JPS61168502A - 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】 〔産業上の利用分針〕 この発明はオゾン発生装置の無声放電を発生させる電極
構造に関するもので、特に高電圧及び接地電極間に挿入
する誘電体の成形材料の改良に関するものである。

〔従来の技術〕

無声放電を利用したオゾナイザにおいては一般に第８図
に示すように、誘電体を介して７ｒＪ電圧及び接地側！
極間に空隙を設置し、無声放電を発生させることにより
、供給した原料気体の酸素の１部をオゾン化するもので
ある。

すなわち、第８図において、（１）は交流電源、（２）
は高電圧側ｉｔ極、（３）は接地側電極、（４）は誘電
体。

（５）は放電空隙、（６）は高圧及び接地電線路を示す
。

この種オゾン発生装置においては投入する放電電力の電
気特性は次の式（１）で示されることがよく知られてい
る。

Ｃａ Ｗ　＝　ｆ−ＯｇＳ（Ｖｅ　＋Ｖｅ　）（２膓−（１＋
　−Ｈ）（ｖｓ−４−ｖｅ））・・・・・・（１）式（
１）において、Ｗ：放電電力、ｆ：印加電源の周波数−
Ｃｇ：誘電体の静電容量、Ｃａ：放電空隙部の静電容量
、Ｓ：放電電極の面積、　Ｖｓ、Ｗｅ　：それぞれ火花
電圧と滅火電圧、Ｅｍ：　印加電圧のピーク［を示す。

式（１）より放電電力Ｗの所定ｍを得るためにはｆ、Ｃ
ｇ　、　Ｓ、　Ｖｓ、Ｖｅ、　Ｃａ、％Ｅｍを適宜に選
出しなければならなＩＡ。

一方、放電電力Ｗとオゾン発生装置での生成オゾン量と
の関連は放電空隙内の気体の種類、圧力。

温度、水分含有量、放電空隙長等により決まる。

実用的な範囲のオゾン発生装置においては第４図に示す
ように放電電力Ｗとオゾン生成量とけ比例関係にある。

従来のオゾン発生装置においては、放電電極を形成する
誘電体ば料に硼珪酸ガフス、鉛含有ガヲスとかマイカ等
が一般に使用されて−る。

この場合誘電体の誘電率は高々５〜８稈廖である。放電
面積Ｓは放電電力密１ｌｆＷ／Ｓとして放電電力とオゾ
ン生成量との関係に重大なる影響を与えるため、適宜に
設計される。又放電空隙長は放電の状部と放電部の温度
に影響を与える。電極製造技術をも考慮し一般に１〜２
ｆｆ程麿に選定される。

従って気体圧力、温度等が決められると火花電圧Ｖｓ　
、滅火電圧Ｖｅが決まる。よって放電電力Ｗは一般に電
源周波数ｆ又は放電電圧のピークＩＩ加が可変値として
オゾン発生装置の制御に利用される。表１及び表２に従
来から実用されているオゾン発生装置の一般的特性を示
す。

表１　従来タイプ商用周波数オゾナイザ電ｑ！ｃ特性諸
元 表２　従来タイプ高肩波数オゾナイザ 電気特性諸元 〔発明が解決しようとする問題点〕 従来実用化されているオゾン発生装置においては１次の
ような事項におｈて不具合点があった。

即ち。

■　所定の放電電力密度！４を得るために１５〜２０ｋ
ｖの放電電圧Ｆｊｍを必要とし、この丸め放電電極に使
用される各種絶縁材料及び構造に大きな制約を生じる。

更に放電電力密度ＷＡの増大を計るため放電電圧を前記
値より高くすることは頁用上難しくなる。

（９）放電電力密度Ｗ／Ｓの増大を計９．オゾン発生装
置の小形軽量化による省資源化はオゾン発生装置にとう
て重要な課題である。この目的のため、前記れ）による
高電圧化に限廖があるため。

高周波化が必要である。

このため、商用周波数を高周波数化する手段として一般
にインバータが実用され１周波数は。

１０００〜８０００　Ｈｚ　　稈度とナル。

それ故、高周波数化に伴う欠点として高周波高電圧変圧
器、高周波インバータ装置が必要とｆｘジ。

従来の商用周波オゾン発生装置に比較し装置として高価
となる。これによりオゾン発生装置を利用する公害防止
機器、殺菌装置とか酸化装置において経済性が圧迫され
、オゾン発生装置の用途が制限される等の大きな問題が
あった。

