JPH11508532A - オゾン生成の方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 オゾンは酸素に対し誘電体を介して高電圧で高周波数の交流電流を与えることにより生成され、酸素は酸化アルミニウムの２枚のプレート（２）間の狭隘な空間に導入され、電流は空間内の電極ネツト（３）に加えられ、プレートの反対側はアースされ冷却される。

Description

【発明の詳細な説明】 オゾン生成の方法および装置 （技術分野） 本発明は酸素に対し高電圧の高周波交流電流を誘電体面を介して付与し、オゾ ンを生成させる方法および装置に関する。 （背景技術） オゾンガスは、多様の産業用途に多用されており、排水処理だけではなく、例 えば有機複合化合分子、化学廃棄物からのシアン化物とフエノール類、製紙工場 、染料工場からの廃棄物、洗浄行程からの界面活性剤と合成洗剤、排水処理場か らの臭気などの分解あるいは除去が可能である。 最終段階でオゾンにより処理される排水は、洗浄・潅水あるいは消火に問題な く再利用できる。 さらにオゾンは飲料水の前処理に使用され、水質を相当に高める。 また注視すべき効果の一に、オゾンは製紙工業でパルプを漂白する塩素の代用 として許容できる唯一のものであることが挙げられる。従つてオゾンの需要は極 めて高く、着実に増加している。 オゾンは酸素ガスあるいは酸素濃度の濃い混合気体に対し暗放電あるいは冷間 放電を行うことによつて生成されることは周知である。しかしながら工業用とし て採用される十分な品質および濃度のオゾンを生成する現在周知の装置は、嵩が 極めて大で使用が困難になることもあり、且つ高価である。 周知の酸素発生器は緊密に密閉された金属容器内に配設さ れることが多く、このため供給されるオゾンを発生するガスの外部および内部の いずれにおいても湿気に対し極めて敏感となる。内部が低湿気状態になると漏電 が起こり、その結果シヨートの危険性が生じ、延いてはオゾン発生ユニツトの故 障に至り易い。 本発明の目的は、オゾン生成行程の効率を上げ、上記装置の物理的容積を減少 させて、湿気に対する感度を減少させ、装置の使用時における休止回数を最少に することにある。 （発明の開示） 本発明によれば、この目的は誘電体を構成する材料の少なくとも一の平坦な壁 部を有した狭隘な空間に酸素ガスを導入し、高電圧の高周波交流電流を空間内の 線形の電極に加え、壁部の反対面をアースおよび冷却することにより達成される 。 狭隘な空間は誘電体を構成する材料で作成された二枚の平坦な壁部を具備させ ることが好ましい。 本発明による一実施態様においては、冷却媒質を含有しアースされた金属ブロ ツクを壁部に配接する構成がとられる。 本発明の別の実施態様においては、アースされた冷却媒質を壁部に直接接触さ せる構成がとられる。これは発生ユニツト（構成要素が内部電極を有する壁部に よつて形成された）をアースした冷却媒質に沈められることにより達成される。 以下本発明を添付の図面を参照して詳述する。 （図面の簡単な説明） 図１は本発明の一の実施態様のオゾン発生器内の一のユニツトの基本構造の簡 略説明図、図２は図１のオゾン発生器に 使用される電極ネツトの平面図、図３は一の実施態様のオゾン発生器の側面図、 図４は本発明のオゾン発生器の他の実施態様の平面図、図５は図４の実施態様の 側面図、図６は図４の実施態様の発生ユニツトの平面図、図７は図６の発生ユニ ツトの側面図である。 （発明を実施するための最良の形態） 本発明の一の実施態様のオゾン発生器が図１〜図３に簡略に示されている。 図１に示されるようにオゾン発生ユニツト１は純粋な酸化アルミニウム、即ち アルミナとセラミツク材料とで作られた二枚のプレート２を備える。純度99.9％ 以上の酸化アルミニウムを使用することが望ましい。各プレートはその寸法が例 えば長さ160mm、幅115mm、厚さ0.65mmにされる。 耐酸性のステンレススチール等のネツト状の金属電極３は二枚のセラミツクプ レート２の間に配設される。また図２のネツト３はフレーム３’により外囲され 、フレーム自体はプレートと同一の材料で作製され、例えば0.5mmの厚さにされ 、二枚のプレート２間に同一高さの空間を作る。プレート２とフレーム３’は例 えば接着剤としてガラスなどにより気密ユニツトと連結される。 空間に分割ネツトを設ける代わりに、線状の電極部材をプレート２の内面上に 配置してもよい。 各発生ユニツト１には酸素ガス（Ｏ₂）を導入したり酸素ガス内に生成したオ ゾンガス（Ｏ₃）をプレート２の間の空間から導出する開口部が具備されている 。またネツト３への電気 コネクタが設けられる。 発生ユニツト１を冷却するか、あるいはネツト３が位相を構成するシステムに 対しアースする目的で、金属ブロツク４が発生ユニツト１の両側に配設される。 各金属ブロツク４には好適な冷却媒体用のチヤネル４’と発生ユニツト１に対し ガスを導入、導出するための穿孔４”とが設けられる。ブロツク４はアースされ 、ネツト３は高電圧源に接続される。媒質のコネクタと電気コネクタ自体は汎用 のものを用い得るから図示していない。 金属ブロツク４を循環する冷却媒質は好ましくは水とグリコールあるいは他の アルコールの混合物である。媒質がブロツク４を一周する間の温度上昇が、−５ ℃の選択された動作温度から１℃以内になるような量と速度でコンプレツサによ り媒質循環が行われる。 