JPH08273551A - Ionizing method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はイオン化方法の改良に関
する。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to improvements in ionization processes.
【0002】[0002]
【従来の技術】オゾン等のイオンガスは、消毒、漂白用
としての他、表面処理ガス、化学反応ガス等として各方
面で利用されており、その最も一般的な製造方法として
は、所望のガス中で気体放電を行なわせる方法が採られ
ている。2. Description of the Related Art Ion gas such as ozone is used in various fields such as disinfection and bleaching, surface treatment gas, chemical reaction gas, etc., and the most general production method is the desired gas. In this method, a gas discharge is performed.
【0003】このような気体放電によるイオン化の場
合、イオンの生成と分解はいずれも放電電力に比例する
ことが知られており、反応効率は原料ガスの体積と電力
との関数で表わされるが、放電電力が不適当であると、
電極が高温になったり、イオンの再結合が起こってイオ
ン化効率を大幅に低下させてしまうという問題があっ
た。In the case of ionization by such gas discharge, it is known that the generation and decomposition of ions are both proportional to the discharge power, and the reaction efficiency is expressed by the function of the volume of the raw material gas and the power. If the discharge power is improper,
There are problems that the electrode becomes hot and ion recombination occurs, resulting in a significant decrease in ionization efficiency.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解決するためなされたものであり、その目的とする
ところは、高効率のイオン化方法を提供することにあ
る。The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a highly efficient ionization method.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記の目的は、供給する
放電電力を原料ガスの供給量に比例して制御することに
よって達成できる。The above object can be achieved by controlling the discharge power to be supplied in proportion to the supply amount of the raw material gas.
【0006】その場合、放電発生用電極を多段に設け、
これらの電極を輪番的に若しくは位相差を持たせて高電
圧電源に接続するようにすることが推奨される。また、
放電においては動的プラズマを発生させるようにするこ
とが推奨される。In this case, the discharge generating electrodes are provided in multiple stages,
It is recommended that these electrodes be connected to a high voltage power supply in a rotating manner or with a phase difference. Also,
It is recommended to generate a dynamic plasma in the discharge.
【0007】[0007]
【作用】上記の如き構成であると、イオンの再結合が生
じることがなく、低温度で反応が行なわれ、一定の反応
速度で効率よく気体の電離、イオン化がなされるもので
ある。With the above-mentioned constitution, recombination of ions does not occur, the reaction is carried out at a low temperature, and the gas is efficiently ionized and ionized at a constant reaction rate.
【0008】[0008]
【実施例】以下、図面を参照しつゝ本発明を具体的に説
明する。図1は本発明に係るイオン化方法を実施するた
めの装置の概要を示す説明図、図2はこの放電用回転電
極部分の構成を示す説明図、図3は1枚の回転電極の形
状を示す平面図、図4は放電用パルス電圧を示すダイヤ
グラムである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be specifically described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory view showing the outline of an apparatus for carrying out the ionization method according to the present invention, FIG. 2 is an explanatory view showing the structure of the rotary electrode for discharge, and FIG. 3 shows the shape of one rotary electrode. A plan view and FIG. 4 are diagrams showing a discharge pulse voltage.
【0009】図中、1は放電反応槽、1aはガス流入
管、1bはガス流出管、2a,2b及び2cは放電用回
転電極、20(図2参照)は1枚の回転電極2a−1の
外周部に形成された突起、21a,21b及び21cは
互いに絶縁されると共に、一緒に回転するシャフト、3
は上記シャフトを回転させるモータ等の駆動装置、4は
上記回転電極に高電圧を供給する電源回路、5は放電反
応槽1内に原料ガスを供給する装置である。In the figure, 1 is a discharge reaction tank, 1a is a gas inlet pipe, 1b is a gas outlet pipe, 2a, 2b and 2c are rotary electrodes for discharge, and 20 (see FIG. 2) is one rotary electrode 2a-1. The protrusions, 21a, 21b and 21c, formed on the outer periphery of the shaft are insulated from each other and rotate together with the shaft.
Is a driving device such as a motor for rotating the shaft, 4 is a power supply circuit for supplying a high voltage to the rotating electrode, and 5 is a device for supplying a raw material gas into the discharge reaction tank 1.
【0010】回転電極2aは、図3に示すように外周部
に多数の突起20を形成した金属板を所定の間隙を保っ
て複数枚重ねるようにしてシャフト21aに取り付けて
成るものであり、他の回転電極2b及び2cについても
同様の構成となっている。As shown in FIG. 3, the rotary electrode 2a is formed by stacking a plurality of metal plates each having a large number of protrusions 20 formed on the outer periphery thereof with a predetermined gap therebetween, and mounting the metal plates on the shaft 21a. The rotating electrodes 2b and 2c have the same structure.