この発明にお−では従来のこれらオゾン発生装置の不具
合点を除去し高効率、省資源オゾン発生装置を提供する
点にある。

〔問題９へ全解決するための手段〕 この発明に係るオゾン発生装置は、接地側電極。

高電圧側電極の少なくとも一方の電極上に結晶化がラス
が塗布されたものでちる。

〔作　用〕

この発明においては接地側電極、高電圧側電極の少なく
とも一方の電ｇｉ表面に塗布された高誘電率の結晶化が
ラスによって、放！電力密ｒ＃ヲ高くしオゾン発生装置
の出力を向上させる。

〔発明の笑施例〕

この発明では式（１）において特に誘電体の静電容量Ｃ
ｇを従来に比較し大幅に増大した点にある。

従って結果的に周波ｆｉｆ又は放電電圧のピーク値Ｆｉ
ｎが従来値程度であっても放電電力は大幅に増大する。

又、荷来の所要の放電電力Ｗを得るためには周波数ｆ又
は放！！圧を著しく小さくすることが出来た。この結果
オゾン発生装置の構造上に大きな技術革新をもたらし、
罷効率で省資源オゾン発生￥ｉＭが要用化した５係にあ
る。表８はこの発明によるオゾン発生装置の諸元の１例
を示す。具体的にはこの発明において、ｇｔｒ、体とし
て結晶化がラスを用いたことに特徴°を有する。

表８　この発明によるオゾン発生 装置′に気持性諸元の１例 以下、この発明の一実施例を第１図について説明する。

この発明は放電電極を塗布する誘電体材料に結晶化ガラ
ス（７）を用いた。結晶化ガラス（７）はガラス製造時
に結晶性成分を導入し成形後あるいは塗布焼成後に結晶
化するためにアニールを行なり結晶を析出させる。導入
する結晶成分により。

低膨張化、ｍ波特性向上、耐熱性向上などの効果が異な
ってくる。この発明では結晶成分に高誘電率結晶を析出
させ誘電率を向上させている。例えばこの発明の結晶化
ガラス（７）はＭＯとＴｉ、Ｏｔ（ＭＯＴｒｉＢ’ｌＯ
、ｓ司または２℃の１種またはそれ以上を示す）を合量
でｌＯ〜６０Ｏｔ％含有し、かつＭＯ／Ｔｊ−０２（モ
ル比）が０．５〜１，５であるガラスであり、加熱処理
されることにより高誘電率の結晶を析出するものである
。または、　ＭＯ＋Ｔｉ、Ｏｔ合量が２５〜６５ｗｔ％
であＦ）　ＭＯ／Ｔｉ０ｔ　（モル比）が０．９〜１．
４である結晶化ガラス（７）である。またはＭＯ＋　Ｔ
：ＬＯ２以外のガラス成分として５ｌｏｔ１５〜４５ｗ
ｔ％、　Ｂ２ｏ１ｔｏ　〜８０ｗｔ％、　Ａ１２０３１
０ｗｔ％以下、ＮｏｔＯ、ＫｚＯ４たけＬｊ−ｔｏの１
種またはそれ以上の合量が１６ｗｔ％以下、　（ＡＯ。

ＺｎＯ、ＭｇＯまたはＳｂ！Ｏｘの１種またはそれ以上
の合量が４〜２５ｗｔ％、Ｆが１０ｗｔ％以下全含有す
る結晶化ガラス（７）である。

この発明の結晶化ガラス（７）ヲさらに詳細に説明する
。この発明の結晶化ガラス（７）を製造するには。

その１例を示すと、上記ＭＯとＴｉＯ２１を供給する酸
化物、塩類またはモル比でＭＯ／Ｔｉ○２が０．５〜１
．５なる池のガラス原料である強化性原料（例えば５ｉ
ｎｓ　、Ａｌｘ０３など）と弱火性原料（例えば。

