JPH07242403A - オゾン発生装置 - Google Patents
オゾン発生装置Info
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- JPH07242403A JPH07242403A JP3401094A JP3401094A JPH07242403A JP H07242403 A JPH07242403 A JP H07242403A JP 3401094 A JP3401094 A JP 3401094A JP 3401094 A JP3401094 A JP 3401094A JP H07242403 A JPH07242403 A JP H07242403A
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- tube
- dielectric
- ozone generator
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 内周面に高電圧電極１が設けられた誘電体管
１４と、該誘電体管１４の同軸外周面に放電ギャップ３
を介して並設された接地電極管１２とを備え、前記高電
圧電極１と接地電極管１２との間に電圧を印加して前記
放電ギャップ３内に流通させた原料ガス中にオゾンを発
生させる無声放電式のオゾン発生装置において、オゾン
生成効率を向上させる。 【構成】 前記誘電体管１４の外径寸法精度を±０．３
ｍｍ以下に、接地電極管１２の内径寸法精度を±１．１
ｍｍ以下に各々構成することにより、放電ギャップ３の
長さ精度を±０．６ｍｍ以下にする。これによって放電
ギャップ３の長さのばらつきは極めて小さくなり、放電
ギャップ３中に発生する放電柱の発生状態はより均一と
なる。したがって放電消費電力が低減し、オゾン生成効
率が向上する。
１４と、該誘電体管１４の同軸外周面に放電ギャップ３
を介して並設された接地電極管１２とを備え、前記高電
圧電極１と接地電極管１２との間に電圧を印加して前記
放電ギャップ３内に流通させた原料ガス中にオゾンを発
生させる無声放電式のオゾン発生装置において、オゾン
生成効率を向上させる。 【構成】 前記誘電体管１４の外径寸法精度を±０．３
ｍｍ以下に、接地電極管１２の内径寸法精度を±１．１
ｍｍ以下に各々構成することにより、放電ギャップ３の
長さ精度を±０．６ｍｍ以下にする。これによって放電
ギャップ３の長さのばらつきは極めて小さくなり、放電
ギャップ３中に発生する放電柱の発生状態はより均一と
なる。したがって放電消費電力が低減し、オゾン生成効
率が向上する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水処理や屎尿処理等に
利用される無声放電式のオゾン発生装置に関する。
利用される無声放電式のオゾン発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】オゾンは極めて強い酸化力を有し、水の
殺菌、脱臭、脱色等の上下水処理や屎尿処理及び食品関
連における殺菌などの多くの用途に使われている。オゾ
ンの生成法には、紫外線照射法、放射線照射法、プラズ
マ放電法、無声放電法及び水の電気分解法等があるが、
工業的には無声放電法が主体である。
殺菌、脱臭、脱色等の上下水処理や屎尿処理及び食品関
連における殺菌などの多くの用途に使われている。オゾ
ンの生成法には、紫外線照射法、放射線照射法、プラズ
マ放電法、無声放電法及び水の電気分解法等があるが、
工業的には無声放電法が主体である。
【０００３】図２に無声放電法によるオゾン発生装置の
原理を示す。図２において高電圧電極１と接地電極２
は、両者間に放電ギャップ３（空隙部）が形成されるよ
うに誘電体４を介在させて並設されている。両電極１，
２間に例えばＡＣ電圧を印加して放電ギャップ３で無声
放電を発生させ、原料となるガス（乾燥空気もしくは酸
素）をこの放電ギャップ３に通すことによりオゾンを発
