JPH11228109A - オゾン発生素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 原料ガスに沿面放電および無声放電が有効に
作用する効率のよいオゾン発生素子を提供する。 【解決手段】 無声放電電極２と空隙を介して対向する
接地電極５と、接地電極５に接触し無声放電電極２と空
隙を介して対向する誘電体４と、誘電体４の接地電極５
と反対側に接触した沿面放電電極３ａ，３ｂと、無声放
電電極２と誘電体４との間および沿面放電電極３ａ，３
ｂと無声放電電極２との間に原料ガスＧを通過させるガ
ス流路２５とを設け、無声放電電極２は、上部に突出す
る凸部２１と、凸部２１の両側に開口する導入口２２
ａ，２２ｂと、凸部２１の下部に突出し下面が平板状に
形成され側面が所定の間隔を開けて沿面放放電極３ａ，
３ｂの側面に対向する無声放電部２３とを備えたもので
ある。したがって、無声放電と沿面放電が互いに干渉す
ることなく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、沿面放電および無
声放電によりオゾンを発生するオゾン発生素子に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、沿面放電と無声放電を組み合わせ
た複合放電方式のオゾン発生素子は、例えば図４に示す
ように構成されている。すなわち、軸方向に長い互いに
間隔を開けて平行に設けた電極１０および２０と、電極
１０の電極２０に対向する面に設けた誘電体３０と、電
極２０の電極１０に対向する面に設けた誘電体４０と、
誘電体４０の誘電体３０に対向する面に設けた電極５０
とからなっている。オゾンを発生する場合、電源６０に
より電極１０とアース間に交流の高電圧を印加して誘電
体３０と電極５０との間に無声放電を発生させる。ま
た、電源７０により、電極２０と電極５０との間に交流
の高電圧を印加して誘電体４０の表面近傍に沿面放電を
発生させる。誘電体３０と誘電体４０との間には原料ガ
スを導入して、放電により原料ガスをオゾン化して排出
するものが開示されている（例えば、特開平５−１２４
８０１号、特公平４−２７１６５公報）。また、オゾン
発生素子は、図５に示すように、互いに間隔を開けて平
行に電極１０および２０と、それぞれ電極１０および２
０に接触させた誘電体３０および４０と、誘電体３０お
よび４０との間に設けた電極５０を備え、電極５０は誘
電体３０および４０の表面に接触させた平面部５１０と
平面部５１０から離れるにしたがって深くなる凹部５２
０を形成する傾斜部５３０を備えてあるものが開示され
ている（例えば、特公平４−７４２８１号公報）。オゾ
ンを発生させる場合は、電極１０と５０および電極２０
と５０の間に電源６０によって高電圧を印加し、平面部
５１０の周辺で沿面放電を発生させ、平面部５１０から
離れた凹部５２０を囲む傾斜部５３０の付近で無声放電
を発生させ、凹部５２０に原料ガスを導入し、沿面放電
の領域と無声放電の領域を交互に通るようにしてオゾン
化したガスを排出する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記前者の
従来技術では、原料ガスは誘電体３０と４０の間の空間
ギャップの中を移動し、誘電体３０と電極５０との間で
発生する無声放電の位置は原料ガスの通路と一致するた
め、無声放電はオゾン発生に有効に作用する。しかし、
誘電体４０の表面近傍で発生する沿面放電は、発生場所
が誘電体４０の表面の近くに限られるため、沿面放電は
原料ガスの一部にしかオゾン発生に寄与しないので、原
料ガスが有効に生かされないという問題があった。ま
た、上記後者の従来技術では、沿面放電は平面部５１０
と誘電体３０、４０とが接触した周辺部で発生させる
が、沿面放電の発生場所が狭く、オゾンの発生効率が低
い。また、無声放電を発生させる凹部５２０は傾斜部５
３０に囲まれているため、沿面放電が発生する部分と重
なる部分が出るので、同電位となる部分が多く、無声放
電が発生する場所が狭くなり、オゾンの発生効率が低い
という問題があった。本発明は、原料ガスに沿面放電お
よび無声放電が有効に作用する効率のよいオゾン発生素
子を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、中空のケースの内側に設けた無声放電電
極と、前記無声放電電極と空隙を介して対向する接地電
極と、前記接地電極に接触し前記無声放電電極と空隙を
介して対向する誘電体と、前記誘電体の前記接地電極と
反対側の面に接触した沿面放電電極と、前記無声放電電
極と前記誘電体との間および前記沿面放電電極と前記無
声放電電極との間の空間に原料ガスを通過させるガス流
路とを設けたオゾン発生素子において、前記無声放電電
極は、上部に突出して前記ケースの壁面に接触する凸部
と、前記凸部の両側に開口する導入口と、前記凸部の下
部に突出し下面が平板状に形成され側面が所定の間隔を
開けて前記沿面放電電極の側面に対向する無声放電部
と、前記導入口の両側に伸びる隔壁部とを備えたもので
ある。したがって、無声放電と沿面放電が互いに干渉す
ることなく発生し、それぞれのオゾン発生工程で、原料
ガスの流れを考慮した最適な条件で発生したオゾンを取
り出すことができ、コンパクトで高濃度、高効率のオゾ
ン発生素子を提供できる。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図に基づ
いて説明する。図１（ａ）は本発明の実施例を示す側断
面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面に沿う平断面図である。図に
おいて、１は非導電性の材料からなる中空のケース、１
１は原料ガスＧを導入する流入口、１２は原料ガスＧを
排出する排出口である。２はケースの内側に設けられた
無声放電電極、２１は無声放電電極２の上部に突出して
ケース１の壁面に接触する凸部、２２ａ，２２ｂは凸部
２１の両側に開口する導入口、２３は凸部２１の下部に
突出し、下面が平板状に形成された無声放電部、２４
ａ，２４ｂは導入口２２ａ，２２ｂの両側に伸びる隔壁
部で、隔壁部２４ａ，２４ｂとケース１の内面との間に
ガス流路２５となる空間部２５ａ，２５ｂが形成されて
いる。２６は隔壁部２４ａ，２４ｂの下面に突出する仕
切り部である。３ａ，３ｂは平板状の沿面放電電極で、
仕切り部２６に接触し、無声放電部２３の側面と横方向
に所定の沿面距離ｇを開けて設けられている。４は平板
状の誘電体で、沿面放電電極３に接触し、無声放電部２
３と上下方向に所定のギャップＬを開けて設けられてい
る。５は誘電体４に全面が接触して設けられた平板状の
接地電極である。６は交流の高電圧電源で、接地電極５
と無声放電電極２の間および接地電極５と沿面放電電極
３の間に高電圧を印加するようにしてある。したがっ
て、ガス流路２５は、隔壁部２４ａ，２４ｂとケース１
の内面との間の空間部２５ａ，２５ｂと、導入口２２
ａ，２２ｂと、沿面放電電極３ａと無声放電部２３との
間の空間と、無声放電部２３と誘電体４との間の空間か
らなっている。

