JPH107405A - オゾン発生器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オゾン発生を低電圧で可能とし、小さい体積
でも多量のオゾンを発生可能とする。 【解決手段】 可撓性プリント配線基板を利用して、基
板３２上に直線状に延びる複数の電極パターン３３，３
４を等間隔に形成する。電極パターン３３，３４は一本
おきに電源３５の一方出力端子および他方出力端子に、
電源接続パターン３６，３７を介してそれぞれ接続す
る。電極パターン３３，３４は基板３２上に固定されて
いるので、間隔を狭くすることができ、電源３５から低
い電圧を印加しても高い電界強度を得ることができる。
基板３２上に電極パターン３３，３４を多数形成し、可
撓性を有する基板３２を空間的に巻いたり屈曲させたり
することによって、特定の空間中に放電個所を高密度で
配置することができ、オゾンを効率的に発生させること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気や水の清浄化
あるいは殺菌などに用いられるオゾン発生器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からの典型的なオゾン発生器１の構
成を図７に示す。５０〜１００μｍの細いタングステン
線などによって形成される高圧ワイヤ２は、平行な対向
電極３，４の中央に直線状に張り渡される。対向電極
３，４は接地され、高圧ワイヤ２には高圧電源５からの
高電圧、たとえば５０００〜２００００Ｖの電圧が印加
される。高圧ワイヤ２と各対向電極３，４との間隔は、
コロナ放電が安定して継続するように設定され、コロナ
放電によって周囲の空気中の酸素がイオン化されてオゾ
ンを発生する。

【０００３】図８は、図７のオゾン発生器１を用いる空
気清浄器１０の簡略化した構成を示す。空気は第１のフ
ィルタ１１を通過してオゾン発生器１に供給される。空
気中の大きなほこりはフィルタ１１で濾過され、さらに
小さなほこりがオゾン発生器１によって電荷が与えられ
る。帯電されたほこりは第２のフィルタ１２に静電的に
吸着される。第１のフィルタ１１からオゾン発生器１、
さらに第２のフィルタ１２の方向に空気が流れるよう
に、ファン１３が配置されている。ファン１３の下流側
にはオゾン（Ｏ₃）を含む清浄化された空気が供給され
る。

【０００４】図９は、風呂における水の清浄化にオゾン
発生器１からのオゾンを利用する例を示す。浴槽１５と
風呂釜１６を結ぶ給湯管１７に、オゾン発生器１からの
オゾンが供給される。浴槽１５内の湯１８は、オゾンを
含んで殺菌され、金属イオン成分が酸化されて浄化され
る。

【０００５】図１０は、他の典型的な先行技術によるオ
ゾン発生器２１の概略的な構成を示す。図１０（ａ）は
外観を示し、図１０（ｂ）は断面構成を示す。このオゾ
ン発生器２１の高圧ワイヤ２２は、図７のオゾン発生器
１の高圧ワイヤ２と同様に、細いタングステン線などに
よって形成される。対向電極２３は、（ｂ）の断面で示
すように、高圧ワイヤ２２を「コ」の二乗に囲むように
配置される。対向電極２３は、（ｂ）の断面図が下方と
なる一方向が開放されており、高圧ワイヤ２２と対向電
極２３との間のコロナ放電によって発生するオゾンは開
放されているこの一方向から取出される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図７や図１０に示すよ
うなオゾン発生１，２１では高圧ワイヤ２，２２の本数
を多くすることができず、１〜３本程度である。放電の
原理から、高圧ワイヤ２，２２の１本あたりのオゾンの
発生量は、印加電圧と対向電極３，４；２３との距離な
らびに高圧ワイヤ２，２２の直径に依存する。電圧はあ
まり高くなると火花放電などに移行し、高圧ワイヤ２，
２２が急激に消耗してしまう。高圧ワイヤ２，２２と対
向電極３，４；２３との距離は短いほど電圧を低くする
ことができるけれども、空気を取込んで酸素をオゾン化
するためには、ある程度の空間を必要とする。高圧ワイ
ヤ２，２２は、直径が細いほど印加電圧を低くすること
ができるけれども、対向電極３，４；２３の中間で真っ
すぐに張り渡すためには、ある程度の機械的強度を必要
とし、また細くなれば断線の危険性がある。また電圧を
印加したときに、高圧ワイヤ２，２２が振動し、異音を
発生する場合もある。