生させている。
原理を示す。図２において高電圧電極１と接地電極２
は、両者間に放電ギャップ３（空隙部）が形成されるよ
うに誘電体４を介在させて並設されている。両電極１，
２間に例えばＡＣ電圧を印加して放電ギャップ３で無声
放電を発生させ、原料となるガス（乾燥空気もしくは酸
素）をこの放電ギャップ３に通すことによりオゾンを発
生させている。
【０００４】オゾンＯ3の理論収率は、 Ｏ2→Ｏ＋Ｏ−１１８Ｋｃａｌ（吸熱反応） Ｏ＋Ｏ2→Ｏ3＋２５Ｋｃａｌ（発熱反応） より、 ３Ｏ2→２Ｏ3−６８Ｋｃａｌ となり、Ｏ3を１ｍｏｌ生成するために３４Ｋｃａｌ必
要となる。従って理論上の収率は１．２ｋｇＯ3／ＫＷ
ｈとなる。しかし、消費電力に対するオゾンの生成効率
は理論収率に比べて極めて低く数％に過ぎず、残りの９
０数％の電力は熱となってオゾン生成に寄与していない
というのがオゾン発生装置の現状である。
要となる。従って理論上の収率は１．２ｋｇＯ3／ＫＷ
ｈとなる。しかし、消費電力に対するオゾンの生成効率
は理論収率に比べて極めて低く数％に過ぎず、残りの９
０数％の電力は熱となってオゾン生成に寄与していない
というのがオゾン発生装置の現状である。
【０００５】尚従来の無声放電式のオゾン発生用放電管
は例えば図３のように構成されていた。図３において
（ａ）は放電管の断面、（ｂ）は誘電体管の構造を示し
ている。１４は一端が閉塞され他端が開放された円筒の
誘電体管であり、例えばガラス管で構成されている。誘
電体管１４の内壁面には高電圧電極１が設けられてい
る。誘電体管１４の同心円外周には放電ギャップ（無声
放電部）３を介して接地電極管１２が並設されている。
５は高電圧電極１と接地電極管１２の間に所定の高電圧
を印加する高電圧電源である。
は例えば図３のように構成されていた。図３において
（ａ）は放電管の断面、（ｂ）は誘電体管の構造を示し
ている。１４は一端が閉塞され他端が開放された円筒の
誘電体管であり、例えばガラス管で構成されている。誘
電体管１４の内壁面には高電圧電極１が設けられてい
る。誘電体管１４の同心円外周には放電ギャップ（無声
放電部）３を介して接地電極管１２が並設されている。
５は高電圧電極１と接地電極管１２の間に所定の高電圧
を印加する高電圧電源である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】オゾンの生成量に影響
を及ぼす主な因子としては、電極の形状、電極間ギャッ
プの大きさ、誘電体の形状及び材質、電極の冷却方法、
原料ガスの除湿や冷却方法、印加電圧の波形等が挙げら
れる。
を及ぼす主な因子としては、電極の形状、電極間ギャッ
プの大きさ、誘電体の形状及び材質、電極の冷却方法、
原料ガスの除湿や冷却方法、印加電圧の波形等が挙げら
れる。
【０００７】現在のオゾン発生装置は図２、図３で示し
たように、電極間に空隙（放電ギャップ３）が形成され
るように誘電体を介在させてその空隙部分で放電を起こ
させる無声放電を応用する構造などが主となっている。
図２において無声放電が起こると電極と誘電体間の放電
ギャップ３に微小なストリーマ状放電柱が多数発生し、
その放電柱の中を大量の電子が流れる。その際空隙部分
を流れている原料ガス中の酸素分子Ｏ2と電子とが衝突
し、衝突電離によって酸素原子Ｏや励起酸素分子Ｏ2＊
が生成し、酸素分子Ｏ2と反応してオゾンＯ3が生成され
る（放電の化学作用）。
たように、電極間に空隙（放電ギャップ３）が形成され
るように誘電体を介在させてその空隙部分で放電を起こ
させる無声放電を応用する構造などが主となっている。
図２において無声放電が起こると電極と誘電体間の放電
ギャップ３に微小なストリーマ状放電柱が多数発生し、
その放電柱の中を大量の電子が流れる。その際空隙部分
を流れている原料ガス中の酸素分子Ｏ2と電子とが衝突
し、衝突電離によって酸素原子Ｏや励起酸素分子Ｏ2＊
が生成し、酸素分子Ｏ2と反応してオゾンＯ3が生成され
る（放電の化学作用）。