【０００６】このような構成により、流入口１１から原
料ガスＧをケース１内に導入すると、原料ガスＧは空間
部２５ａを通り、導入口２２ａから下方に下がって沿面
放電電極３ａと無声放電部２３との間および無声放電部
２３と誘電体４との間のギャップＬを通り、上昇して沿
面放電電極３ｂと無声放電部２３との間および導入口２
２ｂを通って空間部２５ｂに抜け、排出口１２から排出
される。この間に、高電圧電源６により接地電極５と無
声放電電極２の間および接地電極５と沿面放電電極３の
間に高電圧を印加すると、沿面放電電極３ａ，３ｂの周
囲の沿面放電領域Ｅで沿面放電が発生するとともに、無
声放電電極２の無声放電部２３と誘電体４との間の無声
放電領域Ｍで無声放電が発生する。このように、沿面放
電および無声放電によりそれぞれ沿面放電電極３の周囲
に形成される沿面放電領域Ｅ、および平板状の無声放電
部２３と平板状の誘電体４とによってはさまれた無声放
電領域Ｍに原料ガスＧが通されるので、極めて効果的に
オゾンが発生し、排出口１２から排出された原料ガスＧ
からオゾンが回収される。

【０００７】ここで、オゾン発生効率をよくするために
は、沿面放電領域Ｅと無声放電領域Ｍが重ならないよう
にする必要がある。すなわち、沿面放電電極３ａ，３ｂ
と接地電極５との間に高電圧を印加したとき、沿面放電
電極３ａ，３ｂの端部から伸びる沿面放電の長さは、印
加電圧により変化するが、通常の沿面放電式オゾナイザ
（誘電体４の厚さが０．２〜０．４ｍｍ、印加電圧が４
〜８ｋＶ）では最大３ｍｍ程度である。したがって、沿
面放電電極３ａ，３ｂと無声放電部２３の側面との間の
沿面距離ｇは３ｍｍ以上に形成する。また、図２および
図３にそれぞれギャップＬをパラメータとしたときのオ
ゾン濃度−Ｗ／Ｑ（単位流量あたりの放電電力）および
オゾン収率−オゾン濃度の関係を示す。この図から明ら
かなように、無声放電領域ＭのギャップＬが短い方が、
オゾン濃度、オゾン収率とも優れている。つまり、原料
ガスＧのほとんどが、無声放電領域Ｍを通過するため、
原料ガスＧが有効にオゾンに変換し、高濃度のオゾンを
生成することができる。具体的な値として、ギャップＬ
を２ｍｍ以下にするとよい。さらに、無声放電電極２の
無声放電部２３の長さｓに比べてギャップＬが長くなる
と、横の沿面放電電極３ａ，３ｂの影響が大きくなり、
ギャップＬの周囲は同電位となるため、ギャップＬ内の
電界は低くなり、放電が出にくくなる。したがって、オ
ゾンの発生量からのギャップＬの長さは短い方が良い。
無声放電を発生させるために最適なギャップＬの長さを
２ｍｍとした場合、沿面距離ｇと無声放電部２３の長さ
ｓとの関係は、ｓ／ｇ≧２．５を満足するようにすれば
よい。

