JPH08290901A - オゾン発生装置 - Google Patents

オゾン発生装置

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JPH08290901A
JPH08290901A JP9463795A JP9463795A JPH08290901A JP H08290901 A JPH08290901 A JP H08290901A JP 9463795 A JP9463795 A JP 9463795A JP 9463795 A JP9463795 A JP 9463795A JP H08290901 A JPH08290901 A JP H08290901A
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JP
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dielectric
ground electrode
tube
electrode
material layer
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JP9463795A
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English (en)
Inventor
Hisashi Suwahara
久 諏訪原
Michio Nishino
民智夫 西野
Tomofumi Miyashita
朋史 宮下
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高電圧電極1が設けられた誘電体管14と、
該誘電体管14に空隙部3を介して対向配設された接地
電極管12とを備え、前記高電圧電極1と接地電極管1
2間に電圧を印加して前記空隙部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、無声放電によって接地電極のSUS成分が
溶融、蒸発し、SUS管(接地電極管12)内面やガラ
ス管(誘電体管14)表面等に飛散することを防止し、
装置の信頼性を高める。 【構成】 接地電極管12の内側表面に、例えば膜厚が
50μm以下のAl23から成るSUS成分飛散防止膜
15(無機系の誘電体材料層)を成膜して設ける。これ
によって接地電極管12のSUS材は放電空隙部分に直
接露出しない。このため接地電極のSUS成分が飛散し
て付着することは避けられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【0003】図3に無声放電法によるオゾン発生装置の
原理を示す。図3において高電圧電極1と接地電極2
は、両者間に空隙部3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
電圧を印加して空隙部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)をこの空隙部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。
【0005】
【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。
【0006】現在のオゾン発生装置は図3で示したよう
に、電極間に空隙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3において無声放電が起
こると電極と誘電体間の空隙部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)。
【0007】原料ガスとして酸素発生装置などより供給
される酸素ガスを用いる場合、電極間の放電空隙部分が
狭い程オゾンを発生させるのに要する放電消費電力は少
なくて済む。しかし図3で示されるような電極構造の場
合や、ガラス管(誘電体管)とSUS管(接地電極管)
とで構成される同軸円筒型の電極構造などの場合、特に
電極間の放電空隙部分が1mm以下の狭い場合は、無声
放電によって接地電極のSUS成分が溶融、蒸発してS
US管内面やガラス管表面等に飛散して付着するという
問題が発生する。
【0008】従って次のような具体的な問題が発生す
る。 (1)放電による電極の消耗。 (2)ガラス管表面抵抗の低下によるオゾン発生量の減
少。 (3)酸素原料型オゾン発生器の電極間隔を最適化でき
ない。 (4)電極材料の飛散によりオゾンガスに金属粒子が混
ざる。
【0009】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
その目的は、無声放電によって接地電極のSUS成分が
溶融、蒸発してSUS管内面やガラス管表面等に飛散す
ることを防止したオゾン発生装置を提供することにあ
る。
【0010】
【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
の面に空隙部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空隙部
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、前記接地電極の空隙部
側の面に、無機系の誘電体材料層を成膜して設けたこと
を特徴とし、(2)前記誘電体材料層の成膜材としてA
23を用い、膜厚を50μm以下に形成したことを特
徴とし、(3)前記誘電体材料層の成膜材としてZrO
2を用い、膜厚を50μm以下に形成したことを特徴と
し、(4)前記誘電体材料層は、真空蒸着、スパッタ、
イオンプレーティング等のPVD法(物理蒸着法)、熱
CVD、プラズマCVD、レーザーCVD等のCVD法
(化学気相蒸着法)および溶射法等の方法を用いて成膜
したことを特徴とし、(5)前記誘電体は筒状の誘電体
管から成り、前記接地電極は、前記誘電体管の同軸外周
部に空隙部を介して配設された筒状の接地電極管から成
ることを特徴としている。
【0011】
【作用】接地電極表面は誘電体材料層によって覆われる
ので、接地電極のSUS材は放電空隙部分に直接露出し
ない。このため接地電極のSUS成分が溶融、蒸発して
SUS管(接地電極管)内面やガラス管(誘電体管)表
面に飛散して付着することは避けられる。これによって
放電による電極の消耗や、オゾン発生量の減少およびオ
ゾンガスに金属粒子が混ざることは防止される。
【0012】
【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。無声放電によって接地電極のSUS成分が
溶融、蒸発してSUS管(接地電極管)内面やガラス管
(誘電体管)表面等に飛散して付着するという問題を解
決するには、SUS接地電極表面を誘電体で覆ってSU
S材が放電空隙部分に直接露出しないようにし、放電に
さらされることがないようにすれば良い。誘電体でSU
S材を覆うには、放電に強い無機系の材料でSUS電極
表面を成膜すれば良い。成膜する方法として、真空蒸
着、スパッタ、イオンプレーティング等のPVD法(物
理蒸着法)、熱CVD、プラズマCVD、レーザーCV
D等のCVD法(化学気相蒸着法)および溶射法等の方
法を用いる。
【0013】図1において(a)は放電管の断面、
(b)および(c)は接地電極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1
4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の同心円外周には空隙部(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。
【0014】15は接地電極管12の内壁面に成膜され
たSUS成分飛散防止膜(無機系誘電体材料層)であ
る。この成膜に用いる無機系の誘電体材料の種類および
成膜厚さを表1のように変えて実施した。
【0015】
【表1】
【0016】図1のように接地電極管12の内側表面に
SUS成分飛散防止膜15(無機系の誘電体材料層)を
設けたオゾン発生電極を用いた場合の接地電極SUS成
分の飛散防止度合いの結果は表2のように示され、また
この場合の電極部の単位面積当たりの放電電力に対する
オゾン発生量の関係は図2のように示される。
【0017】
【表2】
【0018】図2における各曲線は表2の各実施例によ
る放電電力とオゾン発生量の関係を示している。表2お
よび図2によれば、接地電極管12の内側の表面に、無
機系の誘電体材料層としてAl23もしくはZrO2
設けることにより、両材料ともにSUS成分の飛散は防
止できるが、成膜厚さが50μmを超えるとオゾン発生
量が減少してしまうのが判る。
【0019】オゾン発生量を減少させることなくSUS
成分の飛散も防止するには成膜する無機系の誘電体材料
層の成膜厚さに最適値がある。すなわち成膜厚さを約5
0μm以下とすることでこの条件を満たすことが可能と
なった。
【0020】尚前記実施例では誘電体材料層としてAl
23およびZrO2を用いたが、これら以外の酸化物や
窒化物およびそれらの複合物等の絶縁性のある放電に強
い材料を用いても前記同様の効果が得られる。また本発
明は図1のような同軸円筒型のオゾン発生装置に限ら
ず、その他の例えば平行平板型の電極形状を採用したオ
ゾン発生装置にも容易に適用でき、その場合も前記と同
様の効果が得られる。
【0021】
【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、接地電極(接地電極管)
の内側の表面に無機系の誘電体材料層を設けて、SUS
材が放電空隙部分に直接露出しないようにして放電にさ
らされることがないようにしたので、無声放電によって
接地電極のSUS成分が溶融、蒸発してSUS管内面や
ガラス管表面等に飛散しなくなった。その結果次のよう
な効果が得られる。
【0022】(1)放電による電極の消耗を防止するこ
とができる。 (2)ガラス管表面抵抗の低下によるオゾン発生量の減
少を防止することができる。 (3)酸素原料型オゾン発生器の電極間隔を最適化する
ことができる。 (4)電極材料は飛散しないのでオゾンガス中に金属粒
子が混ざることはない。 (5)前記(1)〜(4)によってオゾン発生装置の信
頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の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)は接地電極管構
造図、(c)は接地電極管断面図。
【図2】本発明の各実施例の単位面積当たりの放電電力
とオゾン発生量の関係を表す特性図。
【図3】無声放電法によるオゾン生成の概要を示す説明
図。
【符号の説明】
1…高電圧電極 2…接地電極 3…空隙部 4…誘電体 5…高電圧電源 12…接地電極管 14…誘電体管 15…SUS成分飛散防止膜