【０００８】しかし実際には原料ガス中の酸素分子Ｏ2
と電子とが衝突する確率は低く、従って投入している電
力量の割には生成されるオゾンＯ3の量が少ないという
問題点がある。
と電子とが衝突する確率は低く、従って投入している電
力量の割には生成されるオゾンＯ3の量が少ないという
問題点がある。
【０００９】安定な無声放電を発生させるためには、電
極間ギャップ長を数ｍｍ以下にするとともに、ギャップ
長を均一にして放電をギャップ部分で一様に発生させる
必要がある。しかし微小なギャップ部分を均一に保つこ
とは非常に難しく、従って安定な無声放電が得られにく
い。オゾン発生装置が大形になる程この問題が生じてく
る。また電圧印加中に上昇する電極および誘電体の温度
が、電極間が狭いためにギャップ部分に伝わりやすく、
そのため生成されたオゾンＯ3が分解して酸素Ｏ2に戻っ
てしまうなどの問題があって、オゾン生成効率を向上さ
せることが難しい。
極間ギャップ長を数ｍｍ以下にするとともに、ギャップ
長を均一にして放電をギャップ部分で一様に発生させる
必要がある。しかし微小なギャップ部分を均一に保つこ
とは非常に難しく、従って安定な無声放電が得られにく
い。オゾン発生装置が大形になる程この問題が生じてく
る。また電圧印加中に上昇する電極および誘電体の温度
が、電極間が狭いためにギャップ部分に伝わりやすく、
そのため生成されたオゾンＯ3が分解して酸素Ｏ2に戻っ
てしまうなどの問題があって、オゾン生成効率を向上さ
せることが難しい。
【００１０】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
その目的は、放電消費電力を低減してオゾン生成効率を
向上させたオゾン発生装置を提供することにある。
その目的は、放電消費電力を低減してオゾン生成効率を
向上させたオゾン発生装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、（１）一方の
面に高電圧電極が設けられた誘電体と、該誘電体の他方
の面に放電ギャップを介して並設された接地電極とを備
え、前記高電圧電極と接地電極間に電圧を印加して前記
放電ギャップ内に流通させた原料ガス中にオゾンを発生
させる無声放電式のオゾン発生装置において、前記放電
ギャップ長の精度を所定値以下に構成したことを特徴と
し、（２）前記所定値は±０．６ｍｍであることを特徴
とし、（３）内周面に高電圧電極が設けられた誘電体管
と、該誘電体管の同軸外周面に放電ギャップを介して並
設された接地電極管とを備え、前記高電圧電極と接地電
極管との間に電圧を印加して前記放電ギャップ内に流通
させた原料ガス中にオゾンを発生させる無声放電式のオ
ゾン発生装置において、前記誘電体管の外径寸法および
肉厚と、前記接地電極管の内径寸法のばらつきを所定値
以下に構成し、前記放電ギャップ長の精度を所定値以下
にしたことを特徴とし、（４）前記放電ギャップ長の精
度は±０．６ｍｍ以下であることを特徴とし、（５）前
記誘電体管の外径寸法精度を±０．３ｍｍ以下に構成し
たことを特徴とし、（６）前記接地電極管の内径寸法精
度を±１．１ｍｍ以下に構成したことを特徴としてい
る。
面に高電圧電極が設けられた誘電体と、該誘電体の他方
の面に放電ギャップを介して並設された接地電極とを備
え、前記高電圧電極と接地電極間に電圧を印加して前記
放電ギャップ内に流通させた原料ガス中にオゾンを発生
させる無声放電式のオゾン発生装置において、前記放電
ギャップ長の精度を所定値以下に構成したことを特徴と
し、（２）前記所定値は±０．６ｍｍであることを特徴
とし、（３）内周面に高電圧電極が設けられた誘電体管
と、該誘電体管の同軸外周面に放電ギャップを介して並
設された接地電極管とを備え、前記高電圧電極と接地電
極管との間に電圧を印加して前記放電ギャップ内に流通
させた原料ガス中にオゾンを発生させる無声放電式のオ
ゾン発生装置において、前記誘電体管の外径寸法および
肉厚と、前記接地電極管の内径寸法のばらつきを所定値
