JPH0822726B2 - コロナ放電反応の生成方法 - Google Patents
コロナ放電反応の生成方法Info
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- JPH0822726B2 JPH0822726B2 JP62312551A JP31255187A JPH0822726B2 JP H0822726 B2 JPH0822726 B2 JP H0822726B2 JP 62312551 A JP62312551 A JP 62312551A JP 31255187 A JP31255187 A JP 31255187A JP H0822726 B2 JPH0822726 B2 JP H0822726B2
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- corona discharge
- ozone
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- electrode
- electrodes
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電気エネルギから化学反応エネルギへのエ
ネルギ変換効率が非常に高いコロナ放電によるコロナ放
電反応の生成方法に関するものである。
ネルギ変換効率が非常に高いコロナ放電によるコロナ放
電反応の生成方法に関するものである。
［従来の技術］ 純酸素ガス又は酸素を含むガス（例えば空気）からオ
ゾンを生成するオゾン発生装置としては、無声放電を利
用したものがある。
ゾンを生成するオゾン発生装置としては、無声放電を利
用したものがある。
無声放電を利用したオゾン発生装置としては従来第14
図に示すものがある。
図に示すものがある。
接地した容器１内に外管２を配設し、該外管２に内管
３を適宜な間隙を明けて挿入し、外管２、内管３によっ
て形成される間隙４を気密とし、該間隙４に乾燥空気又
は酸素の導入管５を連通させると共に排出管６を連通さ
せる。冷却水供給管を兼ねる電極７を前記内管３内部に
挿入する。
３を適宜な間隙を明けて挿入し、外管２、内管３によっ
て形成される間隙４を気密とし、該間隙４に乾燥空気又
は酸素の導入管５を連通させると共に排出管６を連通さ
せる。冷却水供給管を兼ねる電極７を前記内管３内部に
挿入する。
前記容器１に冷却水入口８より冷却水９を供給し、該
容器１を冷却水で充満させる外管２を浸漬した状態で、
冷却水出口10より排出する。又、内管３内には電極７よ
り冷却水９を供給し、電極７を浸漬させた状態とし、排
出口11より排出する。12は交流高電圧源を示す。
容器１を冷却水で充満させる外管２を浸漬した状態で、
冷却水出口10より排出する。又、内管３内には電極７よ
り冷却水９を供給し、電極７を浸漬させた状態とし、排
出口11より排出する。12は交流高電圧源を示す。
電極７と容器１との間に交流高電圧をかけた状態で導
入管５より空気等13を流入させ、間隙４を経て排出管６
より流出させる。外管２と内管３との間で無声放電が起
り、その間隙４を流れる酸素に化学反応を生じさせオゾ
ンを生成しようとするものである。
入管５より空気等13を流入させ、間隙４を経て排出管６
より流出させる。外管２と内管３との間で無声放電が起
り、その間隙４を流れる酸素に化学反応を生じさせオゾ
ンを生成しようとするものである。
［発明が解決しようとする問題点］ 上記した無声放電は、電極間に挾んだ誘電体（上記例
では外管、内管）の電荷の吸着、放出作用によって放電
がパルス状に発生することを利用している。従って、パ
ルス電流波形は、電極や誘電体の形状寸法ばかりでな
く、それらの加工精度により大きく変化する。更に基本
的にパルス電流波形は能動的に制御されているわけでは
なく、誘導体により受動的に決定されている。その為、
第15図（Ａ）に示す電圧波形に対し、電流波形は第15図
（Ｂ）に示す様に著しく不揃いで電気エネルギから放電
エネルギを通して化学反応エネルギへの変換が効率よく
行われず、放電エネルギは殆ど熱エネルギに変換されて
しまい、大量の熱を発生し、オゾン生成についての電力
効率は大体90g/kwhと低く、又冷却水を大量に必要とす
る等ランニングコストが高い。
