JPH04325404A

JPH04325404A - オゾナイザー

Info

Publication number: JPH04325404A
Application number: JP12256891A
Authority: JP
Inventors: Hiroichi Shioda; 博一塩田
Original assignee: O D S KK
Current assignee: O D S KK
Priority date: 1991-04-25
Filing date: 1991-04-25
Publication date: 1992-11-13
Anticipated expiration: 2010-02-22
Also published as: JPH0714802B2

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、酸素または酸素含有気
体を放電界と接触させてオゾンを得るオゾナイザーに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のオゾナイザーの代表例と
しては「図５」に示すごとき、無声放電式と称されるも
のが最も広く汎用されている。この無声放電式オゾナイ
ザーは、ガラス管よりなる誘電体１内にその内周面から
一定の間隔を有して電極２を遊挿し、この誘電体１の外
側を冷却水槽５ａで被包し、該電極２と誘電体１の裏面
側（通常、相手側電極３を積層する）との間には高圧交
番電源装置９により高電圧を印加（図示例では、冷却水
槽５ａが導電性材で構成され、この冷却水槽５ａ内の冷
却水を介して相手側電極３に電気的に連結されている。）し、原料気体の流入口７より流入した原料気体は誘電
体１の一端側から該誘電体１内の電極２との間の気体の
通過間隙４内を通過して他方側流出口８より流出するよ
うになし、さらに、上記冷却水槽５ａの一端側には冷却
水流入口１０を、他端側には冷却水流出口１１を設けて
なるものである。

【０００３】そして、上記「図５」例は、電極２と誘電
体１の内周面との間の通過間隙４内に無声放電界が生じ
、原料気体は該通過間隙４内を通過することで無声放電
界と接触してオゾン化される。なお、放電によって発生
した熱は誘電体１の外側で冷却水と熱交換され誘電体１
内に蓄熱されないようになしてある。なお、「図５」中
、２１は誘電体１の保持を兼ねる隔壁である。

【０００４】また、従来「図６」に示すものが、沿面放
電式と称して提案されている。この沿面放電式オゾナイ
ザーは、セラミックス等の誘電体板１の一面に電極板２
をプリント手段等によって積層し、該誘電体板１の他面
または該誘電体板１内に相手側電極３を積層または埋入
するもので、電極板２と相手側電極３との間に高圧交番
電源装置９により高電圧を印加すると、電極板２を積層
した側の誘電体板１の表面に沿って沿面放電が発生し、
原料気体はこの沿面放電界と接触してオゾン化されるよ
うになしてある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の装
置はオゾン発生効率が今なお満足できるものでないこと
が広く知られている。すなわち、無声放電方式は消費エ
ネルギーの大半は発熱となって消費され、実際にオゾン
化に利用される電気エネルギーは数％でしかないとも言
われている。また、沿面放電方式は無声放電方式に比較
して放電密度が高くオゾン化効率は向上するが、それで
も実際には無声放電方式に比較して数％の効率向上であ
るにすぎない。

【０００６】また、上記従来装置は共に、印加電圧を高
めるとオゾン発生量が向上することが知られているが、
実際には無声放電方式は１０〜１５ＫＶ程度までは印加
電圧にオゾン発生量が略比例するが、それ以上の電圧で
はオゾン発生量はほとんど向上しないし、また、沿面放
電方式では８ＫＶ程度まで電圧に対してオゾン発生量が
比例するもそれ以上の電圧では逆にオゾン発生量は低下
する。この原因は必ずしも明確には説明されていないが
、最も大きな原因は、電気エネルギによる発熱が単なる
エネルギー浪費にとどまらず、高温雰囲気中では酸素の
オゾン化効率を低減し、さらには、一度オゾン化された
ものが熱分解され、結果としてオゾン発生率を低下させ
るためとされている。

【０００７】特に、上記沿面放電方式は、電極板２の近
くが最も放電密度が高くオゾン化し易い部位であるが、
反面、この部位は発熱量も多く、かつ電極板２が通常熱
伝導率が良いことからこの電極板２、特に電極板２の隅
部の放電電界の最も濃い部分の近くが加熱されて、この
熱がオゾン化効率を低減し、さらには発生したオゾンが
熱分解され易くなり上記説明に整合する。

【０００８】すなわち、従来のオゾナイザーの課題は、
オゾン発生効率向上のための適宜な放熱・冷却が行われ
ておらず、特に一対の電極のうち高圧側が連結される電
極は、安全性の面から電気的には遮断する必要性を有す
るため、この電気的絶縁が放熱・冷却の支障となり、従
来はほとんど放熱乃至冷却手段を有さないか、或は電気
的絶縁材を介しての非効率的放熱・冷却（「図」６例で
は誘電体１の裏面から冷却される。）を強いられている
ことである。

