JPS6065705A - 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】 本発明は、オゾン発生Ｈｉｉ′ｉ′（以下オゾナイザと
称する）に関するものである。

従来のオゾナイザは平行板ないし、平行同心円筒電極間
にガラス板を介在せしめて交流高電圧を印加し、電極間
隙に無声放電を発生せしめつつ１この間に乾燥せる空気
又は酸素を流通せしめ、該無声放電に固有の放置化学的
作用で酸素をオゾンに転化せしめてオゾンを発生する方
式のものであった。しかし、この方式のオゾン発生の重
力効率は極めて低く、理論値の数％以下に止るものであ
った。これに対して本に発明者は別発明「オゾン発生装
置」（昭和５２年２月２３Ｂｆｆｌ＆　；ｑｔ？願ＦＩ
ｓ５５−２１８７８号）ニオイテパルス巾の着るしく短
かい極短パルス高電圧の、生ずる沿面コロナ放電の有効
なオゾン生成作用を利用して電力効率を向上する方法を
提案したがこの方法には沿面放電による誌一体の加熱と
いう欠点があつ７ｅ□ 本発明者はこれらの欠点を改良するため１先に別の先願
発明「オゾン発生装置（昭和５７年１２月１５日出願；
特願昭５７−２１９４５５号）を完成し−Ｏ その先順発明はパルス巾の著るしく短い極短パルス高′
眠圧を丈用することは６Ｕ記別発明と同じものの、これ
によって強力なストリーマ−コロナ放電をガスを間に生
ぜしめ、そσノ放ｉ狂化学作用を利用することにより克
服し、４カ効率の大ｌ」な同上を達成せるオゾナイザ−
を提供するものである。

不発明は上記別発明の欠点を改良しようとする目的につ
いては上記先願発明と同様であるがその他の目的として
先願発明が上述のストリーマ−コロナ放電力）ら蒔とし
て火花放電に移行するおそれＱ）あるのを防止して、−
！Ｊ：定したオゾナイザ放電を行わせることである。

不発明はガス通路と誘電体１１を介して対間した長大な
電極対の一端力）ら他端に同って進行する極めて短いパ
ルス巾の極短パルス１％　％圧乞印加し１該ガス通路内
にその全長に亘って強力な無声放電を生ぜしめ、このガ
ス通路内を流れる？と気又は酸素を高い効率でしか５女
ボした伏腺でオゾン化せしめるオゾン元生装Ｍｆである
。

ここに不発明において利用する極短パルス１ｊ電圧のパ
ルス巾はｉｎｓから数十μ８０間とし、特にＩｎｓから
１０００　ｎｏの間に選ぶのを好適とする。この様な極
短パルス高電圧を相対向する電極間に印加する時は、該
−万の放電極から極めて強力な無声放１を火花の発生な
しに生ぜしめることが出来、その有効なオゾン生成作用
を安定に利用することが可能となる。この場合１オＩ対
向する電極は、同心円状に設けられた二つの円筒状電極
であっても良く、また両方とも平板状放電極であっても
よ０゜この両電極からなる電極対を多数組直列状に結合
して、その全長を長大なちび）とし、その一端部に印加
せる極短パルス高電圧のパルス巾を著るしく小さくする
時は、該パルス高電圧は、これら長形電極対に活って進
行波として伝播し、その過程において該両数電極間に設
けられた誘電体Ｊきに沿って一様に強力な無声放電を発
生、そのオゾン生成効率は更に大巾に向上する。この場
合、進行波の速度はＩ　”　０．３　（ｍ　／　ｎｏ　
）であり、その幾何学的波長はパルス＋ｌｊがτ〔ｎ８
〕のときｔ＝ｏ−３ｔ（”）となる。そして、上記長ル
ｒ在極対の全長Ｌ［ｍ　］に対してｔくＬとする時、挨
ｄすると該極短パルス高電圧をほぼτ≦Ｌ／　（０，３
）　（ｎｓ　）に選ぶとき、この様に該パルス高電圧は
進行波としての（ 振舞を呈する様になる。この様に長大形のＳｕ電極対し
て印加パルス高電圧を進行波として振舞わせ１進高波高
電圧に固有の強力な無声放電を発生せしめる所の電極対
を将に無声放電伝送線路として形成する。か＼る無声放
電伝送線路たらしめるための条件は、その長さＬ　［ｍ
　］を、・ぐルス巾工（ｎｏ）に対してＬ≧０．３τ（
ｍ〕にとることであるが１笑際にはその１７３程度のＬ
≧０．１　ｒ〔ｍ　］位にとっても進行波の性質は残存
し１ここに発生する放電化学作用は同程度の活性を保持
する。　この場合オゾン生成に使用する空気や酸素は充
分乾燥（例えば露点を一４０℃以下とＴる如＜）シてい
ることが必要である。