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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空隙部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
    を印加して前記空隙部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、
    前記接地電極の空隙部側の面に、無機系の誘電体材料層
    を成膜して設けたことを特徴とするオゾン発生装置。
  2. 【請求項2】 前記誘電体材料層の成膜材としてAl2
    3を用い、膜厚を50μm以下に形成したことを特徴
    とする請求項1に記載のオゾン発生装置。
  3. 【請求項3】 前記誘電体材料層の成膜材としてZrO
    2を用い、膜厚を50μm以下に形成したことを特徴と
    する請求項1に記載のオゾン発生装置。
  4. 【請求項4】 前記誘電体材料層は、真空蒸着、スパッ
    タ、イオンプレーティング等のPVD法(物理蒸着
    法)、熱CVD、プラズマCVD、レーザーCVD等の
    CVD法(化学気相蒸着法)および溶射法等の方法を用
    いて成膜したことを特徴とする請求項1又は2又は3に
    記載のオゾン発生装置。
  5. 【請求項5】 前記誘電体は筒状の誘電体管から成り、
    前記接地電極は、前記誘電体管の同軸外周部に空隙部を
    介して配設された筒状の接地電極管から成ることを特徴
    とする請求項1又は2又は3又は4に記載のオゾン発生
    装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002129341A (ja) * 2000-10-24 2002-05-09 Huei-Tarng Liou 高温及び高電圧下で耐久性のある石英管又は高アルミナ含有管に金被覆する方法、及び、オゾン発生器用の金被覆された石英管又は高アルミナ含有管
WO2003068382A1 (fr) * 2002-02-15 2003-08-21 Furrex Co., Ltd. Dispositif de decharge
JP2009221076A (ja) * 2008-03-18 2009-10-01 Metawater Co Ltd オゾン発生管の製造方法
WO2016182824A1 (en) * 2015-05-08 2016-11-17 Sunpower Corporation High throughput chemical vapor deposition electrode

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