以下に構成し、前記放電ギャップ長の精度を所定値以下
にしたことを特徴とし、（４）前記放電ギャップ長の精
度は±０．６ｍｍ以下であることを特徴とし、（５）前
記誘電体管の外径寸法精度を±０．３ｍｍ以下に構成し
たことを特徴とし、（６）前記接地電極管の内径寸法精
度を±１．１ｍｍ以下に構成したことを特徴としてい
る。
【００１２】
【作用】放電ギャップ長精度を所定値以下、例えば±
０．６ｍｍ以下にすることによって放電ギャップ長のば
らつきは極めて小さくなる。このため放電ギャップ中に
発生する放電柱の発生状態はより均一となる。これによ
って放電消費電力が低減し、オゾン生成効率が向上す
る。
０．６ｍｍ以下にすることによって放電ギャップ長のば
らつきは極めて小さくなる。このため放電ギャップ中に
発生する放電柱の発生状態はより均一となる。これによ
って放電消費電力が低減し、オゾン生成効率が向上す
る。
【００１３】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の一実施例
を説明する。オゾンをより多く発生させてオゾン生成効
率を向上させるには、ギャップ長を均一にして無声放電
をギャップ部分で一様に発生させる必要がある。そのた
めには電極間ギャップ長のばらつきを小さくして精度を
向上させることが重要になる。電極間のギャップ長精度
を上げるには、電極を構成しているガラス管の外径寸法
精度および肉厚と、ガラス管の外側に位置するＳＵＳ接
地電極間の内径寸法精度を向上させ、それらを精度良い
スペーサを介して組み合わせれば良い。
を説明する。オゾンをより多く発生させてオゾン生成効
率を向上させるには、ギャップ長を均一にして無声放電
をギャップ部分で一様に発生させる必要がある。そのた
めには電極間ギャップ長のばらつきを小さくして精度を
向上させることが重要になる。電極間のギャップ長精度
を上げるには、電極を構成しているガラス管の外径寸法
精度および肉厚と、ガラス管の外側に位置するＳＵＳ接
地電極間の内径寸法精度を向上させ、それらを精度良い
スペーサを介して組み合わせれば良い。
【００１４】そこで本発明では次の方法で前記各寸法精
度および放電ギャップ長精度を変える実験を行った。す
なわち、図３の誘電体管１４をほう珪酸系のガラス管
（外径φ４０×Ｌ５００〔ｍｍ〕）で、接地電極管１２
をＳＵＳ接地電極管で各々構成し、原料ガスとなる乾燥
空気を１．５ｍｍの放電ギャップ３に流し、高電圧電極
１と接地電極管１２との間にＡＣ５００ＨZもしくは１
０００ＨZの電圧を印加して無声放電を発生させてオゾ
ンを生成した。尚原料ガスの流量および圧力は５リット
ル／ｍｉｎ、０．６ｋｇｆ／ｃｍ2・Ｇとし、接地電極
管１２は２５℃の冷却水にて水冷した。
度および放電ギャップ長精度を変える実験を行った。す
なわち、図３の誘電体管１４をほう珪酸系のガラス管
（外径φ４０×Ｌ５００〔ｍｍ〕）で、接地電極管１２
をＳＵＳ接地電極管で各々構成し、原料ガスとなる乾燥
空気を１．５ｍｍの放電ギャップ３に流し、高電圧電極
１と接地電極管１２との間にＡＣ５００ＨZもしくは１
０００ＨZの電圧を印加して無声放電を発生させてオゾ
ンを生成した。尚原料ガスの流量および圧力は５リット
ル／ｍｉｎ、０．６ｋｇｆ／ｃｍ2・Ｇとし、接地電極
管１２は２５℃の冷却水にて水冷した。
【００１５】このように構成したオゾン発生電極のガラ
ス管（誘電体管１４）外径寸法の精度、接地電極管内径
寸法の精度および放電ギャップ長の精度を次の表１のよ
うに変えて放電ギャップ長の精度に対するオゾン発生特
性を検討した。
ス管（誘電体管１４）外径寸法の精度、接地電極管内径
寸法の精度および放電ギャップ長の精度を次の表１のよ
うに変えて放電ギャップ長の精度に対するオゾン発生特
性を検討した。
【００１６】
【表１】
【００１７】表１のように各精度を変更した放電電極管
を用いた場合の、放電ギャップ長精度に対するオゾン濃
度２０ｇ／ｍ3における放電消費電力の特性を図１に示