【0011】電源回路4は、コンバータ41、スイッチ
ング素子42a〜42c、昇圧トランス43a〜43
c、ブラシ44a〜44c、サイリスタ45a〜45
c、リングカウンタ46及びパルスゼネレータ47から
構成され、また、原料ガス供給装置5は、ブロア51、
圧力制御弁52、オリフィス53、流量伝送器54等か
ら構成されている。The power supply circuit 4 includes a converter 41, switching elements 42a to 42c, and step-up transformers 43a to 43.
c, brushes 44a to 44c, thyristors 45a to 45
c, a ring counter 46, and a pulse generator 47, and the source gas supply device 5 includes a blower 51,
It is composed of a pressure control valve 52, an orifice 53, a flow rate transmitter 54 and the like.
【0012】而して、放電反応槽1内にはガス流入管1
aを通じてイオン化すべき所望の原料ガスが導入され、
回転電極2aないし2cと放電反応槽1の内壁間に生じ
る放電によってイオン化され、流出管1bを通じて取り
出されるようになっている。Thus, the gas inflow pipe 1 is provided in the discharge reaction tank 1.
The desired source gas to be ionized is introduced through a,
It is ionized by the discharge generated between the rotating electrodes 2a to 2c and the inner wall of the discharge reaction tank 1 and taken out through the outflow pipe 1b.
【0013】多段に設けた回転電極2aないし2cは、
それぞれのシャフト21aないし21cに接触するブラ
シ44aないし44cを通じて、後述する電源回路4か
ら放電用高電圧が供給されるようになっている。シャフ
ト21a,21b及び21cはセラミック等の絶縁材料
で作製されたコネクタ22a及び22bにより互いに固
定され(図2参照)、モータ3により一定速度で一緒に
回転せしめられる。23a及び23bはベアリングであ
る。シャフト21a,21b及び21cのブラシと接触
する部分以外の表面はテフロン(登録商標)等の絶縁材
料で被覆しておくことが望ましい。The rotating electrodes 2a to 2c provided in multiple stages are
A high voltage for discharging is supplied from the power supply circuit 4 described later through the brushes 44a to 44c that are in contact with the respective shafts 21a to 21c. The shafts 21a, 21b and 21c are fixed to each other by connectors 22a and 22b made of an insulating material such as ceramic (see FIG. 2) and are rotated together by a motor 3 at a constant speed. Reference numerals 23a and 23b are bearings. It is desirable that the surfaces of the shafts 21a, 21b, and 21c other than the portions in contact with the brushes be coated with an insulating material such as Teflon (registered trademark).
【0014】原料ガスは、ブロア51から圧力制御弁5
2、オリフィス53を経て放電反応槽1に供給される。
流量伝送器54はオリフィス53を通過する原料ガスの
流量を検出し、その流量に比例するよう後述するパルス
ゼネレータ47の発振するパルスのデューティファクタ
が変更制御される。The raw material gas is supplied from the blower 51 to the pressure control valve 5
2. It is supplied to the discharge reaction tank 1 through the orifice 53.
The flow rate transmitter 54 detects the flow rate of the raw material gas passing through the orifice 53, and the duty factor of the pulse oscillated by the pulse generator 47 described later is changed and controlled so as to be proportional to the flow rate.
【0015】而して、放電用高電圧電源回路4におい
て、コンバータ41から供給される直流は、スイッチン
グ素子42aないし42cにより高周波数でパルス状に
断続せしめられ、昇圧トランス43aないし43cを介
して前記ブラシ44aないし44cに供給される。スイ
ッチング素子42aないし42cのオン/オフ制御はパ
ルスゼネレータ47の発振するパルス信号によって行な
われるようになっており、更にパルスゼネレータ47か
らの出力パルスはこれより低周波で作動するリングカウ
ンタ46の出力信号でオン/オフされるサイリスタ45
aないし45cにより断続せしめられ、ブラシ44aな
いし44cに交互に輪番的に供給されるようになってい
る。In the discharging high-voltage power supply circuit 4, the direct current supplied from the converter 41 is intermittently pulsed at a high frequency by the switching elements 42a to 42c, and the direct current is supplied via the step-up transformers 43a to 43c. It is supplied to the brushes 44a to 44c. The ON / OFF control of the switching elements 42a to 42c is performed by the pulse signal generated by the pulse generator 47, and the output pulse from the pulse generator 47 is the output signal of the ring counter 46 operating at a lower frequency than this. Thyristor 45 turned on / off by
The brushes 44a to 44c are intermittently connected by a to 45c and are alternately supplied to the brushes 44a to 44c in a ring-like manner.