【０００７】従来からの典型的なオゾン発生器１，２１
では、充分にオゾンを発生させるとすると、５０００〜
２００００Ｖの高電圧を必要とし、感電対策などを充分
に行わなければならない。高圧電源を必要としたり、感
電対策が必要であったりするので、オゾン発生器は大形
化し、製造コストが上昇してしまう。さらに、放電を継
続していると、高圧ワイヤ２，２２が徐々に消耗して細
くなり、断線するおそれがある。高圧ワイヤ２，２２が
断線すると、対向電極３，４；２３との間で高電圧の短
絡が生じ、感電や発熱のおそれがある。

【０００８】本発明の目的は、低い電圧でもオゾンを発
生させることができ、コンパクトで、感電のおそれも少
ないオゾン発生器を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、電源の一対の
出力端子間の電圧が印加され、放電によってオゾンを発
生するオゾン発生器において、可撓性および電気絶縁性
を有する基板と、基板上に、等間隔で固定され、導電性
を有する複数の電極パターンと、基板上に配置され、電
極パターンを一本おきに電源の一方出力端子に接続する
ための一方の電源接続パターンと、基板上に配置され、
前記一方の電源接続パターンに接続されていない電極パ
ターンを電源の他方の出力端子に接続するための他方の
電源接続パターンとを含むことを特徴とするオゾン発生
器である。 本発明に従えば、複数の配線パターンが可撓性および電
気絶縁性を有する基板上に固定される。配線パターン
は、一本おきに一方の電源接続パターンを介して電源の
一方出力端子に接続され、一方の電源接続パターンに接
続されていない電極パターンは他方の電源接続パターン
を介して電源の他方出力端子に接続される。したがっ
て、隣接する電極パターン間には電源の一対の出力端子
間の電圧が印加され、電極パターン間の間隔によって定
まる放電開始電圧を越えるとコロナ放電を開始し、周囲
の空間の酸素をオゾンに変化させることができる。電極
パターンは基板上に固定されているので、安定に間隔を
狭めることができ、必要な放電開始電圧も低くすること
ができるので、電源の出力端子間の電圧を低下させるこ
とができる。電極パターン間の間隔を小さくすれば、基
板上には多数の配線パターンを配置することができ、周
囲の空気中の酸素を充分にオゾン化させることができ
る。この基板を積層したり、巻いて使用する場合、放電
空間を一定にするためのスペーサを間に挟むようにする
ことが望ましい。スペーサとしては、電気絶縁性材料に
よるネット、マット、またはエンボス加工したフィルム
が好ましい。材料としては、オゾンで酸化されにくい、
たとえばグラスファイバ、セラミックファイバ、フッ素
系樹脂、芳香族を含むイミド系樹脂などが好ましい。基
板を巻いたり屈曲させたりして、狭い空間内に多くの放
電発生部分を存在させ、小さい体積で効率的にオゾンを
発生させることができる。放電の結果電極パターンが消
耗して、電極パターンが断線しても、電極パターンは基
板に固着されているので隣接する電極パターン間で短絡
などが発生するおそれがなく、電圧も低いので感電など
のおそれも低減することができる。