す。この図１によれば、放電ギャップ長精度が向上する
と放電消費電力が低減し、オゾン生成効率が向上してい
るのが判る。すなわち、放電ギャップ長精度を±０．８
５ｍｍ（実施例１）から±０．６ｍｍ（実施例２）にす
ると電力が平均で約０．８ＫＷｈ／Ｋｇ・Ｏ3低減し、
±０．１６ｍｍ（実施例４）にするとさらに約０．４Ｋ
Ｗｈ／Ｋｇ・Ｏ3低減するのが判る。これは放電ギャッ
プ長が均一化したことにより、放電がギャップ部分で一
様に発生するようになったため、オゾン生成効率が向上
したものである。
を用いた場合の、放電ギャップ長精度に対するオゾン濃
度２０ｇ／ｍ3における放電消費電力の特性を図１に示
す。この図１によれば、放電ギャップ長精度が向上する
と放電消費電力が低減し、オゾン生成効率が向上してい
るのが判る。すなわち、放電ギャップ長精度を±０．８
５ｍｍ（実施例１）から±０．６ｍｍ（実施例２）にす
ると電力が平均で約０．８ＫＷｈ／Ｋｇ・Ｏ3低減し、
±０．１６ｍｍ（実施例４）にするとさらに約０．４Ｋ
Ｗｈ／Ｋｇ・Ｏ3低減するのが判る。これは放電ギャッ
プ長が均一化したことにより、放電がギャップ部分で一
様に発生するようになったため、オゾン生成効率が向上
したものである。
【００１８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば無声放電式
のオゾン発生装置において、放電ギャップ長の精度を所
定値以下に構成したので、放電ギャップ長のばらつきは
極めて小さくなる。このため放電ギャップ中に発生する
放電柱の発生状態はより均一となる。これによって放電
消費電力が低減し、オゾン生成効率が向上する。
のオゾン発生装置において、放電ギャップ長の精度を所
定値以下に構成したので、放電ギャップ長のばらつきは
極めて小さくなる。このため放電ギャップ中に発生する
放電柱の発生状態はより均一となる。これによって放電
消費電力が低減し、オゾン生成効率が向上する。
【図１】本発明の各実施例の放電ギャップ長精度と放電
消費電力との関係を表す特性図。
消費電力との関係を表す特性図。
【図２】無声放電法によるオゾン生成の概要を示す説明
図。
図。
【図３】オゾン発生装置で用いる放電管の概略を示し、
（ａ）は放電管断面図、（ｂ）は誘電体管構造図。
（ａ）は放電管断面図、（ｂ）は誘電体管構造図。
１…高電圧電極 ２…接地電極 ３…放電ギャップ ４…誘電体 ５…高電圧電源 １２…接地電極管 １４…誘電体管
Claims (6)
- 【請求項１】 一方の面に高電圧電極が設けられた誘電
体と、該誘電体の他方の面に放電ギャップを介して並設
された接地電極とを備え、前記高電圧電極と接地電極間
に電圧を印加して前記放電ギャップ内に流通させた原料
ガス中にオゾンを発生させる無声放電式のオゾン発生装
置において、前記放電ギャップ長の精度を所定値以下に
構成したことを特徴とするオゾン発生装置。 - 【請求項２】 前記所定値は±０．６ｍｍであることを
特徴とする請求項１に記載のオゾン発生装置。 - 【請求項３】 内周面に高電圧電極が設けられた誘電体
管と、該誘電体管の同軸外周面に放電ギャップを介して
並設された接地電極管とを備え、前記高電圧電極と接地
電極管との間に電圧を印加して前記放電ギャップ内に流
通させた原料ガス中にオゾンを発生させる無声放電式の
オゾン発生装置において、 前記誘電体管の外径寸法および肉厚と、前記接地電極管
の内径寸法のばらつきを所定値以下に構成し、前記放電
ギャップ長の精度を所定値以下にしたことを特徴とする
オゾン発生装置。 - 【請求項４】 前記放電ギャップ長の精度は±０．６ｍ
ｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載のオゾン
発生装置。 - 【請求項５】 前記誘電体管の外径寸法精度を±０．３
ｍｍ以下に構成したことを特徴とする請求項３又は４に
記載のオゾン発生装置。 - 【請求項６】 前記接地電極管の内径寸法精度を±１．
１ｍｍ以下に構成したことを特徴とする請求項３又は４
