JPH06502381A - 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】 オゾン発生装置 本発明は、高電圧源及び、下記の陽極電極の間に配置され請求項１の前提部分に 従って少なくとも一つの流路の形成を伴った誘電体を有する少なくとも二つの間 隔を置いた陽極電極を備えるオゾン発生又は製造装置に関する。

オゾンは酸素の３原子体であり、特に電界の影響下で生成される。所謂無声放電 （コロナ族７４）において、酸素（０２月ま一部オシンに変換される。放電は未 開裂の分子に遭遇した場合に、０２分子の自由原子への部分的開裂をもたらし、 開裂した分子は自由原子に付着する。オゾン製造中に電気的エネルギーが消費さ れ、これを熱に機械的に換算すると、Ｏｚ　１モル当たり３４．５キロカロリー に相当する。加熱するとオゾンは分解し、エネルギーが放出され、０２が生成さ れる。

オゾンガスは１００℃以上の温度で、あるいは触媒存在下常温で、極めて急速に 分解する。

オゾンは酸素に比べて極めて反応的であり、それ故極めて強力な酸化剤であり、 石油化学においてオレフィンをアルデヒド、ケトン、あるいはカルボン酸へ変換 するのに使用される。さらにオゾンは有機物の漂白剤及び、飲料水・作業室のｌ ｎ毒用に使用される。

工業的規模において、オゾンは通常無声放電によって製造される。酸素あるいは 酸素含有ガス混合物は、２つの電極とその間に挟まれた誘電体の間の偏平な又は 環状の空隙を通過する。多数の既知のオゾン製造装置又は方法において、オゾン の加熱を避けなか呟オゾンの収量を上げる試みがなされてきた。

ＤＥ−ＰＳ３１０８５６３は、オゾン収量が改善されるように、電界を発生する 交流電圧の周波数及び振幅を制御するための手段が施されたオゾン発生装置を開 示する。高電圧発生機をパルス方式で作動するか、あるいは交流周波数を増加す るか、いずれかによりオゾン収量の増加が得られる。しかし、熱損失も同様に増 加するので、無声放電の原理に従ってオゾンが製造される場合、放電空隙も熱く なり、これによりオゾン収量の減少がもたらされる。

オゾナイザ−としても知られ、パルス方式で作動されるオゾン製造装置は、２つ の電極間での放電が、末端の傾斜の結果として点状あるいはレンズ状であること 、即ち電極全体の周辺で放電が起こらない欠点をさらに持っている。その為、電 極上に焼けた穴が形成されてオゾンの収量が減少し、満足すべき装置機能が得ら れない。

ＤＥ−０５２８５３４３６は、オゾンの収量を増加するため、ある種のものを導 入することによって放電間隙申に乱流を生成することを開示する。しかし、これ は流れチャネルのある程度の増加をもたらすので、電界強度も増加してしまう。

さらに、不法においては、比較的高い層流部が流れ界面中に残存する。

ＤＥ−Ｏ５２６４４９７ｇは、高交流電圧をベースとし、誘電体を含まないオゾ ナイザ−を開示する。この目的のため、２つの電極間の間隔を維持し、その間に 電流無接続方式で少なくとも一つの二極電極が配置されるように、技術的に適し た既知の陽極構造が必要である。

ＤＥ−ＰＳ２９９２４８は、いわゆるピーク放電を避けられるように、電極間隔 が高精度で一定に保たれる固定電極を備える装置を記載する。この目的のため、 電極間の一定の間隔を確保できるように、固定された不導体へ金属皮膜をスプレ ーする。

本発明の目的は、前記流れチャネル中で簡単な方法で乱流が生成される一方、効 率を増大するため放電チャネルの表面分布を同時に均一にする、オゾン発生用の 前記タイプの装置を提供することである。

本発明に従い、本目的は、陽極電極の少なくとも一つが振動可能であり、該陽極 電極が二層の導電性物質から成り、その少なくとも一層が振動可能であり、弾性 減衰を生じる材料が二層の間に配置され、該二層が固定されて電極振動を可能に することによって解決される。

かかる装置により、低周波数の交流電圧及び／又は処理されるべき適当な媒質流 量を介して電極の振動を可能にするので、乱流が電極と誘電体間の流路又は流れ チャネル中に生成する。前記電極の振動の結果、通常は層流が優勢であるが、特 に界面の分離が起こる。

流路の幅及び流量が上記のようであれば、乱流の生成が確保される。

周知のとうり、流れ（層流又は乱流）の性質は、下記のレイノルズ数（Ｒｅ）の 値に起因する。

ｗＸｄＸｐ　ｗｘｄ Ｒｅ＝　−＝　− 〔式中、Ｗは平均流速（ｍ／ｓ）、ｄは管直径（ｍ）、μは粘性係数（ｋｇ／ｍ ・Ｓ）、ｐは液体密度（ｋｇ／ｍ）　、ｖは動粘性係数（ｍ／ｓ）である。〕も し流れの断面が円形でないなら、水力半径の倍数に相応した同等の直径をＲｅを める前記式にあてはめる。