また−万あるいは両方の′成極を適当な方法で充分冷却
するのが好適であり、これによりオゾン収率ヲより向上
せしめ得る。

この様にしてなる本発明は進行波極短パルス高電圧によ
り形成せる安定、一様かつ強力な無声放電の放電化学的
６用を利用することにより削述のオゾナイザに比べて著
しく高い電力効率で有効にオゾンを発生せしめつるとい
うすぐれた作用効果を発揮し、オゾン生成の※経済性を
大巾に向上せしめる〇 また、本発明に使用すべき魯短パルス高圧電源としては
、本発明者が別発明ｒノクルス電源」（特願昭５ｌ−４
１８３）、「パルス電源装置」（’１Ｈｉ１’（旧印−
１０９７１７）、「極短パルス高電圧発生装置」（特願
昭５６−１４４３９９）、「高電圧極短パルス電源」（
Ｉ＃幀１１５７−１７２７９７）等を用いると有効であ
るが、本発明はこれに限定されることなく、適当な凡め
る形式・構造の極短′ゞルス高圧電源を用いることがで
きる。

本発明を添付図面の実施例について説明Ｔると１才１図
において、対向する′電極対１の一万を外側円筒電極２
、他方を内側円開放ＴＩＥ極３として外側円筒電極２の
中心軸に内側円筒放電極３を絶縁張架し、外ｆｌｌｌｌ
　Ｆ（ｆｉ電極２を接地し１この様にして借成せる複数
個の電極対１、ｌａ。

１に＋・・・を函体１４の内部に平行に配Ｌαの上、該
内側円筒放電極３．３ａｓ３ｂ・・・を図σ）如く順次
直列に接続して長大放電伝送線路５を形式し、極短パル
ス高電圧電源６より導線７．７ａおよび碍管８を介して
該無声放電伝送融結５の入力房１“Ｊ９に該内側円筒放
電極３．３ａ・・・を負とするダＩＪき極性で極短パル
ス高電圧な印加する。その波高値は電極間距離を加（、
ｍ）とすると＠Ｖべ幻〜４０［ＫＹ］Ｗ度とすれば充分
である。また、そのパルス１ゴは該無声放電伝送線路５
　Ｃｌ）全長がＬ＝１００（ｍ〕のときτ＝３００　（
ｎａ　）程度として進行波形成条件Ｌ≧０．３７を満す
様にする（Ｔでに述べた如＜Ｌ＝３０（ｍ）としてＬ≧
０．１τとしてもよい）。そこで、該パルス：ｊ−／Ｉ
　；Ｌｌｔ圧は進行波として電極対２−３　→２ａ−３
ａ→２ｂ　−３ｂ　ｉＣｌ’ｒ１　って伝播し、この間
の誘ｉ１５体層４上に強力な負の、Ｑ（ｅ声放屯を発生
せしめ、遂に開放終端１０に至って、ここで同極性で反
射されて逆方同に進行、かくして該長大無声放電伝送線
路５の上を多重反射して遂にそのエネルギーを消耗し、
波高値Ｖが下って無声放電が消失する・次に−ある周期
ののち再び６よりペルス高電圧を印加して同じ過程をく
り返し、その周波数は５０　［Ｈｚ　］〜故十（ＫＨｚ
　］の間で任意に選定することができる。