【０００９】そこで、本発明は上記に鑑みなされたもの
で、高圧側が連結される電極をも直接的に冷却できる高
出力のオゾナイザーを提供することを目的としたもので
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的に沿い、先述
特許請求の範囲を要旨とする本発明の構成は前述課題を
解決するために、セラミック等よりなる誘電体板１の外
面側に、この誘電体板１を密閉壁の一部とする一方側冷
却水槽６を連設し、上記一方側冷却水槽６の冷却水流入
口１０に連結される注水管１２ａと、冷却水流出口１１
に連結される排水管１２ｂとには、各々細くて長い絶縁
性材で形成した細径絶縁流路１３ａ，１３ｂを介装し、
上記誘電体板１の内面側には、原料気体の通過間隙４を
有して電極板２を対設し、上記電極板２の外面側に、こ
の電極板２を密閉壁の一部とする他方側冷却水槽５を連
設し、上記電極板２または他方側冷却水槽５内の冷却水
を高圧交番電源装置９の接地側出力端に、一方側冷却水
槽６内の冷却水またはこの一方側冷却水槽内に収納され
た相手側電極３を上記高圧交番電源装置９の高電圧側出
力端に連結してなる技術的手段を講じたものである。

【００１１】

【作用】それ故、本発明オゾナイザーは、通過間隙４内
に放電界が発生し、この中を通る原料気体がオゾン化さ
れる作用を呈することは従来と全く同じである。

【００１２】そして、本発明の大きな作用に冷却作用が
ある。「図５」従来例にも示したごとく、水冷式のオゾ
ナイザーは従来公知なものであるが、本発明が特徴とす
るのは両電極自体を直接水冷することである。

【００１３】もっとも、電極自体を冷却する提案が皆無
では無かったが、現実的には高電圧印加部位である側の
電極を直接冷却することは電気絶縁が必要となるため従
来はフロン等の冷媒と電極との間に電気絶縁材を介装し
ている。即ち、電極と冷媒との間に熱伝導性の少ない電
気絶縁材が介在するので特殊な冷媒を必要とすることに
なる。しかるに、熱伝導率が大きい電極に直接冷媒を接
触できれば通常の水を冷媒に使用しても充分冷却するこ
とができる作用を呈するものである。

【００１４】しかし、水（特に水道水）は導電性を有し
ているので、これを直接高電圧が印加される側の電極に
接触させると、高電圧は水を通路として流れ、放電界を
減衰するばかりか冷却水系全体を絶縁しないと危険でも
ある。そこで、本発明は絶縁材で構成された細くて長い
細径絶縁路１３ａ，１３ｂを設けたので、この細径絶縁
路１３ａ，１３ｂが抵抗となって高電圧部位をこの両細
径絶縁路１３ａ，１３ｂ間内に限定し、冷却水を電極２
に直接接触させても安全性が保たれ、効率的冷却作用が
得られるものである。

【００１５】

【実施例】次に、本発明の実施例を添付図面にしたがっ
て説明する。図中、１がセラミック等よりなる誘電体板
で、この誘電体板１の外面側に、この誘電体板１を密閉
壁の一部とする一方側冷却水槽６を連設してある。

【００１６】上記、誘電体板１としてはガラス、セラミ
ックス等従来公知なものが使用でき、本実施例では厚み
１ｍｍ以下、実際には厚み０．５ｍｍのセラミックス板
を使用している。

【００１７】そして、上記一方側冷却水槽６は、一端側
に冷却水流入口１０が他端側に冷却水流出口１１が設け
られ、冷却水流入口１０より流入した冷却水は該一方側
冷却水槽６内を通って冷却水流出口１１より流出するよ
うになっている。

【００１８】そして、上記一方側冷却水槽６の冷却水流
入口１０に連結される注水管１２ａと、冷却水流出口１
１に連結される排水管１２ｂとには、各々細くて長い絶
縁性材で形成した細径絶縁流路１３ａ，１３ｂを介装し
てある。

【００１９】上記細径絶縁流路１３ａ，１３ｂはその流
路径を細くして冷却水の電気抵抗値を高め、その長さを
所定の寸法とすることで充分な電気抵抗値を保つもので
、内径４ｍｍの塩化ビニールパイプ７ｍを収納の便宜上
コイル上に巻いて使用したところ、両細径絶縁流路１３
ａ，１３ｂ間の冷却水（水道水）に２０ＫＶの高電圧を
印加しても該冷却水流路部１２ａ，１２ｂより下流側ま
たは上流側に連通する冷却水に電流が流れたり電圧の変
化は認められなかった。

【００２０】そして、上記誘電体板１の内面側には、原
料気体の通過間隙４を有して電極板２を対設してある。この電極板２は導電性で耐食性薄板金属、たとえば、ス
テンレス、チタン、白金等が使用され、熱伝導を良好な
らしめるため薄板状（厚み１ｍｍ以下が望ましい）のも
のが使用され、本実施例ではチタンの厚み１ｍｍのもを
使用している。そして、この電極板２は誘電体板１と所
定の間隔を有して平行に対設し、この間隔部で原料気体
の通過間隙４を形成し、「図１」に示す原料気体の流入
口７より流入した原料気体は、この通過間隙４内を通っ
てオゾンの流出口８より流出するようになしてある。