ＢｘＯ３，アルカリ、アルカリ土類金属酸化物など）と
を混合しガラスを製造する通常の方法でその混合物を加
熱溶融し、水または空気により冷却して得られる。この
場合、チタン酸バリウム等の結晶がガラス中に多針に析
出しないように急速に冷却することが肝要である。表４
に得られた結晶化ガラス（７）の組成を示す。

以下余白 ＊モル比（これ以外はｗｔ％で示す。）この発明におい
てＭＯ＋Ｔｉ、Ｏｘの合量が１０〜６０ｗｔ％、　ＭＯ
／Ｔｉ、Ｏｘの値が０．５〜１．５（モル比）であるこ
とを必須とするが、その理由はＭＯ＋ＴｉＯ！の合量が
ｉｏｗｔ％　より小であると氷結晶化ガラス（７）を加
熱処理してもその過程で高誘電率結晶相の析出が少なり
ため高誘電率体が得られず、また６０ｗｔ％以上ではガ
ラス原料の溶融作業温度が１４００℃以ととなって溶解
炉が高価になり要用的でなり、さらにそれぞれの成分の
作用を次に説明する。

５ｉｎｓ　１５　ｗｔ％以下ではガラス化し！ＩＩ（，
４５ｗｔ％以上では焼成温度が高くなりすぎる。ＢｚＯ
ｘ　１０ｗｔ％以下では焼成温度が高くなりすぎ３６ｗ
ｔ％以上では耐水性が悪くなり天川Ｉ／ｃ１！ｌｉさな
くなる。

Ａｌ２Ｏ２１０ｗｔ％以上では焼成温度が高くなりすぎ
る。

ＮａｚＯ，ＫｚＯ，Ｌｉ、！Ｏの１種以上が１０ｗｔ％
以上ではアルカリイオンの移動が起こり易ぐ［９Ｃ特性
が悪くなる。　ＣａＯ，ＺｒＯ，ＭｇＯ，Ｓ’ｂｘ○３
の１種以上が４ｖｔ％以下では焼成温度が高く２体膨張
係数が小さくなる。２５ｗｔ％以上では耐水性が悪くな
り賽用に適さなくなる。Ｆがｔｏｗｔ％以上では金属体
に施釉した場合、金属と結晶化ガラス（７）の密所性が
悪くなる。

この発明の結晶化ガラス（７）で高誘電率誘電体を塗布
した放電管を形成するには、その例を示すと、上記のよ
うな組成範囲の原料を調合して１２００−１８００℃で
５０〜６０分間溶融し水中に投入急冷してフリットする
。これに電解質、粘着剤を混合、粉砕した水性スリップ
を常法によ！Ｆｒ１Ｒ１Ｆ！する。こうして得られたス
１１ツブを所望の放電管金属体に塗布して被着させ乾燥
後軟化溶融温度以上に加熱して融着させた後、適宜冷却
すれくチタン酸バリウム等の高誘電率結晶が析出し、高
誘電率誘電体ｔ−塗布した放電管が得られる。この場合
、放電管金属体に結晶化ガラス混合粉砕物を被着させる
には、ビヒーフルを甲−るスクリーン印刷法、乾式スプ
レー法、静電塗装置＆。

電気泳動法など用いうるし、また放電管金属体に融着さ
せるには°、流動浸漬法、乾式焼付法などガラスと金属
を融着させる常法が用いられる。なお、得られる放が管
の誘電率を所望の値に調整するには、冷却速度上変化さ
せたフ、冷却途中で成る温度に一定時間保持したり、あ
るいは再加熱処理することによｐ高誘電率結晶の析出量
上加減すればよく容易に行うことができる。

表５にこの発明の高ＷＷｔ率結晶化ガラスの特性の一例
を示す。

表５ ［− 一 ド− ［− □□：二７ この発明における放電電極の構造概要を第１図に示す。

第１図において、■は結晶化ガラスからなる誘電体の粉
末を低電圧ＣＷＩ地側）電極表面に塗布し、焼成後熱処
理して成形した電極構造を示す。

（６）は高電圧側電極に前記誘電体を形成した例を示す
。

表６に従来形オゾン発生装置とこの発明によるオゾン発
生装置の性能比較を示す。

以下余白 表６　オゾナイザ諸元比較 前記表より、同一放電電力を得るために周波数で１／１
５倍、放［［圧で１／２倍となジ、インバータ等の周波
数変換装置が著しく製作容易となってＡる。又、放ＩＥ
’ｌｌＥ圧の低下により使用される絶縁材料の耐電圧性
が緩和されるなどからオゾン発生装置の構造が製作容易
な簡素なものとなるなど価格的にも大幅に低減された。