では外管、内管）の電荷の吸着、放出作用によって放電
がパルス状に発生することを利用している。従って、パ
ルス電流波形は、電極や誘電体の形状寸法ばかりでな
く、それらの加工精度により大きく変化する。更に基本
的にパルス電流波形は能動的に制御されているわけでは
なく、誘導体により受動的に決定されている。その為、
第15図（Ａ）に示す電圧波形に対し、電流波形は第15図
（Ｂ）に示す様に著しく不揃いで電気エネルギから放電
エネルギを通して化学反応エネルギへの変換が効率よく
行われず、放電エネルギは殆ど熱エネルギに変換されて
しまい、大量の熱を発生し、オゾン生成についての電力
効率は大体90g/kwhと低く、又冷却水を大量に必要とす
る等ランニングコストが高い。
更に、加工精度、組立精度は１μｍ程度を要求され、
装置として非常に高価なものとなっている。
装置として非常に高価なものとなっている。
そこで、無声放電に比べエネルギ変換効率の高いコロ
ナ放電を利用しようとするものがある。一般に、コロナ
放電は電極の少なくとも一方を突起とし電極側に極短パ
ルス電圧をかけて発生させており、そのコロナ放電を強
く安定させるには極短パルスの時間幅が短い程よい（＜
１μsec）とされ、その為のパルス発生電源は非常に高
価である。
ナ放電を利用しようとするものがある。一般に、コロナ
放電は電極の少なくとも一方を突起とし電極側に極短パ
ルス電圧をかけて発生させており、そのコロナ放電を強
く安定させるには極短パルスの時間幅が短い程よい（＜
１μsec）とされ、その為のパルス発生電源は非常に高
価である。
本発明は上記実情に鑑み、コロナ放電をより安価に発
生させようとするものである。
生させようとするものである。
［問題点を解決するための手段］ 本発明は、反応ガス流中にコロナ放電させてオゾン等
を生成させるコロナ放電反応の生成方法に於いて、コロ
ナ放電をさせる電極間に立上り、立下りの少なくとも一
方が1KV/ns〜0.125KV/nsの条件を満足すると共に、コロ
ナ放電を発生させるに充分な電界を生ぜしめる矩形波電
圧を印加することを特徴とするものである。
を生成させるコロナ放電反応の生成方法に於いて、コロ
ナ放電をさせる電極間に立上り、立下りの少なくとも一
方が1KV/ns〜0.125KV/nsの条件を満足すると共に、コロ
ナ放電を発生させるに充分な電界を生ぜしめる矩形波電
圧を印加することを特徴とするものである。
［作用］ オゾン等の生成はコロナ放電に於いて、印加電圧立上
り部、立下り部によって行われ、その生成は立上り速
度、立下り速度の大きい程効率よく、1KV/ns〜0.125KV/
nsの条件を満すことにより適正な効率が得られる。
り部、立下り部によって行われ、その生成は立上り速
度、立下り速度の大きい程効率よく、1KV/ns〜0.125KV/
nsの条件を満すことにより適正な効率が得られる。
［実 施 例］ 以下図面を参照しつつ本発明の１実施例を説明する。
本発明者等は、コロナ放電によるオゾン発生のメカニ
ズムを検討した結果、オゾンが発生するのは極短パルス
の幅ではなく矩形波電圧の立上り速度、立下り速度に関
係するものであることを見出した。
ズムを検討した結果、オゾンが発生するのは極短パルス
の幅ではなく矩形波電圧の立上り速度、立下り速度に関
係するものであることを見出した。
即ち、第１図で示すオゾン発生装置で矩形波電圧の立
上り速度、立下り速度とオゾン発生の因果関係を調べ
た。
上り速度、立下り速度とオゾン発生の因果関係を調べ
た。
図中14は高電圧直流電源、15はオゾン反応器を示し、
高電圧直流電源14と反応器15とを結ぶ回路に抵抗16,17
が直列に又抵抗18が並列に接続され、抵抗16と高電圧直
流電源14との間にスイッチ19が、抵抗18に対してスイッ
チ20がそれぞれ設けられている。
高電圧直流電源14と反応器15とを結ぶ回路に抵抗16,17
が直列に又抵抗18が並列に接続され、抵抗16と高電圧直
流電源14との間にスイッチ19が、抵抗18に対してスイッ
チ20がそれぞれ設けられている。
上記回路に於いてスイッチ19,20を交互にON−OFFする
とコロナ放電を発生させる反応器15に掛かる電圧は矩形
波になる（以下の実験ではこの方形波の周波数を50Hz、
矩形波の幅は数ms〜数十ms程度）。スイッチ19,20は具
