JPS59107903A - オゾン発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は無声放電方式のオゾン発生器の放電空隙寸法を
調節し、省電力化を図ったオゾン発生装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

一般ＶＣオゾン発生器は、客器内に少なくとも一対の電
極を放電空間および誘電体を介して対向させ、かつ上記
放電空間近くに冷却水通路を設けた構成になっている。

そして、上記容器内に空気または酸素の気体を、壕だ冷
却水通路に冷却水を流し、かつ電極間に高電圧を印加し
て無声放電を生じさせ、この放電空間を通る気体中の酸
素からオゾンを生成させている。

第１図は、この種の従来のオゾン発生器を断面図にて示
したものである。図において、容器ｌ内の接地金属電極
管２（以下、金属管と称する）の内側には、放電空隙を
設けてガラス等のＵ電体内面に金属被膜をっけた高電圧
側誘電体電極４（以下、誘電体と称する）が対向して入
れられ、金属管２の端部は仕切板３に固定されている。

誘電体４は導体１０に接続され、更に碍子１１を通し導
体１２によりオゾン発生器制御器１３に接続されている
。また、容器１は蓋５で密閉され、圧縮機１４および空
気乾燥機１５で処理された乾燥した原料ガスが給気孔６
から導入され、オゾン生成後オゾン含有ガスとして排気
孔７から送り出される。一方冷却水は、ポンプ１６で加
圧され０．２〜１．０　Ｋｇ／［有］２Ｇの圧力で給水
孔８より入シ、金属管２の外側を通って排水孔９より排
出される。

かかる構成に於いて、原料ガスは０．４〜０．８Ｋｇ／
（Ｎ”　Ｇの圧力で、給気孔６によシ容器１に導入され
、金属管２と誘電体４との放電ギャップに入る。ここで
、オゾン発生器制御器１３より導体１２．１１を介して
、誘電体４と金属管２０間に１５ＫＶ以下の高電圧を印
加することにより、原料ガス中の酸素からオゾンを生成
し、オゾン含有ガスは排気孔７より送り出される。

この場合、無声放電によって発生する熱を、金属管２の
外側から冷却水で冷却している。

まだ、第２図は第１図のＡ−Ａ断面を示すものであり、
金属管が丸形、誘電体も円筒形の場合で、丸形金属管２
ａと同心状に円筒誘電体４ａが入れである。

第３図は、同様の第１図のＡ−Ａ断面を示す他の方式の
場合であり、金属フラット管（以下フラット管と称する
。）２ｂＫ板状誘電体４ｂが放電空隙ｇで配置されてい
る。

〔背景技術の問題点〕

以上述べたような構成と作用によって運転されるオゾン
発生装置においても改良点はある。

すなわち、上記放電ギャップの寸法は、オゾン収率に大
きな影響をおよぼし、第４図にその関係を示す。図にお
いて、ｇ＋は放電ギャップ１η１を、ｇｚ　　ｒ　ｇｓ
　　ｒ　ｇ４はそれぞれ１．３　＋ｎｔａ、１、６　ｍ
ｒｎ　、　２．０１綿の場合における、オゾン濃度とオ
ゾン収率の関係を表わす。図からオゾン濃度が同じ値な
らば、放電空隙が小さい程オゾン収率は向上する。

また、第５図で丸形金属管２ａ内の誘電体４ａが同心状
の時のギャップＬと、誘電体４ａの円中心のずれが生じ
た場合のずれｌより、偏６率γ＝−Ｘ　１００％　とし
てこの偏心率γとオジン収率の関係を第６図に示す。図
から、放電空隙に偏りがある程オゾン収率は低下する。

このように、放電空隙の縮小と均一化はオゾン収率の向
上に重要な係わりを持っている。放電空隙の縮小と均一
化を妨げる要因は、誘電体４ａと丸形金属管２ａの直径
、真円度および長手方向の曲りの寸法誤差にある。これ
らの寸法精度を高める手段として、矯正機による加工等
がある。加エエ桿を増せば、放電ギャップの縮小と均一
化は向上するが、加工コストが大巾に増加するため、一
般には商品としての妥当な放電ギャップは１．９１１１
１１１〜ｌ、　５１１１１を採用している。

第２図における誘電体４ａの放電部の長さは、オゾン生
成を考慮すると経験的に１ｍ以上が一般的であり、直径
も５Ｑ）Ｉ１１〜７０關を採用しているので、その寸法
精度は径で±Ｑ、　２ｔｉｌｌ　、曲りで１ｈｐｍ／ｍ
　　となる。丸形金属９２ａにおいても同様の寸法許容
値となる。この誘電体４ａと金属管２ａの組合せによる
放電空隙の寸法誤差は、長手方向全体でみれば約±０．
４以上となる。第３図の場合、放電空隙を構成する誘電
体４ｂの厚み寸法にの精度は±０．１龍以円で金属管Ｉ
Ｐｆｆｉ　ｎ寸法も同様であり、両者の組合による放電
空隙の寸法誤差は±０．２である。第２図における丸形
金属管２ａは、原料ガスの０．４〜０．８　Ｋｌ／ｅ”
Ｇの内圧と冷却水の０．２〜ｌ、　Ｑ　Ｋｆｌｏｎ”　
（）の外圧を受けるが、丸形のだめ内、外圧による変形
敞は微少（０，０１〜０．０２　市）であり、オゾン収
率に影・爵を与えるものでない。よって、第２図のよう
な円筒方式の場合、誘電体４ａ、金属管２ａの加工積度
だけで、オゾン収率等の性能が決まることになる。