更に力率が改善されたため、高電圧変圧器及び高周波イ
ンバータの容量が約０倍に小容量化されてｂる。この効
果はこれら擾器の製造原価の低減と共に、Ｘ気的な損失
の低減につながり省エネルギー効果も太きＩＡ、同時に
省スペース化に貢献して−る。

なお上記冥施例では結晶化ガラスからなる誘電体の粉末
を、平板状の接地側電極またｔｊ高電圧側電極に塗布し
た電極構造のものについて説明したが、従来から要用さ
れ、第２図で示す接地側電極シよび高電圧側電極が円筒
電極のものに、接地側電極または高電圧側電極のいずれ
かの電極に誘電体金塗布してもよく１．ヒ記冥施例と同
様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

この発明は１以上説明したとおり接地側電極または高電
圧側電極のいずれか一方の電極に、結晶化ガラスからな
る誘電体全塗布したので、放Ｗ、ｔカ密度を高くするこ
とができ、したがりて高周波高電圧変圧器、高周搏イン
バータ装置が不要となり、従来のオゾン発生装置と比較
して省資源、省エネルギー、雀設置スペース化に極めて
大きな効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図し）、＠けこの発明の一冥施例を示すオゾン発生
装置の構成図、第２図はこの発明の池の賽施例を示すオ
ゾン発生装置のＭ成因、第８図は従来のオゾン発生装置
の構成図、第４図はオゾン生収量と放電電力の関係を示
す特性曲線図である。 図において、（１）は電源、（２）は高電圧側！極、（
３）は接地（ｔｉｌｌ電極、（５）は放電空間、（７）
４ケ結晶化ガラスでちる。 なお、各図中同一符号は同一すたけ相当部分を示す。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）接地側電極と、この接地側電極に対向配設された
   高電圧側電極と、この両電極間に酸素が供給されるとと
   もに両電極間に高電圧が印加され放電によって上記酸素
   がオゾン化するオゾン発生装置において、上記両電極の
   少なくとも一方の電極表面上に結晶化ガラスが塗布され
   ていることを特徴とするオゾン発生装置。
2. （２）結晶化ガラスは加熱処理されるまでは実質的に高
   誘電率の結晶を含有しないことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のオゾン発生装置。
3. （３）結晶化ガラスはその成分がＭＯとＴｉＯ＿２（但
   しＭＯはＢａＯ、ＳｒＯまたはＰｂＯの１種またはそれ
   以上を示す）を合量で１０〜６０ｗｔ％、かつＭＯ／Ｔ
   ｉＯ＿２（モル比）を０．５〜１．５の範囲内で含有す
   るものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項又
   は第２項記載のオゾン発生装置。
4. （４）結晶化ガラスは成分としてＭＯとＴｉＯ＿２（但
   し、ＭＯはＢａＯ、ＳｒＯまたはＰｂＯの１種またはそ
   れ以上を示す）との合量で２５〜５５ｗｔ％。 ＭＯ／ＴｉＯ＿２（モル比）で０．９〜１．４であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
   オゾン発生装置。
5. （５）結晶化ガラスは、ガラス成分としてＳｉＯ＿２１
   ６〜４５ｗｔ％、Ｂ＿２Ｏ＿３１０〜８０ｗｔ％、Ａｌ
   ＿２Ｏ＿３１０ｗｔ％以下、ＮＯ＿２Ｏ、Ｋ＿２Ｏまた
   はＬｉ＿２Ｏの１種またはそれ以上の合量が１０ｗｔ％
   以下、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＭｇＯまたはＳｂ＿２Ｏ＿３の
   １種またはそれ以上の合量が４〜２５ｗｔ％、下が１０
   ｗｔ％以下を含有していることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のオゾン発生装置。