図において１２．１２ａは外側、円筒電極２．２ａ。

２ｂ・・・群をその両端において函体１４の円部でガス
が外側円筒の外側の部分を通してバイパスするのを防止
するための接地された導体Ｆｌｆｔ壁である。

１５．１６・・・は二つの内側円筒伏放ｆｆ１ｔ！３と
３ａ〜３ａと３ｂとを直列に接続Ｔるための導線である
。

いまガス人口１７より函体１４内に乾燥せる空気ないし
酸素を導入し、該外側円筒トに極２．２ａ、２ｂ高い電
力効率をもってオゾンを発生し、生成オゾンを含むガス
はガス出口１８より外部に供給される。

なお第３図は前述の電極対１の詳細を拡大断面図で示し
たものであり、内側円荊′ｌ狂極３は７Ｊラス菅等から
なる。１冬？Ｕ体層４　（１）内面に金）ｑ↓箔膜特を
密着させて形成し７こものである。又外側円筒電極２の
内面を円筒形肪′屯体ノ屯４の外曲との間の長大無声放
屯腺に’１５５をガス通路とし、このｄ路をｎＵ述の空
気ないし、版索を流通するものである。

しかしながら、本発明の電極対ｌはこりようなものだけ
に限定されるものでなく、適宜その溝近を変更すること
ができる。

例えば；）ｌｙ　４図に示す如く外１１Ｕ円商電極２を
外側円筒電極電１杢１１の外周に新ＡＪ　Ｌ／て形成し
、この内側円筒電極３の外向と外側円崗伏誘屯体１１の
内面との１川にガス進路となる長大力！（声放電伝送線
路５を形成したものでもル支えない。

又矛５図の舛１く外側円筒電極２・ど外ｕ１１１誘１ｆ
Ｊｉ体１曽１１０外ｔＯｊに蕾７Ｉ’Ｊ　Ｌ／て形成し
、内ｊｉｆｆ円！ｉｆ　’ｉ４ｃ極３を内側円筒形ｉＭ
　Ｙｕ庫層４の内面に密ηＪして形成し、両誘電体ＪＷ
２１．．４０間にガス雇路を形成しＴ：、す、或は、２
６図の叩く二つσ）平板伏’ｉｆｆ極ｎ１２うからなる
平板状電極５Ｃ４２１の間に平板伏訪電体Ｊ１ゲスを介
入し、この誘電体ム１と、前述の平板伏篭極匹との間が
ガス通路となる無声長大放電伝送線路５を形成したりす
ることもできる〇更に３１１図の磁極対ｌは図示の如く
、外側円１）ｉ電極２と外側電極３とが夫々直円筒抜に
形成されているが、２１７図の電極対３１は夫々の電極
３２．３３の半径ｒｌ　、ｒ２の一層もしくは両方をパ
ルス進行波の巡行波の進行方向゛に同って変化せしめこ
れによって、両′Ｃｄ極間の静電８債（単位長当す）　
Ｃ”　２”６　／Ａｎ（ｒｌ　／ｒ１）を進行方向に向
って減少せしゆるように形成したものである。

この顔は矛１図の長大磁極対がその最終囲放上偏１０で
、パルス、司電圧の進？ｉ波を反射するのに対し、矛７
図のものは単位；ａ　：舶対３１の傾斜面に宿って連続
的に部分反射Ｕ；εめＣ１こり反射波を入力波と重畳せ
しめ、オゾナイザ放電によってパルス電圧の波高が漸次
低下する分を袖い、パルス波のＭするエネルギの大部ガ
ビ無声放電発生に活用することができる。

又更に単位無声放電伝送線路５を矛７図のように進行波
の方向に従って漸次その半径ｒ、　、　ｒｌを変化して
静電容量Ｃを漸次減少せしめるようにテーバ伏にする代
りに矛８図の実施例のように進行波の方向に従って順次
半径ｒいｒ、の−万もしくは両方が変化し、その結果静
電容Ｍｌ　（，１が減少する直円筒状の電極対４１％　
４１ａｓ　４１ｂを複数個直列的に配置して、前述の進
行波の部分反射を単位電極対の接点ごとに行わせること
もできる〇この際は矛７図のものと比較して電極対４１
．４１ａ％４１ｂの工作が容易である。なおこのような
部分反射はもつとも一般的には上記伝送線路のサージイ
ンピーダンスｚ０＝ｌしで（但しＬは単位長当りのイン
ダクタンス）を通行方向に増大せしめればよく、このた
めには上記ＬｃＩ）増大をはかつてもよい。