体的にはロータリスパークギャップ式のスイッチを使用
した。
とコロナ放電を発生させる反応器15に掛かる電圧は矩形
波になる（以下の実験ではこの方形波の周波数を50Hz、
矩形波の幅は数ms〜数十ms程度）。スイッチ19,20は具
体的にはロータリスパークギャップ式のスイッチを使用
した。
第１図で示される回路で発生する矩形波の波形は、第
２図（Ａ）の通りであり、矩形波幅は20msである。この
時のオゾン生成濃度は400ppmであった。次に第１図の回
路から抵抗17,18を取去った回路とした場合の波形は第
２図（Ｂ）の通り立上り速度の遅いものであり、この時
のオゾン生成濃度は200ppmであった。又第１図の回路か
ら抵抗16,17を取去った回路とした場合の波形は第２図
（Ｃ）の通り立上り速度の遅いものであり、この時のオ
ゾン生成濃度は200ppmであった、更に、第１図の回路か
ら抵抗16,18を取去った回路とした場合の波形は第２図
（Ｄ）の通り立上り速度、立下り速度共遅いものであ
り、この時はオゾン生成は殆ど認められなかった。
２図（Ａ）の通りであり、矩形波幅は20msである。この
時のオゾン生成濃度は400ppmであった。次に第１図の回
路から抵抗17,18を取去った回路とした場合の波形は第
２図（Ｂ）の通り立上り速度の遅いものであり、この時
のオゾン生成濃度は200ppmであった。又第１図の回路か
ら抵抗16,17を取去った回路とした場合の波形は第２図
（Ｃ）の通り立上り速度の遅いものであり、この時のオ
ゾン生成濃度は200ppmであった、更に、第１図の回路か
ら抵抗16,18を取去った回路とした場合の波形は第２図
（Ｄ）の通り立上り速度、立下り速度共遅いものであ
り、この時はオゾン生成は殆ど認められなかった。
従って、オゾン生成は波形の立上り速度、立下り速度
に起因するとが確認され、又電圧を定常的に印加してい
る状態ではオゾンが生成されないことも分る。又、立上
り部分と立下り部分のオゾン生成寄与は同程度である。
に起因するとが確認され、又電圧を定常的に印加してい
る状態ではオゾンが生成されないことも分る。又、立上
り部分と立下り部分のオゾン生成寄与は同程度である。
次に、印加電圧の立上り速度と、立下り速度と、オゾ
ン生成率（電力効率）との因果関係を第３図に示す回路
に於いて実験した。
ン生成率（電力効率）との因果関係を第３図に示す回路
に於いて実験した。
高電圧直流電源14に対してスイッチ19,20を直列に接
続し、又反応器15と抵抗21とを並列に接続し、スイッチ
19と20との間と高電圧直流電源14とをコンデンサ22を介
して接続する。
続し、又反応器15と抵抗21とを並列に接続し、スイッチ
19と20との間と高電圧直流電源14とをコンデンサ22を介
して接続する。
スイッチ19と20とを交互に継断すると第４図で示す印
加電圧波形が得られる。ここでスイッチ19と20は前記し
たロータリースパークギャップ式のスイッチを使用し
た。
加電圧波形が得られる。ここでスイッチ19と20は前記し
たロータリースパークギャップ式のスイッチを使用し
た。
該回路では立上り速度はスイッチ20の性能で決定さ
れ、立下り速度はコンデンサ22と抵抗21によって決定さ
れる時定数に決まる。
れ、立下り速度はコンデンサ22と抵抗21によって決定さ
れる時定数に決まる。
前記した様に印加電圧の立上り部分と立下り部分に於
けるオゾン生成寄与度は同じであるので以下の実験では
立上りを充分遅くして立上り部分のみを調べている。結
果は下記の表に示す通りである。
けるオゾン生成寄与度は同じであるので以下の実験では
立上りを充分遅くして立上り部分のみを調べている。結
果は下記の表に示す通りである。
上記実験の結果で立上り50KV/50ns〜50KV/400nsで生
成濃度、電力効率の上で大きな成果が見られ、オゾン発
生用の為に適当な条件を与え、立上り50KV/1.5μｓ以下
はオゾン生成の条件としては適当でないことが分る。
成濃度、電力効率の上で大きな成果が見られ、オゾン発
生用の為に適当な条件を与え、立上り50KV/1.5μｓ以下
はオゾン生成の条件としては適当でないことが分る。
尚、特に示していないがパルス幅自体を変えてみても
同じデータが得られるので、パルス幅はオゾンの生成に
余り関係ないことが分った。