【0016】即ち、パルスゼネレータ47の発振するパ
ルスの周波数は1〜2MHz に設定され、これに対しリ
ングカウンタ46の周波数は1〜50KHz に設定さ
れ、サイリスタ45aないし45cが輪番的に1〜50
KHz の周波数でオン/オフされるようになっている。
従って、サイリスタ45aがオンとなって導通したとき
には、パルスゼネレータ47からのパルスがスイッチン
グ素子42aに供給され、スイッチング素子42aを1
〜2MHz の高周波でオン/オフ制御し、これにより回
転電極2aにより放電、イオン化が行なわれる。次いで
サイリスタ45aがオフとなり、サイリスタ45bがオ
ンとなって導通したときには、パルスゼネレータ47か
らのパルスはスイッチング素子42bに供給され、スイ
ッチング素子42bを1〜2MHz の高周波でオン/オ
フ制御し、これにより回転電極2bにより放電、イオン
化が行なわれる。以下同様にして、スイッチング素子4
2c、42a、42b、42cと輪番的に導通し、回転
電極2c、2a、2b、2cにより輪番的に放電、イオ
ン化が行なわれる。この放電により陽極コロナが生じる
よう電圧、パルス周波数等を調節することが推奨され
る。That is, the frequency of the pulse oscillated by the pulse generator 47 is set to 1 to 2 MHz, while the frequency of the ring counter 46 is set to 1 to 50 KHz, and the thyristors 45a to 45c rotate in the range of 1 to 50.
It is designed to be turned on / off at the frequency of KHz.
Therefore, when the thyristor 45a is turned on and becomes conductive, the pulse from the pulse generator 47 is supplied to the switching element 42a, and the switching element 42a is turned on by one.
ON / OFF control is performed at a high frequency of 2 MHz, whereby the rotating electrode 2a causes discharge and ionization. Next, when the thyristor 45a is turned off and the thyristor 45b is turned on and becomes conductive, the pulse from the pulse generator 47 is supplied to the switching element 42b, and the switching element 42b is turned on / off at a high frequency of 1 to 2 MHz. Discharge and ionization are performed by the rotating electrode 2b. Similarly, the switching element 4
2c, 42a, 42b and 42c are electrically connected to each other in a rotating manner, and the rotating electrodes 2c, 2a, 2b and 2c are electrically discharged and ionized in a rotating manner. It is recommended to adjust the voltage, pulse frequency, etc. so that this discharge causes an anode corona.
【0017】而して、本発明においては、供給する放電
電力を原料ガスの供給量に比例して制御するものである
が、この放電電力の増減調整は、例えば、パルスゼネレ
ータ47から発振されるパルスのデューティファクタを
変更することにより行なうことができる。即ち、図4に
示すように、パルスゼネレータ47の発振するパルスの
周波数(波長)は一定に保ちつつパルスの立上り時間τ
onと遮断時間τoff の比率(デューティファクタ)を、
前記流量伝送器54で検出される原料ガスの流量に応じ
て変更、制御することにより、スイッチング素子42a
等の平均導通時間を増減せしめ、これにより放電電力の
増減調整を行なうものである。勿論、放電電力の増減制
御は他の手段によって行なうことも可能であり、例えば
昇圧トランス43aないし43cを可変トランスとし、
原料ガスの流量に応じて放電電圧を変化させるように構
成してもよい。Thus, in the present invention, the discharge power to be supplied is controlled in proportion to the supply amount of the raw material gas. The increase / decrease adjustment of the discharge power is oscillated from the pulse generator 47, for example. This can be done by changing the duty factor of the pulse. That is, as shown in FIG. 4, the pulse rise time τ is maintained while the frequency (wavelength) of the pulse oscillated by the pulse generator 47 is kept constant.
The ratio (duty factor) of on to cutoff time τ off is
By changing and controlling the flow rate of the raw material gas detected by the flow rate transmitter 54, the switching element 42a
By increasing or decreasing the average conduction time, etc., the discharge power is increased or decreased. Of course, the increase / decrease control of the discharge power can be performed by other means. For example, the step-up transformers 43a to 43c are variable transformers,
The discharge voltage may be changed according to the flow rate of the source gas.
【0018】次に、本発明方法によるイオン化の実験例
を示す。原料ガスとして酸素を用い、10〜45KV電
源を用い、1.6リットル/minの平均流量で放電さ
せたときのオゾンの収率は180g/KWHであった。
実用ピーク電圧は10KV、τon=20μs、τoff =
80μsで最良効率となった。13.5リットル/mi
nの平均流量でτon=1100μs、τoff =440μ
sとしたときのオゾンの収率は110g/KWHであっ
た。エジェクタにより106 Ωcmの水に対して混入し
たときオゾン水を得ることができた。オゾン水は8リッ
トル/min, 4.5g/m3 オゾン濃度最大となった。
電極の温度上昇は25℃であった。Next, an experimental example of ionization by the method of the present invention will be shown. The yield of ozone was 180 g / KWH when oxygen was used as a source gas, a 10-45 KV power source was used, and discharge was performed at an average flow rate of 1.6 l / min.