【００１０】また本発明で前記基板、各電極パターン、
および各電源接続パターンは、可撓性プリント配線基板
を用いて形成されることを特徴とする。 本発明に従えば、可撓性プリント配線基板を用いてオゾ
ン発生器を形成するので、既存のプリント配線基板製造
技術を適用して、電極パターンや電源接続パターンを精
度よく形成することができ、基板と各パターンとの間の
接合強度も高いので、信頼性のあるオゾン発生器を得る
ことができる。可撓性プリント配線基板としては、ポリ
エステル系フィルム、ポリイミド系フィルムなどを用い
ることが好ましい。耐オゾン性という点からは、芳香族
ポリイミド系のフィルムをベース絶縁材とするのが特に
好ましい。配線材料としては、たとえば銅（Ｎｉ）やニ
ッケル（Ｎｉ）などの金属箔を使用することができる。
これらの金属を直接前記絶縁材にめっきするか、耐オゾ
ン性の優れた熱可塑性ポリイミドを接着剤として貼り合
わせたものが好ましい。電極パターンは、予めパターン
化して貼り合わせてもよいし、エッチング等でパターン
化してもよい。パターン化されたプリント配線基板は、
オゾンによる酸化を防止するために、金めっきを施すこ
とが好ましい。電極パターンは、プリント配線基板の両
面に形成することもできる。

【００１１】また本発明は、前記一方の電源接続パター
ンおよび他方の電源接続パターンに、相互間の間隔が前
記電極パターン間の間隔よりも小さくなる狭小部が設け
られることを特徴とする。 本発明に従えば、一方および他方の電源接続パターン相
互間に、間隔が電極パターン間の間隔よりも小さい狭小
部が設けてあるので、放電による消耗は狭小部の方が電
極パターンよりも大きくなり、電極パターンが断線する
前に狭小部で断線させることができる。狭小部が先に断
線するので、電極パターンの断線を防ぐことができる。

【００１２】また本発明で、前記電極パターンは、基板
が平板状の状態で直線状に形成されることを特徴とす
る。 本発明に従えば、電極パターンは、平行な直線状に形成
されるので、電極パターン間の間隔を精度よく形成する
ことができる。

【００１３】また本発明で、前記一方および他方の電源
接続パターンは、前記直線状に形成される電極パターン
の長手方向の一方および他方の端部に、電極パターンと
の電気的接続部がそれぞれ形成されることを特徴とす
る。 本発明に従えば、長手方向に直線状に延びる電極パター
ンの一方で一本おきに一方の電源接続パターンと電気的
に接続され、曲線状の電極パターンの他方端で他方の電
源接続パターンと電気的に接続される。電源の一方出力
端子に接続される電極パターンと電源の他方出力端子に
接続される電極パターンとは、櫛の歯状に交互に隣接す
ることになり、中央部分を利用して充分に周囲の空気を
オゾン化させることができる。

【００１４】また本発明は、複数の前記基板間の間隔
を、予め設定される値に保つスペーサを含むことを特徴
とする。 本発明に従えば、基板を巻いたり、積層したりする際
に、基板間の間隔を、スペーサによって予め設定される
値に保つことができる。これによって、放電空間を確保
し、安定なオゾンの発生を高い空間密度で行うことがで
きる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態に
よるオゾン発生器３１の外観構成を示す。基板３２は、
可撓性および電気絶縁性を有する材料、たとえばポリイ
ミドなどを用いる。電極パターン３３，３４は、平板状
の基板３２の表面に、平行な直線状に等間隔で形成され
る。電極パターン３３と電極パターン３４とは、交互に
配置される。このようにして一本おきに配置される電極
パターン３３と電極パターン３４との間には、電源３５
の一対の出力端子から電圧が印加される。電極パターン
３３と電極パターン３４とを電源３５に接続するため
に、電極パターン３３の一方の端部に電源接続パターン
３６が形成され、電極パターン３４の他方の端部に電源
接続パターン３７が形成される。電極パターン３３およ
び電源接続パターン３６と電極パターン３４および電源
接続パターン３７とは、個々の電極パターン３３および
電極パターン３４が交互に入り組んでいる櫛形のパター
ンとして形成される。このような基板３２、電極パター
ン３３，３４および電源接続パターン３６，３７は、可
撓性プリント配線基板の絶縁基板を基板３２とし、絶縁
基板上の配線パターンを電極パターン３３，３４および
電源接続パターン３６，３７として利用することができ
る。