同じデータが得られるので、パルス幅はオゾンの生成に
余り関係ないことが分った。
又、オゾン生成のファクタとして立上り、立下り速度
の他の電界強度、電極間のギャップ長が挙げられる。
の他の電界強度、電極間のギャップ長が挙げられる。
電圧を上げていくと、コロナ放電からアーク放電へ移
行していくが、オゾン生成としては、オゾン濃度、オゾ
ン生成量共アーク放電に移行する直前の電界強度がよ
く、その限界電界強度は、正電圧印加時では15KV/cm程
度、負電圧印加時では30KV/cm程度である。
行していくが、オゾン生成としては、オゾン濃度、オゾ
ン生成量共アーク放電に移行する直前の電界強度がよ
く、その限界電界強度は、正電圧印加時では15KV/cm程
度、負電圧印加時では30KV/cm程度である。
電界強度とオゾン生成量との関係を印加電圧50KV（50
Hz）一定とし、コロナ放電電極ギャップを変化させて調
べた結果を第５図で示す。第５図ではオゾン生成はギャ
ップ長の増大即ち電界強度の低下と共に減少している。
従って、経済的効果を考慮すると電界強度は５〜30KV/c
mが適当である。
Hz）一定とし、コロナ放電電極ギャップを変化させて調
べた結果を第５図で示す。第５図ではオゾン生成はギャ
ップ長の増大即ち電界強度の低下と共に減少している。
従って、経済的効果を考慮すると電界強度は５〜30KV/c
mが適当である。
次に、ギャップ長について、電界強度を8KV/cm一定と
して、ギャップ長と放電電流との関係（第６図）、ギャ
ップ長とオゾン生成量との関係（第７図）、ギャップ長
と電力効率との関係（第８図）を調べた。
して、ギャップ長と放電電流との関係（第６図）、ギャ
ップ長とオゾン生成量との関係（第７図）、ギャップ長
と電力効率との関係（第８図）を調べた。
第６図〜第８図より、電界強度が一定の時、ギャップ
長が長い程オゾン生成量、電力効率共良く、ギャップ長
は１〜20cm程度を適当とする。
長が長い程オゾン生成量、電力効率共良く、ギャップ長
は１〜20cm程度を適当とする。
而して、オゾン生成には印加電圧を1KV/ns〜0.125KV/
nsの立上り立下り条件として、装置の規模等に応じ電界
強度を５〜30KV/cm、電極間のギャップ長を１〜20cmよ
り選択すればよい。
nsの立上り立下り条件として、装置の規模等に応じ電界
強度を５〜30KV/cm、電極間のギャップ長を１〜20cmよ
り選択すればよい。
以下、本発明を実施するのに好ましい、電極形状につ
いて説明する。
いて説明する。
オゾンをより効果的に発生させる為には、酸素とコロ
ナ放電との接触機会を多くすることが好ましい。
ナ放電との接触機会を多くすることが好ましい。
第９図に示すものは流路23の長手方向に沿って平板電
極24を配設し、該平板電極24に対峙させ、ナイフエッジ
状の電極25を設け、両電極24,25をパルス発生回路を含
む高電圧電源26に接続したものであり、斯かる電極によ
り流路23に沿い所要長さに亘ってコロナ放電を実現する
ことができる。
極24を配設し、該平板電極24に対峙させ、ナイフエッジ
状の電極25を設け、両電極24,25をパルス発生回路を含
む高電圧電源26に接続したものであり、斯かる電極によ
り流路23に沿い所要長さに亘ってコロナ放電を実現する
ことができる。
第10図に示すものは対峙する電極を両方ともナイフエ
ッジ状としたものであり、第９図に示したものに比べよ
りコロナ放電が起り易い様にしたものである。
ッジ状としたものであり、第９図に示したものに比べよ
りコロナ放電が起り易い様にしたものである。
又、第11図に示すものは流路23を遮ぎって網状の電極
27を配し、両網状の電極27と27の間に先端を鋭利にした
電極28を設け、電極27と28を高電圧電源26に接続したも
のである。
27を配し、両網状の電極27と27の間に先端を鋭利にした
電極28を設け、電極27と28を高電圧電源26に接続したも
のである。
電極27と28の間で電極28から27に向ってスカート状に
広がりコロナ放電が発生し、酸素等の反応ガスはコロナ
放電している中を通過してゆく。
広がりコロナ放電が発生し、酸素等の反応ガスはコロナ
放電している中を通過してゆく。
第12図に示すものは、流路（図では断面が矩形となっ
ている）23を仕切壁29で小流路30に分割し、各小流路30