航紀水力半径ｒは、前記流れによって濡れる円周Ｕに対する流れ断面積の比を示 し、以下の式が成り立つ。

円形の断面を有する管について、満水とした場合、以下の式が得られる。

ｄ”　ｄ 断面が円形でない流れについては、円の直径の変わりに、同等の直径をあてはめ る。

ｆ 一般的に、乱流の場合、レイノルズ数は２３００を超え、１０．０００を超える と絶対乱流上なる。

本発明の流路の前記設計、及びそれにより生じた乱流の結果として、均一に分散 したスパーク放電の場が得られ、時間単位ではるかに多量のガス粒子が電極表面 付近へ運ばれる。多数の小さな放電が起こると、熱生成がより少なくなるので、 これは有効なオゾン生成に一般的には不利であるが、周辺大気が完全に冷媒とし て作用し、特に有利である。

本発明の有利な実施態様は、従属請求項から挙げることができる。

こうして、本発明の好ましい実施態様によれば、両方の層が振動可能であり、こ れは乱流の生成可能性を向上させる。

本発明の他の好ましい実施態様によれば、前記二つの振動可能な層が、随時末端 で一緒にされ、陽極電極の簡単な装着を可能にする。

本発明の他の好ましい実施態様によれば、二つの電極間に配置され、サブユニッ トとして組み合わされる数本の電極があり、該電極はｌの電極グループが大地電 位へ印加され、他の電極グループが高電圧へ印加される方式で並列して接続され ている。数個のサブユニットは組み合わされて充電セットを形成する。

本発明の他の好ましい実施態様によれば、前記充電セットは共通ガス分散ユニッ トの作動に従うことができる。前記振動可能な層は、導電性の及び導電性処理が されたフィルムから作られる。

本発明の他の可能な実施態様によれば、前記振動可能な層は導電性金属シートあ るいはプレートから作られる。

前記振動可能な層は、プラチナ、チタン、亜鉛メッキ鋼、又はアルミニウムから 作られるのが適当である。これらの金属は良好な電界形成を確保する。これら金 属のコーティングは、プラチナ、チタン、亜鉛メッキ鋼、又はアルミニウムをフ ィルム、シートあるいは金網状に行うことができる。

本発明の他の好ましい実施態様によれば、振動可能な層には穴が設けられている 。この穴は、振動可能な層の界面の除去及び完全な乱流の確保だけでなく、数個 のユニットを組み合わせた場合に、この穴はまた個々の流路間のガス交換を可能 にし、さらに流れの乱れを増大する。

電極の望ましくない高振動な振幅を避けるため、電極末端付近に案内ａ（ガイド グループ９を設けることができる。電極末端のコーティングと対応して設けられ ている前記案内溝末端との接触は、電極の低周波数振動の無抑制状態、流れの誘 導、自己充足型弾性減衰マスシステムを確保する。

さらに効果を上げるため、導電性物質から成り、例えば相変位された電流方向に より制御された比率の移動を行うことができ、流れの方向に沿い及び／又はその 方向に横断する２以上の振動可能な層と同等物を設けることが可能である。

流れ方向に特定の長さに電極を連続して接続することも考えられる。

ガスの通過に必要な空隙幅を確保するため、電極の弾性減衰を調節することが適 切である。

適当な制御装置によって、個々の流路の空隙幅を調節することも可能である。

電極撮動に対するさらに有利な効果は、電極の可撓性層の減衰分布が制御可能で あることである。

前記たわみ層の媒質として、あらゆる導電性又は非導電性物質を使用することは 可能であるが、ガラス繊維が特に有利であることが知られている。

本発明装置を、以下に限定的でない実施態様及び図面を参照して、より詳細に説 明する。

ここで第１図は本発明装置の基本的回路の断面図である。

第２図は、第１図のユニットを数個配列した図である。

第３図は、サブユニットを形成する極を逆にした電極の基本的配列である。

第４図は、充電セットを形成するための数個のサブユニットの組み合わせである 。

第１図はオゾン発生装置の第一の実施態様を図で示しており、二つの電極５が高 電圧変圧器の二次コイル１へ接続している。必要な高電圧は５〜３０ｋＶである 。第１図に示された高電圧変圧器は、５０Ｈｚｔこ設定されている。例えば二つ の流路の形成のため、誘電体６が二本の電極５の間に配置されている。

電極５の各々は、その支持体表面に施された導電性物質から成る曲げやすい皮膜 ３，４を有する弾力性のある支持体２から成っている。該電極５には流路に垂直 な数個の穴がある。前記臼げやすい皮膜３，４は、プラチナ、チタン、亜鉛メッ キ鋼、又はアルミニウムから成ることが好ましい。これらはフィルム、シートあ るいは金網状にすることができる。前記支持体２あるいは皮膜３．４を導電性物 質で気相コーティングすることも可能である。該弾力性のある支持体２は、ガラ ス繊維から成るのが好ましい。