【００１６】基板３２上の電極パターン３３，３４間の
間隔は、１ｍｍ以下、たとえば５０μｍ前後まで狭める
ことができる。電極パターン３３，３４間の間隔が小さ
くなると、印加する電圧が小さくても電界強度が高くな
り、低い電圧でコロナ放電が可能となる。電極３３，３
４間の間隔が狭くなれば、１枚の基板３２上に多数の電
極パターン３３，３４を形成し、広い範囲にわたってオ
ゾンを発生することができるように放電を形成すること
ができる。基板３２は、可撓性プリント配線基板を利用
するときは、たとえば５０μｍ厚のポリイミド（ＰＩ）
から成る。電極パターン３３，３４および電源接続パタ
ーン３６，３７は、１０μｍ厚の銅箔を用いて形成す
る。

【００１７】図２は、図１のオゾン発生器３１を（ａ）
に示すようにして巻いたり、（ｂ）に示すようにして屈
曲させて、オゾン発生用放電個所の空間密度を高める状
態を示す。図１の基板３２が可撓性を有するので、オゾ
ン発生器３１は自由な形状に巻いたり折曲げたりするこ
とができ、３次元的に多くの電極パターン３３，３４を
存在させ、効率的なオゾン発生を行わせることができ
る。

【００１８】図３は電極パターン３３，３４間の放電電
流（μＡ）と印加電圧（Ｖ）との関係を示す。本実施形
態では、電極パターン３３，３４間の間隔が小さいの
で、相対的に低い電圧Ｖ１〜Ｖ２の範囲で充分な放電を
発生させる電界強度とすることができる。大きい電界強
度でオゾン発生に必要な放電を生じさせることができる
ので、５０００〜２００００Ｖの高電圧を必要とした従
来のオゾン発生器と比較し、電源３５の構成を簡略化し
て、全体的に小形化することもでき、高電圧を使用しな
いので感電のおそれもなくすことができる。

【００１９】図４は、基板３２上に形成される電極パタ
ーン３３，３４の拡大した断面構成を示す。図４（ａ）
に示すように、電極パターン３３，３４を、端部まで必
要な厚さ、たとえば数１０〜数１００μｍとすることも
できるけれども、図４（ｂ）や（ｃ）に示すように、端
部の厚みを減少させることもできる。図４（ｂ）では、
階段状に減少させ、図４（ｃ）では連続的に先端の厚み
が断続的に減少する斜面を形成する。相互に対向してい
る電極パターン３３，３４間の先端部分が細くなってい
る方が、コロナ放電を発生させるために必要な電界強度
を低くし、一定の間隔であれば必要な電圧を小さくする
ことができる。なお、電極パターン３３，３４は、必要
に応じて金めっき５３，５４を施して使用することもで
きる。電源接続パターン３６，３７も同様である。

【００２０】図５は、本発明の実施の他の形態によるオ
ゾン発生器４１の部分的構成を示す。本実施形態で図１
の実施形態に対応する部分には同一の参照符を付し説明
を省略する。本実施形態では、電源接続パターン３６，
３７の途中に、相互間の間隔が電極パターン３３，３４
間の間隔ｄ１よりも狭くなっている狭小部を形成する。
狭小部では電極パターン３３，３４間よりも間隔ｄ２が
狭くなっているので、放電による表面の消耗の程度が電
極パターン３３，３４間よりも大きくなり、狭小部４２
における電源配線接続パターン３６，３７の幅を調整す
ることによって、電極パターン３３，３４が断線に至る
よりも先に狭小部４２が断線するように調整することが
できる。狭小部４２が先に断線すれば、基板３２上の電
極パターン３３，３４が断線するおそれを解消すること
ができる。