に断面十字状で小流路30に沿って延びる電極31を配設
し、この電極31と流路の壁32、仕切壁29それぞれを高電
圧電源26へ接続する。
ている）23を仕切壁29で小流路30に分割し、各小流路30
に断面十字状で小流路30に沿って延びる電極31を配設
し、この電極31と流路の壁32、仕切壁29それぞれを高電
圧電源26へ接続する。
該実施例では電極31の４の先端より小流路30の各壁に
向ってコロナ放電が発生する。
向ってコロナ放電が発生する。
第13図で示すものは、線状の電極33,34,35を流路23に
対して同心状に配設し、流路壁32と電極34とを高電圧電
源26の１方の極へ、又電極33,35を電源の他方の壁へ接
続する。而して、流路壁32と電極33、電極33と34、電極
34と35、の間でそれぞれコロナ放電させる。
対して同心状に配設し、流路壁32と電極34とを高電圧電
源26の１方の極へ、又電極33,35を電源の他方の壁へ接
続する。而して、流路壁32と電極33、電極33と34、電極
34と35、の間でそれぞれコロナ放電させる。
上記電極形状はいずれも流路内部で広範囲に亘ってコ
ロナ放電をさせようとするものである。
ロナ放電をさせようとするものである。
尚、コロナ放電による反応物の生成としてはオゾンの
他にメタン（CH4）と水素（H2）の混合ガスでダイヤモ
ンドの超微粒子、シラン（SiH4）とメタン（CH4）の混
合ガスでシリコンカーバイト（SiC）の超微粒子の生成
等が挙げられる。
他にメタン（CH4）と水素（H2）の混合ガスでダイヤモ
ンドの超微粒子、シラン（SiH4）とメタン（CH4）の混
合ガスでシリコンカーバイト（SiC）の超微粒子の生成
等が挙げられる。
［発明の効果］ 以上述べた如く本発明によれば、従来の方法に比べオ
ゾン等の生成濃度、電力効率を飛躍的に増加させ得ると
いう優れた効果を発揮する。
ゾン等の生成濃度、電力効率を飛躍的に増加させ得ると
いう優れた効果を発揮する。
第１図は印加電圧の立上りと立下りとオゾン生成との因
果関係を調べる為の回路図、第２図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）
（Ｄ）は該回路又は該回路を応用した回路によって得ら
れる印加電圧波形図、第３図は立上り速度とオゾン生成
の因果関係を調べる為の回路図、第４図は該回路による
印加電圧の波形を示す図、第５図はギャップ長とオゾン
生成量との関係を示す図、第６図は電界強度を一定にし
た場合のギャップ長と放電電流との関係を示す図、第７
図は電界強度を一定にした場合のギャップ長とオゾン生
成量との関係を示す図、第８図は電界強度を一定にした
場合のギャップ長と電力効率との関係を示す図、第９図
〜第13図はそれぞれ流路中に於いて効果的にコロナ放電
をさせる為の電極形状を示す説明図、第14図は従来のオ
ゾン発生装置の説明図、第15図（Ａ）（Ｂ）は該発生装
置での印加電圧波形、電流波形を示す図である。 14は高電圧直流電源、15はオゾン反応器、23は流路、2
4,25は電極、26は高電圧電源、27,28,33,34,35は電極を
示す。
果関係を調べる為の回路図、第２図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）
（Ｄ）は該回路又は該回路を応用した回路によって得ら
れる印加電圧波形図、第３図は立上り速度とオゾン生成
の因果関係を調べる為の回路図、第４図は該回路による
印加電圧の波形を示す図、第５図はギャップ長とオゾン
生成量との関係を示す図、第６図は電界強度を一定にし
た場合のギャップ長と放電電流との関係を示す図、第７
図は電界強度を一定にした場合のギャップ長とオゾン生
成量との関係を示す図、第８図は電界強度を一定にした
場合のギャップ長と電力効率との関係を示す図、第９図
〜第13図はそれぞれ流路中に於いて効果的にコロナ放電
をさせる為の電極形状を示す説明図、第14図は従来のオ
ゾン発生装置の説明図、第15図（Ａ）（Ｂ）は該発生装
置での印加電圧波形、電流波形を示す図である。 14は高電圧直流電源、15はオゾン反応器、23は流路、2
4,25は電極、26は高電圧電源、27,28,33,34,35は電極を
示す。
Claims (1)
- 【請求項１】反応ガス流中にコロナ放電させてオゾン等