一方、第３図の誘゛亀体４ｂを押入したフラット管２ｂ
の場合、フラット管２　ａ　Ｋ　０．４〜０．８に４７
ｅ２Ｇの内圧および外圧０．１〜１．０　Ｋ１７ｃｍ２
Ｇを受けると、第７図に示すようにフラット管２ｂは、
内圧ＰＡが外圧ｐｗに対し大きい（ａ）の場合には外側
にふくらむ変形を生じ、また内圧ＰＡが外圧ｐｗに対し
小さい（ｂ）の場合には内側に凹となる変形を生じる。

この場合、放電ギャップは加工誤差プラス圧力変形の変
化となり、オゾン収率の低下をまねく。第７図（ａ）の
フラット管２ｂの内、外の圧力差ΔＰと、変形量ｄの関
係を第８図にボす。この場合のｎは８０脂、肉厚ｔは１
．５　ｒｎｒｘである。

このように、板状誘電体４ｂとフラット管２ｂからなる
放電壁際ｇは寸法精度と圧力の両方によって決まるので
、オゾン収率向上のだめには、寸法管理のみでなく、圧
力の管理も必要であることが判明した。

上記の問題点を調青検討した結果、このようなフラット
管２ｂの圧力による寸法変化を制御して放電空隙を均一
化し、オゾン収率が最もよくなる状態を作るように、容
器内の原料ガス圧力冷却水圧力を制御する手段を見い出
した。

〔発明の目的〕

そこで本発明の目的は、放電空隙の均一な最適状態を維
持することが可能なオゾン発生装置を提供することにあ
る。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために本発明では、オゾン発生器本
体内のフラット管の内外圧力を検出し、また、生成オゾ
ン酸とそのときの電力を検知し、任意のオゾン発生量に
おける電力消費が小となるようにフラット管の内外圧力
を自動的に制御することを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を第９図に示す一実施例を参照して説明す
る。第９図は、本発明によるオゾン発生装置の構成例を
示すものである。図において、オゾン発生器２１よりの
発生オゾン酸Ｙを検出するだめに、オゾン含有ガス排気
孔７の通路に流量計２３とオゾン濃度計２４を設（ｔ２
　Ｌ、流量計４の出力信号Ｆとオゾンｒ度計２４の出力
信号Ｃの積を演算する乗算ｍｌ算器２５を設けて発生オ
ゾン量ｙ＝（ＦＸＣ）を出力させる。一方、オゾン含有
ガス排気孔７０通路に圧力計２７および調整弁２８を設
置し、また排水孔９の通路に圧力計２６と調整弁２９を
設面する。

また、圧力計２７の出力信号ＰＡと、圧力計２６の出力
信号ｐｗの差を演算する減算演算器３０を設けて差圧Δ
Ｐを出力させる。オゾン設定器３６は、それに設定され
たオゾン発生量ｙを出力する。オゾン発生調整計３５は
、このオゾン発生ｔｙを設定値とし、乗′痒演算器２５
の出力Ｙをフィードバック値として、その偏差によυオ
ゾン発生器制御器１３へ制御指令を発する。この制御指
令により、オゾン発生器制御器１３はオゾン発生器２１
の印加電圧（または周波数）の増減を指令する。オゾン
発生器制御器１３の投入電力は、電力計３１の出力信号
Ｗとなって比較演算器３２に送られる。また、比較演算
器３２へ減算演算器３０よりの差圧ΔＰの出力が送られ
る。比較演算器３２から電力Ｗに基づき、調整弁ｚ８．
２９へ調節計３３．．３４を介して開閉信号が送られる
。

次に、かかるオゾン発生装置の動作について第１０図を
用いて説明する。第１０図は、オゾン発生器２１の運転
中における、オゾン発生険一定のときのフラット管２ｂ
の内外圧力の差圧へＰと、投入電力Ｗの変化を示すもの
である。

オゾン発生器２Ｉの運転開始時、まず調節計３３．３４
によシ調整弁２８．２９の開度を任意の中間位置に設定
し、必要オゾン量ｙをオゾン設定器３６で設定してスタ
ートさせる。オゾン発生調整計３５の信号により、オゾ
ン発生器制御器１３が、印加電圧を指令する。これによ
り、オゾン発生器２１でオゾンが発生し、流量計２３と
オゾン濃度計、２４の信号により、乗算演算器２５から
、オゾン発生量Ｙの信号がオゾン発生調節計３５にフィ
ード・（ツクされ、設定オゾン量Ｙとフィードバックオ
ゾンｊｌＹが一致するように、オゾン発生器制御器１３
の電圧が制御される。