Practical peak voltage is 10 KV, τ on = 20 μs, τ off =
The best efficiency was obtained at 80 μs. 13.5 liters / mi
At the average flow rate of n, τ on = 1100 μs, τ off = 440 μ
The ozone yield was 110 g / KWH. Ozone water could be obtained when mixed with water of 10 6 Ωcm by the ejector. The ozone water had a maximum ozone concentration of 8 liters / min and 4.5 g / m 3 .
The temperature rise of the electrode was 25 ° C.
【0019】原料ガスに不純物が混入している場合に
は、火花放電を生じやすいため、電極を絶縁被膜で保護
する必要がある場合もある。その場合には、効率を幾分
は犠牲にしなければならない。If impurities are mixed in the raw material gas, spark discharge is likely to occur, and therefore it may be necessary to protect the electrodes with an insulating coating. In that case, some efficiency must be sacrificed.
【0020】[0020]
【発明の効果】叙上の如き構成を有する本発明方法によ
るときは、イオンの再結合が生じることがなく、低温度
で反応が行なわれ、一定の反応速度で効率よく気体の電
離、イオン化がなされるものである。なお、本発明は叙
上の実施例に限定されるものでなく、例えば、上記実施
例においては電極2a〜2cを回転させるようにした
が、電極が回転しない構成のものでも本発明方法は実施
可能であり、従って、本発明はその目的の範囲内におい
て上記の説明から当業者が容易に想到し得るすべての変
更実施例を包摂するものである。According to the method of the present invention having the above-mentioned constitution, recombination of ions does not occur, the reaction is carried out at a low temperature, and the gas is efficiently ionized and ionized at a constant reaction rate. It is done. The present invention is not limited to the above embodiments. For example, although the electrodes 2a to 2c are rotated in the above embodiments, the method of the present invention can be carried out even if the electrodes do not rotate. It is possible and, therefore, within the scope of its object, the invention embraces all modifications which can be easily conceived by a person skilled in the art from the above description.
【図1】本発明に係るイオン化方法を実施するための装
置の概要を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory view showing an outline of an apparatus for carrying out an ionization method according to the present invention.
【図2】この放電用回転電極部分の構成を示す説明図で
ある。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a configuration of a rotary electrode for discharge.
【図3】1枚の回転電極の形状を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing the shape of one rotating electrode.
【図4】放電用パルス電圧を示すダイヤグラムである。FIG. 4 is a diagram showing a discharge pulse voltage.
1 放電反応槽 1a ガス流入管 1b ガス流出管 2a〜2c 回転電極 2a-1 1枚の電極 20 突起 21a 〜21c シャフト 22a,22b 絶縁コネクタ 23a,23b ベアリング 3 駆動装置 4 高電圧電源回路 41 コンバータ 42a 〜42c スイッチング素子 43a 〜43c 昇圧トランス 44a 〜44c ブラシ 45a 〜45c サイリスタ 46 リングカウンタ 47 パルスゼネレータ 5 原料ガス供給装置 51 ブロア 52 圧力制御弁 53 オリフィス 54 流量伝送器 1 Discharge reaction tank 1a Gas inflow pipe 1b Gas outflow pipe 2a to 2c Rotating electrode 2a-1 One electrode 20 Projection 21a to 21c Shaft 22a, 22b Insulation connector 23a, 23b Bearing 3 Drive device 4 High voltage power circuit 41 Converter 42a 〜42c Switching element 43a 〜43c Step-up transformer 44a 〜44c Brush 45a 〜45c Thyristor 46 Ring counter 47 Pulse generator 5 Raw material gas supply device 51 Blower 52 Pressure control valve 53 Orifice 54 Flow transmitter
Claims (3)
部をイオン化する方法において、供給する放電電力を原
料ガスの供給量に比例して制御することを特徴とする上
記のイオン化方法。1. A method for producing a discharge in a source gas to ionize a part of the gas, wherein the discharge power supplied is controlled in proportion to the amount of the source gas supplied.
極を輪番的に若しくは位相差を持たせて高電圧電源に接
続する請求項1に記載のイオン化方法。2. The ionization method according to claim 1, wherein the discharge-generating electrodes are provided in multiple stages, and these electrodes are connected to a high-voltage power supply in a ringing manner or with a phase difference.
のイオン化方法。3. The ionization method according to claim 1, wherein a dynamic plasma is generated.
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JP7075169A JPH08273551A (en) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | Ionizing method |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH08273551A true JPH08273551A (en) | 1996-10-18 |
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Family Applications (1)
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JP7075169A Pending JPH08273551A (en) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | Ionizing method |
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1995
- 1995-03-31 JP JP7075169A patent/JPH08273551A/en active Pending
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