この図中４４は長大放電伝送線路４５のサージインピー
ダンスを進行方向に段階的に増大ＴるためのコイルＬで
あり、Ｌの値は下流になる程大きくとる必要があること
は云うまでもない〇又図や矛１図の図面符号と同一の部
分はその機能も亦それと同様である。

本発明は上述の通りであり、長大電極対の両電極間のガ
ス通路内に進行波無声放電を発生するための無声放電伝
送線路を形成したから、そのオゾン発生効率は極度に上
り、熱に変換される電力損失が大巾に低減して、電極対
を購成する両電極間に介在する誘電体層を加熱すること
が少い。

又両電極間に誘電体層を存在せしめであるので、この間
に火花放電を生じさせることなく安定したオゾナイザ放
電を発生させることｆＪｓ可能である０ 更に又、長大な無声放電伝送線路のサージインピーダン
スをパルス進行波の進行方向に沿って連続的ないし階段
的に増加することによってパルス波頭を部分的に反射せ
しめ、オゾナイザ効率を一層同上することができる０

【図面の簡単な説明】

矛１図は不５＠朋のオゾン発生装置の縦断面図１．８Ｉ
Ｐ２図は矛１図の■−ｎ線部の断面図、矛３図は矛２図
の一部分の拡大図、矛４図は矛３図の部分の他の実施例
の断面図、矛５図は、１−３図の部分の更に他の実施例
の断面図、２・６図はΔ・３図の部分の又更に他の実施
例の断面図、矛７図は７１図の一部分の他の実施例の断
面図Ｓ、！１’８図は矛１図の要部の他の実施例の断面
図である。 １Ｓｌａ翫１ｂ・・・電極対 ２．２ａ　Ｎ　２ｂ−’ｍ極 ３　ｓ　３ａ　ｓ　３ｂ　・・・Ｔｌｉ極４・・・誘電
体層” ５・・・放電伝送線路 ６・・・極端パルス高圧電源 代理人弁理士　斎　藤　佑 外２名 ８３ｍ コ 第　６　図 第　７　αｊ １８　囚

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　互に対向して配設せる所の少くとも一万が進行波無
   声放電を行うための無声放電極である長大な電極対の両
   電極間に、ガス通路と誘電体層を形成し、又両電極向に
   パルス巾が数十μ８以下、特に１０００　ｎｓ以下の極
   短パルス高圧電源を接続し、該ガス通路内に前記進行波
   無声放電極による放電伝送線路を形成することを特徴と
   するオゾン発生装置。 ２　該両電極及びその間のガス通路と誘電体層が夫々同
   心円状に配置されていることを特徴とする特許請求の範
   囲ｌに記載のオゾン発生装置。 ３　該両゛電極及びその間のガス通路と誘電体層が夫々
   平板伏に形成されていることを特徴とする特許請求の範
   囲１に記載のオゾン発生装置。 ４　該両電極及びその間のガス通路と誘電体層が一組の
   オゾナイザを形属し、これが複数組直列的に連結されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲ＩＫε載のオゾン
   発生装置。 ５　該両電極間のサージインピーダンスがパルス進行波
   の進行方向に涜って連続的又は段階的に増大する様に形
   成されていることを特徴とする特ＦＦ請求の範囲１〜４
   の何れかに記載のオゾン向方向に清って減少しているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲５に記載のオゾン発生装
   置。 ７　該両電極及びその間のガス通路と誘電体層が一組の
   オゾナイザを形成し、これが複数組直列的に連結され、
   各組のオゾナイザの接続部に下流に向って値を増大する
   如きインダクタンスを挿入したことを特徴とする９゛ケ
   Ｗｆ請求の範囲５に記載のオゾン発生＠籠。