このシステムでは、ネツト３が交流電源に接続され、ブロツク４がアースされ たとき、各プレート２が誘電体として機能する。電圧は正弦波の交流電圧が好ま しく、6000Ｖぐらいが望ましいが、科学技術の進歩により35000Ｖまで得られる ようになれば、理論上は25000〜35000Ｖの高圧も採用できよう。交流電流の周波 数は２〜100kHzの範囲、好ましくは2.5kHzである。 この電流がネツト３に加えられると、いわゆるコロナ効果を伴う冷間放電が線 状のネツト部分とアースされた金属ブロツク４の表面との間のプレート２によつ て構成される誘電体を通して行われる。従つて発生ユニツト１を通過した酸素の 一部がオゾンに変換される。上述の条件下で酸素ガスの18〜20容量％のオゾンが 得られるのに対して、従来の構成では３〜11容量％のオゾンしか得られない。18 ％以上の高い含有量のオゾンを有する酸素混合物は自爆性がある。 酸素は確実、且つ好適に給送するために、発生ユニツト１の導入部で例えば0. 5 バールの一定の圧力が加えられる。また酸素ガスは内部に仕切壁を設置するこ とにより発生ユニツト１の空間内を螺旋状の通路沿いに通過させて、ユニツト内 に酸素が停留する時間と距離を増加させ得る。誘電体の動作温度は最高60〜80℃ の高温も採用可能であるが、20℃に維持することが望ましく、また供給される電 気的エネルギの約80％が熱に変換されるから、この熱は冷却する要がある。 上述の条件下で各発生ユニツトからのオゾンの生成量は約20 g/hであり、従つ て１kg/hのオゾンの生成には50個の発生ユニツトが必要になる。例えばこの量は 2000世帯からの排水を浄化するに必要な量である。 図３は１個のスタツク状態の発生ユニツト１とブロツク４を示している。この スタツクには複数（ユニツト５個とブロツク６個以上）のユニツトとブロツクが 含まれる。 本発明におけるオゾン発生器の別の実施態様が図４〜７に示される。図１〜３ の上記の実施態様との主な相違は、本実施態様の場合金属ブロツクが除去され、 10個の発生ユニツトが液体に浸漬され、冷却媒質とアースの両方を構成する点に ある。 また本実施態様の発生ユニツト10は図６と図７に示される。 ユニツト10自体は上記の実施例のユニツト１と原理的には違いはない。このユニ ツトは誘電体をなす二枚のプレートとその間の気密性の空間にある電極ネツトと で構成される。ユニツト10には酸素の導入部11とオゾンと酸素で形成される混合 気体の導出部12が設けられる。また電極ネツト用の電気接続器が設けられる。 スタツクをなす発生ユニツト10は酸素用の入口管14と、オゾンと酸素のための 出口管15間に吊下げられ、このスタツクは液体17の入つた容器16に浸漬される。 また発生ユニツト10に対し交流電流を供給するための絶縁された電線18も設けら れる。このような数個のスタツク（例えば６個）は、各々の比較的多数の発生ユ ニツト10を有し、１個のコンテナ16内に配設される。図においてその数は19個で ある。理解が容易になるように図５では１個の入口管14のみが実線で示され、１ 個の出口管15を点線で示される。図４では発生ユニツト10のスタツクへの酸素の 流入および発生ユニツト10のスタツクからのオゾンと酸素の流出を矢印で示して いる。 容器16はアースされる、即ちアースプレートが設けられており、容器16内の液 体17が水の場合は高周波数電圧の良導電体である。実用的理由のため上記の実施 態様の冷却媒質に使用されているものと同一の液体の使用が可能である。コンテ ナ16内の液体16に一定の動きを持たせることも有効である。 発生ユニツトの数からみて本実施態様の構成はエネルギの消費が少なく、より 効果的になる。又隣接する発生ユニツト10間の距離を５mm程度に保持することが 容量の上からも有効 である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，Ｓ Ｄ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．空間は平坦な電極(３)を内包するように設けられ、壁部は外部にアースされ て冷却され、電極(３)は線状即ちネツト状で、実質的に酸素ガス用の空間と同一 の長さと幅と厚さを有し、密閉されたオゾン発生器(１)は壁部(２)と電極(３)と 電極の周囲のフレームを備えることを特徴とする、誘電性材料で作られた二枚の 壁部(２)間の空間内の酸素に対し高電圧で高周波数の交流電流を加えてオゾンを 生成する装置。 ２．二枚の壁部(２)がセラミツク材料で形成されてなることを特徴とする請求項 １の装置。 ３．セラミツク材料は酸化アルミニウムであり、電極(３)は耐酸性のステンレス スチールであることを特徴とする請求項２の装置。 ４．冷却媒質を包有するアースされた金属ブロツク(４)が発生ユニツト(１)の両 側に直接配設されていることを特徴とする請求項２の装置。 ５．発生ユニツト(１)がアースされた冷却媒質(17)に浸漬されることを特徴とす る請求項２の装置。 ６．数個の発生ユニツト(１)がアースされた冷却媒質(17)内の酸素用の入口管(1 4)とオゾンおよび酸素用の出口管(15)との間に１個のスタツクとして吊下げられ ることを特徴とする請求項５の装置。