電界を発生させるため高電圧が前記装置に印加されると、次いで電極５により低 周波数の振動が起こる。そのため、電極５と誘電体６の間の空隙中を流れるガス もまた振動され、乱流の生成が助長される。

こうして、時間単位で、より多量のガス粒子が電極表面付近に運ばれ、均一に分 散されたスパーク放電の電界が得られる。

第１図の実施態様では、２２０Ｖの一次主電圧を用いて、約１０ｋＶが高電圧変 圧器の二次側に生じる。従来のオゾナイザ−と比較すると、本発明装置は大気か ら約２５％収量の高いオゾンを製造する。

第２図は、第１図のユニット数個の組み合わせを示しており、曲げやすい皮膜３ ．４の末端７が一緒になり相互に接続され末端を形成している。この末端は、ケ ーシングの適当な案内溝へ挿入されるので、個々の電極５の振動生成は制限され るが害されることはない。さらに、流路１１に垂直に貫通した穴が、電極５中に 形成される。これらの穴は個々の流路間のガス交換を可能にし、さらに均一な分 布、即ち乱流の生成を向上する。

第３図はいくつかの電極５とそれらの間に挟まれる誘電体６から成る実施態様を 示している。前記ユニット８の場合、二つの電極グループが並列に接続され、■ の電極グループはアースされ、他の電極グループは高電圧電位を持っている。

こうして形成されたユニット８はケーシング内に置かれ、ガスが漏れないように シールされるので、ガスはその中を通って流れることができる。

第４図は、第３図のユニット数個から成る他の実施態様を示している。このよう に、本発明は必要に応じて本装置を簡単な方法で次元化することを可能とする。

国際調査報告

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. １．高電圧源及び、互いに距離を置いて配置され、少なくとも一つの流路を生ず る誘電体をその間に挟んだ、少なくとも二つの陽極電極を有するオゾン発生装置 であって、 少なくとも陽極電極の一つが振動可能であり、陽極電極（５）は二層（３，４） の導電性物質から成り、かつそのうちの少なくとも一層（３，４）が振動可能で あり、弾性減衰活性を有する物質（２）が前記二層（３，４）の間に配置され、 さらに前記二層（３，４）が電極（５）の振動を可能にするため固定されている ことを特徴とする前記装置。
2. ２．前記二層（３，４）双方が振動可能であることを特徴とする請求項１に記載 の装置。
3. ３．前記振動可能な二層が、それらの端部において一体となっていることを特徴 とする請求項２に記載の装置。
4. ４．各々が二つの電極（５）の間に配置された誘電体（６）を有し、かつサブユ ニット（８）を形成するために組み合わされている数本の電極（５）があり、該 電極（５）が、１の電極グループがアース電位へ、他の電極グループが高電圧へ という方式で並列接続されていることを特徴とする請求項１〜３項の少なくとも １項に記載の装置。
5. ５．数個のサブユニット（８）が、充電セット（９）を形成するために組み合わ されていることを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. ６．共通ガス分散ユニットが、前記充電セットに於いて作動することを特徴とす る請求項４に記載の装置。
7. ７．前記振動可能な層（３）が導電性又は導電処理されたフィルムから成ること を特徴とする請求項１〜６項の少なくとも１項に記載の装置。
8. ８．前記振動可能な層（３）が導電性金属シートから成ることを特徴とする請求 項１〜７項の少なくとも１項に記載の装置。
9. ９．前記振動可能な層（３，４）がプラチナ、チタン、亜鉛メッキ鋼、又はアル ミニウムから成ることを特徴とする請求項７項に記載の装置。
10. １０．前記振動可能な層（３，４）が穴を有することを特徴とする請求項１〜９ 項の少なくとも１項に記載の装置。
11. １１．前記振動可能な層（３，４）がワイヤーの網から成ることを特徴とする請 求項１〜１０項の少なくとも１項に記載の装置。
12. １２．電極（５）の振動を制限する案内溝を特徴とする請求項１〜１１項の少な くとも１項に記載の装置。
13. １３．電極（５）の弾性減衰が、ガスの通過に必要な空隙幅を確保するため制御 可能であることを特徴とする請求項１〜１２項の少なくとも１項に記載の装置。
14. １４．前記空隙幅が制御可能であることを特徴とする請求項１〜１３項の少なく とも１項に記載の装置。
15. １５．電極（５）の可撓性層（３，４）の減衰分布が制御可能であることを特徴 とする請求項１〜１４項の少なくとも１項に記載の装置。
16. １６．弾性減衰活性を有する前記材料（２）がガラス繊維から成ることを特徴と する請求項１〜１５項の少なくとも１項に記載の装置。