの発生量のもので、第３図に示
すものに比して略２倍の形状を有する。なお、一
方の電極面から他方の面に向かうスルーホールを
形成することで、リード線の接続を装置の同一面
に対して行うことが可能となる。第５図は、本発
明に係る装置を用いて深呼吸系治療用に構成した
電源一体型の治療装置の例示であり、第６図及び
第７図は、第８図に示すような高圧供給源を用い
て皮膚、外科系治療用及び洗浄殺菌、浴用に構成
した例示である。なお、第８図における参照番号
９は、出力の調整ノブを示す。

第９図は第５図に示した治療装置の一半部切截
図であつて、電池１０、コントロールノブ１１、
高圧発生回路１２、本発明の装置である放電体１
３及びキヤツプ取付部１４が例示される。高圧発
生回路１２は第１０図に示すような構成を有し、
出力端子Ａ、Ｂに約4000Vのパルス電圧を発生す
る。即ち、第１０図に示す回路において、トラン
ジスタ１７とトランジスタ１８による帰還型の自
励発振回路、及び、ダイオード１９による整流回
路によつて1.5Vの電池１０の電圧が約350Vの直
流電圧に変換される。この電圧がトリガダイオー
ド２２によりパルス電圧に変換され、高圧発生ト
ランス１６に供給される。この結果、出力端子
Ａ、Ｂに約4000Vのパルス電圧が発生される。こ
のパルス電圧が放電体１３に供給されると、圧電
素子を含む放電体が共振し、例えば10MHz以上の
周波数で15000Vの高電圧を発生する。10MHz以
上の周波数では、窒素酸化物の発生が極めて少な
いので、治療用に最適な高純度のオゾンが得られ
る。なお、第１０図において２０及び２１は、ト
リガーダイオード２２のトリガー周期設定用の抵
抗器及びコンデンサであつて、コンデンサ２１の
端子間電圧がトリガーダイオード２２のブレーク
オーバー電圧に達すると、トリガーダイオード２
２がコンデンサ２１の電荷をトリガーコイルに供
給して瞬時に放電させる構成になつている。第１
１図は高圧発生回路１２の基板の例示であつて、
DC／DCコンバータ部１５と、高圧パルス発生部
１６とより成り、コンパクトな形状に構成され
る。

上述の装置を用いてアレルギー性鼻炎への応用
並びに皮膚科系治療への応用について述べると、
以下のようになる。アレルギー性鼻炎は各種のア
レルゲンに起因する鼻炎の総称で、鼻粘膜過敏症
とも言われている。この治療には原因物質を取り
除き、粘膜の炎症を制御することが必要である
が、鼻粘膜細胞の代謝を活性化し、アレルギー体
質を改善することこそ重要である。「オゾン吸入
法」はそうした体質改善に効果的に作用し、視線
自然治癒力を増大させる。

通常、成人の場合、１日に４、５回（毎回２、
３分間）本発明に係る装置を作動させ、鼻から吸
入するだけでよい。特に、発作時には、発作が収
まるまで続けることにより快癒する。

オゾンによる治療原理は、鼻粘膜に付着したア
レルゲンを直接浄化するのではなく鼻粘膜の過敏
性を緩和し、血流を促し、代謝を活性化すること
にある。

楽理学的に考察すれば、低濃度のオゾンが鼻粘
膜細胞に接触して細胞中にOH−ラジカルを生成
し、その微量なアルカリイオンが代謝活性化を促
進するのである。従つて、副作用や習慣性のな
い、極めて安全な治療法であると言える、また、
皮膚科系への応用として、湿疹、ただれ、外傷な
どの治癒促進に「オゾン曝気法」が有効である。
これらの疾病は、患部が湿潤しているので嫌気性
細菌が増殖し易く、化膿することが多いが、オゾ
ンを作用させるとそうしたことが少なく、代謝活
性化を促進し、治癒効果が高い。

にきび、脂症肌などは皮脂線からの分泌物が脂
肪酸化して腐敗したり、化膿菌によるものが多
く、放つておくとあばた、しみ、そばかすなどに
発展することがあり、初期の手当が重要である。
これらも「オゾン曝気法」により効果的に治癒促
進がなされる。

「オゾン曝気法」というのは、清浄化した患部
から１cmほど離して上部に本発明に係る装置を置
いて作動させる方法である。空気より重いオゾン
が患部を包みこみ、１日に４、５回（毎回２、３
分）実施するだけで多大な効果を発揮する。な
お、美容、健康増進には「洗浄殺菌、浴用」の装
置が効果的である。

本発明に係る装置の定格の例として次のような
ものがある。

オゾン発生量：５（mg／ｈ）Max 掃気法 ：吸入掃気法 純 度 ：99.5％以上（25℃／65％RH） 電 源 ：1.5V単三型アルカリ電池１本 寸 法 ：22φ×120mm 重 量 ：85ｇ電池込み 電池寿命 ：約３ケ月（通常使用） 約１ケ月（連続使用） 〔発明の効果〕 以上述べたように、本発明によれば、オゾンの
みを効果的に発生することが可能なオゾン発生方
法及び装置が得られ、実用的には極めて有用であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、第２図は本発明の実
施例の正面図、第３図Ａは誘電体ベースの正面
図、第３図Ｂはその側面図、第４図は誘電体ベー
スの他の実施例の正面図、第５図は本発明に係る
治療装置の実施例の正面図、第６図は皮膚、外科
系治療用装置の正面図、第７図は洗浄殺菌、浴用
装置の正面図、第８図は高圧供給源の斜視図、第
９図は第５図に示す装置の一半部切截図、第１０
図は高圧発生回路の回路図、第１１図は高圧発生
回路基板の正面図である。 符号の説明、１……誘電体ベース、２……圧電
素子、３，４……電極、７，８……オーバーレイ
コーテイング層、１０……電池、１２……高圧発
生回路、１３……放電体、１６……高圧発生トラ
ンス、１７……トランジスタ、１８……トラン
ス、２２……トリガーダイオード。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 特定の共振周波数で共振する圧電素子と絶縁
   体との直列回路に、直流パルス電圧を与えて発生
   させた特定周波数の断続的高周波電圧により、酸
   素原子を選択的にイオン化させることを特徴とす
   るオゾン発生方法。 ２ 隣接された誘導体及び圧電素子の層と、これ
   らの層に電界を与えるため、これらの層を挟持す
   るように形成された２つの電極と、前記電極の端
   子に直流パルス電圧を印加して特定周波数の断続
   的高周波電圧を発生させる高圧発生回路とから成
   るオゾン発生装置。 ３ 一方の面に２つの給電端子が形成されるよう
   に、一方の電極と電気的に接続されて他方の面に
   展開するスルーホールが形成されることを特徴と
   する特許請求の範囲第２項記載のオゾン発生装
   置。