を生成させるコロナ放電反応の生成方法に於いて、コロ
ナ放電をさせる電極間に立上り、立下りの少なくとも一
方が1KV/ns〜0.125KV/nsの条件を満足すると共に、コロ
ナ放電を発生させるに充分な電界を生ぜしめる矩形波電
圧を印加することを特徴とするコロナ放電反応の生成方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62312551A JPH0822726B2 (ja) | 1987-12-10 | 1987-12-10 | コロナ放電反応の生成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62312551A JPH0822726B2 (ja) | 1987-12-10 | 1987-12-10 | コロナ放電反応の生成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01153504A JPH01153504A (ja) | 1989-06-15 |
| JPH0822726B2 true JPH0822726B2 (ja) | 1996-03-06 |
Family
ID=18030570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62312551A Expired - Lifetime JPH0822726B2 (ja) | 1987-12-10 | 1987-12-10 | コロナ放電反応の生成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0822726B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9263503B2 (en) | 2000-09-18 | 2016-02-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device and method of fabricating the display device |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6267924B1 (en) | 1998-10-14 | 2001-07-31 | Steril-Aire U.S.A., Inc. | Reduction of pressure drop of a cooling or heating system |
| US6217833B1 (en) * | 1999-06-17 | 2001-04-17 | 1357784 Ontario Inc. | High efficiency corona discharge device for generating ozone |
| JP4458779B2 (ja) * | 2003-07-10 | 2010-04-28 | 株式会社東芝 | 冷蔵庫 |
| JP5276483B2 (ja) | 2009-03-11 | 2013-08-28 | 住友電気工業株式会社 | 接続部の補強方法及び補強構造 |
| EP3334683B1 (en) * | 2015-08-14 | 2020-05-13 | Stone, Robert De La Torre | Oxygen allotrope generator |
-
1987
- 1987-12-10 JP JP62312551A patent/JPH0822726B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9263503B2 (en) | 2000-09-18 | 2016-02-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device and method of fabricating the display device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01153504A (ja) | 1989-06-15 |
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