【００２１】図６は、本発明の実施のさらに他の形態に
よるオゾン発生器６１の構成を示す。本実施形態で図１
の実施形態に対応する部分には同一の参照符を付して説
明を省略する。図６（ａ）に示すような基板を巻いたよ
うな場合や、図６（ｂ）に示すような複数の基板３２を
積層した場合には、複数の基板３２が積層されている状
態が生じる。基板３２上で電極パターン３３，３４間の
間隔を正確に保つことができても、基板３２間の間隔が
狭くなり過ぎると、異なる基板３２上の電極パターン３
３，３４間でも放電が発生しやすくなり、放電の安定性
が損なわれる。特に、基板３２の両面に電極パターン３
３，３４が形成されているときには、電極パターン３
３，３４が直接接触するおそれもある。

【００２２】本実施形態では、基板３２間にスペーサ６
２を挿入し、基板３２間の間隔を一定に保つことができ
る。スペーサ６２の形状は、ネット、マット、またはエ
ンボス加工したフィルムを用いることができる。スペー
サ６２の電気絶縁性材料としては、オゾンで酸化されに
くい、たとえばグラスファイバ、セラミックファイバ、
フッ素系樹脂、芳香族を含むイミド系樹脂などを用いる
ことができる。スペーサ６２によって基板３２間に適正
な間隔が保たれ、空間的に高密度に配置される電極パタ
ーン３３，３４から安定にオゾンを発生させることがで
きる。また、基板３２の両面に電極パターン３３，３４
を形成しても短絡の生じるおそれはなく、一層の高密度
でオゾンを発生させることができる。さらに、基板３２
間に空気などを円滑に流通させることができ、充分に空
気をイオン化して効率よくオゾンを発生させることがで
きる。

【００２３】以上説明した各実施形態では、基板３２の
一表面上に電極パターン３３，３４および電源接続パタ
ーン３６，３７を形成しているけれども、両面プリント
配線基板などを用いて、基板の両面に電極パターンおよ
び電源接続パターンを形成することもできる。このよう
に基板の両面を使用すれば、より効率的にオゾンを発生
させることができる。また電源接続パターン３６，３７
は基板３２で電極パターン３３，３４が形成されている
側の表面上に、電極パターン３３，３４の一端および他
端にそれぞれ形成されて、全体が櫛の歯状のパターンを
形成するようにしているけれども、基板の裏面側に形成
して、スルーホールなどで電極パターンと電源配線パタ
ーンとを電気的に接続するようにしてもよい。このよう
に基板の両面を電極パターンと電源配線パターンとに使
い分ければ、電極配線パターンを基板の端部に限らず自
由な位置に配置することができる。

【００２４】本発明の実施形態として示したようなオゾ
ン発生器３１，４１，６１を用いれば、小形で強力なオ
ゾン発生装置を得ることができる。たとえば病院など
で、院内感染防止のためには強力なオゾン発生器が必要
であるけれども、本発明の実施形態によるオゾン発生器
３１，４１，６１を用いれば、低電圧で強力なオゾンを
発生させることができ、簡単に取扱うことができる。ま
た乗用車などの車内で、微小なダニなどを駆除したり、
防臭作用を行わせるために、各実施形態による小形で強
力なオゾン発生器３１，４１，６１を好適に用いること
ができる。オゾンの発生に要する電圧が低くてもよいの
で、乗用車のシガーライタソケットなどから得られる１
２Ｖ程度の直流電圧をそのまま利用したり、数１００Ｖ
に昇圧させたりして、容易にオゾンを発生させることが
できる。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、可撓性を
有する絶縁基板上に固定される電極パターン間で放電を
生じさせ、空気をオゾン化することができる。簡単に狭
い電極パターン間の間隔で放電を発生させ、放電に必要
な電圧を低下させることができる。電極パターンは基板
上に固定されているので、断線や隣接する電極パターン
間で短絡することがなく、電圧が低いので感電などのお
それも生じない。基板は可撓性を有するので、巻いたり
折曲げたりすれば狭い空間に多くの放電発生個所を設け
ることができ、オゾンの発生効率を高めることができ
る。