又は５に記載のオゾン発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3401094A JPH07242403A (ja) | 1994-03-04 | 1994-03-04 | オゾン発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3401094A JPH07242403A (ja) | 1994-03-04 | 1994-03-04 | オゾン発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07242403A true JPH07242403A (ja) | 1995-09-19 |
Family
ID=12402459
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3401094A Pending JPH07242403A (ja) | 1994-03-04 | 1994-03-04 | オゾン発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07242403A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09315803A (ja) * | 1996-05-30 | 1997-12-09 | Fuji Electric Co Ltd | オゾン発生装置 |
| US6599486B1 (en) | 2000-09-15 | 2003-07-29 | Ozonator, Ltd. | Modular ozone generator system |
| JP2009196848A (ja) * | 2008-02-21 | 2009-09-03 | Metawater Co Ltd | オゾン発生装置およびその電極ユニットの設定方法 |
| JP2010143794A (ja) * | 2008-12-19 | 2010-07-01 | Metawater Co Ltd | オゾン発生装置 |
| WO2017164178A1 (ja) * | 2016-03-25 | 2017-09-28 | 住友精密工業株式会社 | オゾンガス発生装置およびオゾンガス発生装置の製造方法 |
-
1994
- 1994-03-04 JP JP3401094A patent/JPH07242403A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09315803A (ja) * | 1996-05-30 | 1997-12-09 | Fuji Electric Co Ltd | オゾン発生装置 |
| US6599486B1 (en) | 2000-09-15 | 2003-07-29 | Ozonator, Ltd. | Modular ozone generator system |
| JP2009196848A (ja) * | 2008-02-21 | 2009-09-03 | Metawater Co Ltd | オゾン発生装置およびその電極ユニットの設定方法 |
| JP2010143794A (ja) * | 2008-12-19 | 2010-07-01 | Metawater Co Ltd | オゾン発生装置 |
| WO2017164178A1 (ja) * | 2016-03-25 | 2017-09-28 | 住友精密工業株式会社 | オゾンガス発生装置およびオゾンガス発生装置の製造方法 |
| KR20180113206A (ko) * | 2016-03-25 | 2018-10-15 | 스미토모 세이미츠 고교 가부시키가이샤 | 오존 가스 발생 장치 및 오존 가스 발생 장치의 제조 방법 |
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