【０００８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、無
声放電領域を平板状に形成した無声放電部と誘電体との
間のギャップ間に形成し、沿面放電領域と無声放電領域
を適当な距離を開けて設けて、無声放電と沿面放電が互
いに干渉することなく発生するようにしてあるので、沿
面放電および無声放電のそれぞれのオゾン発生工程で、
原料ガスの流れを考慮した最適な条件で発生したオゾン
を取り出すことができ、コンパクトで高濃度、高効率の
オゾン発生素子を提供できる効果がある。また、沿面放
電電極と無声放電電極とが同一電源で電圧を印加するよ
うにしてあるので、小形、低コストのオゾン発生素子を
提供できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例を示す（ａ）側断面図および
（ｂ）Ａ−Ａ断面に沿う平断面図である。

【図２】 本発明の実施例のオゾン濃度−Ｗ／Ｑ（単位
流量あたりの放電電力）の関係を示す説明図である。

【図３】 本発明の実施例のオゾン収率−オゾン濃度の
関係を示す説明図である。

【図４】 従来例を示す構成図である。

【図５】 他の従来例を示す構成図である。

【符号の説明】 １：ケース、１１：流入口、１２：排出口、２：無声放
電電極、２１：凸部、２２ａ，２２ｂ：導入口、２３：
無声放電部、２４ａ，２４ｂ：隔壁部、２５：ガス流
路、２５ａ，２５ｂ：空間部、２６：仕切り部、３ａ，
３ｂ：沿面放電電極、４：誘電体、５：接地電極、６：
高電圧電源、Ｅ：沿面放電領域、Ｍ：無声放電領域、
Ｇ：原料ガス

フロントページの続き (72)発明者 藤井 順二 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石２番１号 株式会社安川電機内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空のケースの内側に設けた無声放電電
   極と、前記無声放電電極と空隙を介して対向する接地電
   極と、前記接地電極に接触し前記無声放電電極と空隙を
   介して対向する誘電体と、前記誘電体の前記接地電極と
   反対側の面に接触した沿面放電電極と、前記無声放電電
   極と前記誘電体との間および前記沿面放電電極と前記無
   声放電電極とに挟まれた空間に原料ガスを通過させるガ
   ス流路とを設けたオゾン発生素子において、 前記無声放電電極は、上部に突出して前記ケースの壁面
   に接触する凸部と、前記凸部の両側に開口する導入口
   と、前記凸部の下部に突出し下面が平板状に形成され側
   面が所定の間隔を開けて前記沿面放電電極の側面に対向
   する無声放電部と、前記導入口の両側に伸びる隔壁部と
   を備えたことを特徴とするオゾン発生素子。
2. 【請求項２】 前記ガス流路は、前記隔壁部と前記ケー
   スの内面との間に設けた空間部と、前記導入口と、前記
   無声放電部と前記沿面放電電極との間の空間と、前記無
   声放電部と前記誘電体との間の空間とからなることを特
   徴とする請求項１記載のオゾン発生素子。
3. 【請求項３】 前記無声放電部の側面と前記沿面放電電
   極の側面との間の間隔ｇが、３ｍｍ以上であることを特
   徴とする請求項１または２記載のオゾン発生素子。
4. 【請求項４】 前記無声放電部と前記誘電体との間のギ
   ャップが、２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１
   から３までのいずれか１項に記載のオゾン発生素子。
5. 【請求項５】 前記無声放電部の前記原料ガスの流れる
   方向の長さｓと前記無声放電部の側面と前記沿面放電電
   極の側面との間の間隔ｇとの関係が、 ｓ／ｇ≧２．５ であることを特徴とする請求項１から
   ４までのいずれか１項に記載のオゾン発生素子。