【００２６】また本発明によれば、可撓性プリント配線
基板を用いてオゾン発生器を小形化するとともに高精度
で形成することができる。

【００２７】また本発明によれば、オゾン発生器を使用
して、電極パターン間が消耗しても、先に狭小部がより
多く消耗して断線するので、電極パターン間の断線を防
ぐことができる。

【００２８】また本発明によれば、電極パターンは、基
板が平板状の状態で直線状となるように形成されるの
で、電極パターン間の間隔を高精度に保ち、基板の全面
にわたって均一な放電を行わせて、効率的にオゾン化さ
せることができる。

【００２９】また本発明によれば、基板上に櫛の歯状に
電極パターンおよび電源接続パターンを形成し、安定に
オゾンを発生させることができる。

【００３０】また本発明によれば、スペーサによって基
板間の間隔を保つことができるので、空間的に高密度に
配置される電極パターン間から効率よくオゾンを発生さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態の外観構成を示す簡略化
した斜視図である。

【図２】図１のオゾン発生器３１の使用状態を示す簡略
化した斜視図である。

【図３】図１のオゾン発生器３１の放電特性を示すグラ
フである。

【図４】図１のオゾン発生器３１の配線パターン３３，
３４の断面形状を示す部分的な断面図である。

【図５】本発明の実施の他の形態によるオゾン発生器４
１の要部の正面図である。

【図６】本発明の実施のさらに他の形態によるオゾン発
生器６１の断面図である。

【図７】従来からの典型的なオゾン発生器１の断面図で
ある。

【図８】図６のオゾン発生器１を使用する空気清浄器１
０の簡略化した断面図である。

【図９】図６のオゾン発生器１を使用する風呂の概略的
な構成を示す簡略化した断面図である。

【図１０】従来からの他の典型的なオゾン発生器２１の
外観構成を示す斜視図および断面図である。

【符号の説明】

３１，４１，６１ オゾン発生器 ３２ 基板 ３３，３４ 電極パターン ３５ 電源 ３６，３７ 電源接続パターン ４２ 狭小部 ６２ スペーサ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電源の一対の出力端子間の電圧が印加さ
   れ、放電によってオゾンを発生するオゾン発生器におい
   て、 可撓性および電気絶縁性を有する基板と、 基板上に、等間隔で固定され、導電性を有する複数の電
   極パターンと、 基板上に配置され、電極パターンを一本おきに電源の一
   方出力端子に接続するための一方の電源接続パターン
   と、 基板上に配置され、前記一方の電源接続パターンに接続
   されていない電極パターンを電源の他方の出力端子に接
   続するための他方の電源接続パターンとを含むことを特
   徴とするオゾン発生器。
2. 【請求項２】 前記基板、各電極パターン、および各電
   源接続パターンは、可撓性プリント配線基板を用いて形
   成されることを特徴とする請求項１記載のオゾン発生
   器。
3. 【請求項３】 前記一方の電源接続パターンおよび他方
   の電源接続パターンに、相互間の間隔が前記電極パター
   ン間の間隔よりも小さくなる狭小部が設けられることを
   特徴とする請求項１または２記載のオゾン発生器。
4. 【請求項４】 前記電極パターンは、基板が平板状の状
   態で直線状に形成されることを特徴とする請求項１〜３
   のいずれかに記載のオゾン発生器。
5. 【請求項５】 前記一方および他方の電源接続パターン
   は、前記直線状に形成される電極パターンの長手方向の
   一方および他方の端部に、電極パターンとの電気的接続
   部がそれぞれ形成されることを特徴とする請求項４記載
   のオゾン発生器。
6. 【請求項６】 複数の前記基板間の間隔を、予め設定さ
   れる値に保つスペーサを含むことを特徴とする請求項１
   〜５のいずれかに記載のオゾン発生器。