一方、オゾン発生器制御器１３０投入電力は、電力計３
１よシ信号Ｗ１として、比較演算器３２に送られる。ま
た、圧力計２６．２７よシの圧力信号が減算演算器３０
に送られ、これよりの差圧信号△Ｐ１が比較演算器３２
に送られる。

このときの差圧１と電力Ｗ１との関係は、第１０図のＸ
ｌの点と々る。ここで、第１０図の差圧ΔＰ２まで変化
させる指示を比較演算器３２より調節計３３．３４に出
し、調節計３３゜３４によシ調整弁２８．２９の開度を
変える。

これにより、オゾン発生器２Ｉ内の放電空隙が変化して
ガス冗費、オゾン濃度に変化を生じ、乗算演算器２５よ
りの信号Ｙが変化し、オゾン発生調節計３５に送られ、
設定オゾン危よりも多い場合、減少信号がオゾン発生器
制御器に指示され電圧が下げられる（電圧と電力および
オゾン発生器は比例関係にある）。このときの電力信号
Ｗ２と差圧信号ΔＰ２が、比較演算器３２に送られる。

このΔＰ２とＷ２の関係は、第１０図Ｘ２の点となる。

さらに、ΔＰ、。

ΔＰ４の差圧についても同様の操作がおこなわれて第１
０図のＸ８＋Ｘ４が得られ、この結果よジオシン量が一
定で電力が最小になる（第１０図ではｘ３点）差圧へｐ
ｓ値が決まり、この差圧ΔＰ３を維持するように調整弁
２８．２９の開度が調節計３３．３４を介して決められ
運転が続行される。

このように、オゾン量が一定で投入電力を最小にするオ
ゾン収率の良い状態を、原料ガスと冷却水の圧力を制御
することにより実施することが可能である。これを別の
角度から見てみると、第７図の（ａ）まだは（ｂ）のよ
うな形状にフラット管が加工されていた場合でも、放電
空隙を構成後運転中のフラット管の内または外へ適当な
圧力をかけることによシ、放電空隙の均一化を図ること
ができることを意味する。

このように、フラット管にかかる圧力と投入電力を制御
することにより、オゾン発生器の最高の能力を常に発揮
することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、オゾン発生器本体
内のフラット管の内外圧力を検出し、また生成オゾン量
とそのときの電力を検知し、任意のオゾン発生量におけ
る電力消費が最小となるようにフラット管の内外圧力を
自動的に制御するようにしたので放電空隙の均一な最適
状態を維持することが可能なオゾン発生装置が提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のオゾン発生器を示す断面図、第２図は第
１図の放電部の一例を示す断面図、第３図は第１図の放
電部の他の例を示す断面図、第４図は放電空隙寸法とオ
ゾン収率の関係を示す図、第５図は偏心率を定義する誘
電体と金属管の位置関係を示す図、第６図は、誘電体と
金属管の偏心率とオゾン収率の関係を示す図、第７図（
ａ）　ｔ　（ｂ）はフラット管の圧力による変形を示す
図、第８図はフラット管にかかる圧力とフランゝト管の
たわみ量の関係を示す図、第９図は本発明の一実施例を
示すブロック図、第１０図はフラット管にかかる圧力と
投入電力の変化を示す図である。 １゛・・・容器、２ａ・・・丸形金属管、２ｂ・・・金
属フラット管、４ａ・・・円筒誘電体、４ｂ・・・板状
誘電体、Ｉ３・・・オゾン発生器制御器、２１・・・オ
ゾン発生器、２３・・・流量計、２４・・・オゾン濃度
計、２５・・・乗算演算器、２６．２７・・・圧力計、
２８゜２９・・・調整弁、３０・・・減算演算器、３ノ
・・・電力計、３２・・・比較演算器、３３．３４・・
・調節計、３５・・・オゾン発生調節計、３６・・・オ
ゾン設定器。 出順人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第１図 第４　図 オ／゛ン濃度（９／　Ｎｍ３） イ４／σキｒ（Ｏｌｏ） 第７図 第８図 ΔＰ圧力に９ｆＡｍ２Ｇ 第０図 Ｌ 第ｔＯ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 板状を成し内部に電極を埋設した誘電体およびこの誘電
   体が放電空隙を介して収容される筒状断面の接地電極管
   を容器内に配置し、前記放電空隙に気体を、また接地電
   極管外周囲に冷却水を流して、前記電極間に無声放電を
   生じるオゾン発生器と、この無声放電電圧を制御するオ
   ゾン発生器用制御器とからなるオゾン発生装置において
   、両前気体および冷却水の圧力を検知してその差圧を演
   算し、この差圧信号を出力する手段と、投入電力を検知
   してその電力信号を出力する手段と、前記差圧信号と電
   力信号の関係を基に、あらかじめ設定されたオゾン計に
   対して最小の電力消費となる差圧を算出する手段と、こ
   の算出した差圧に基づき気体と冷却水の圧力を設定する
   だめの調節手段とを具備したことを特徴と“するオゾン
   発生装置。