【００２１】なお、上記電極板２は薄いほど冷却効率が
良いのは無論であり、可能な限り薄くすることが望まし
いが、図２実施例においてその厚みをあまり薄くすると
、後述他方側冷却水槽５内の水圧によって、撓みが発生
し電極間隔が正常に保てなくなるので留意が必要である
。

【００２２】そこで、「図３」例は、上記電極板２が薄
くても撓みが発生しずらくしたもので、予め電極板２が
、その一部を誘電体板１の内面に接触する凹凸薄板で構
成してなる。具体的には「図３」例は電極板２に断面三
角波板を使用している。すなわち、断面形状を複雑化す
ることで強度を増して撓みの発生を防止している。なお
、この実施例では電極板２が誘電体板１に接触する部位
で沿面放電が発生し、「図１」例の無声放電とはその放
電形態が相違することになる。また、この実施例におい
て原料気体の通過間隙４は電極板２の下面と誘電体板１
の上面とで囲まれた断面三角状の多数の通路で構成され
ることになる。

【００２３】さらに、「図４」例は、電極板２は平板が
使用されるも、上記電極板２と誘電体板１との間に、両
者間を局所的に連結する導電性体２０を介装してなる。具体的には「図４」例は該導電性体２０に金網体を使用
している。すなわち、該導電性体２０を誘電体板１と電
極板２とで挟持してなり、この実施例で原料気体の通過
間隙４は金網体の一つの網目内から網条の傾斜部によっ
て誘電体板１または電極板２との間に形成される空隙を
通って隣接する網目内に順次連通する通路で構成される
ことになる。

【００２４】そして、上記電極板２の外面に、この電極
板２を密閉壁の一部とする他方側冷却水槽５を連設して
ある。この他方側冷却水槽５は、前記一方側冷却水槽６
と同様、一端側に冷却水流入口１０が他端側に流出口１
１が設けられ、冷却水流入口１０より流入した冷却水は
この他方側冷却水槽５内を通って流出口１１より流出す
るようになっている。

【００２５】さらに、上記電極板２または他方側冷却水
槽５内の冷却水を高圧交番電源装置９の接地側出力端に
、一方側冷却水槽６内の冷却水またはこの一方側冷却水
槽内に収納された相手側電極３を上記高圧交番電源装置
９の高電圧側出力端に連結してなる。通常、数ＫＶの電
圧では冷却水、特に水道水は導電性材と見做すことがで
き、冷却水を介して電極板２に通電することも可能で、
さらには一方側冷却水槽６内の冷却水を相手側電極とし
て使用することも可能である。しかし、一方側冷却水槽
６内の冷却水を相手側電極とした場合、多少の電気抵抗
と局所的電圧の変動がともなうこともあるため、本実施
例では誘電体板１の外面に相手側電極３（実施例では良
導電性材として銀ペーストを使用）を積層している。

【００２６】なお、図中、１７は冷却水タンク、１８は
ポンプを示すもので、該ポンプ１８の吐き出し口には注
水管１２ａが連結され、この注水管１２ａの下流側は細
径絶縁流路１３ａを介して一方側冷却水槽５の冷却水流
入口１０に連結し、また、該細径絶縁流路１３ａより上
流部位で分岐した分岐注水管１９ａの下流端は他方側冷
却水槽５の冷却水流入口１０に連結してある。さらに、
一方側冷却水槽５の冷却水流出口１１に連結した排水管
１２ｂは途中に細径絶縁流路１３ｂを介してその下流端
を冷却水タンク１７に戻し、他方側冷却水槽６の冷却水
流出口１１に連結した第二排水管１９ｂの下流端も冷却
水タンク１７に戻してある。また、１６は螺締螺子、１
４，１５はパッキンを示すものである。

【００２７】

【発明の効果】本発明は上記のごときで、冷却水が誘電
体板１の一面（図示例では、相手側電極３の外面）と、
電極板２の一面とに直接接触するので、冷却効率が高く
、その分オゾン発生効率が高まり、効率的なオゾナイザ
ーを提供することができるものである。

【００２８】具体的には、「図４」の実施例にて、誘電
体板１（厚み０．５ｍｍのセラミックス）の面積を１０
０ｃｍ２　・電極板２に厚み０．１ｍｍのチタン板・導
電性体２０に５０メッシュのチタン網を使用し、原料気
体に酸素２リッタ／分を使用し、１０Ｋｚの電圧を印加
して測定したところ、以下のごときとなった。（１）　　冷却水の循環を停止した場合は電圧７ＫＶで
３０ｇ／ｍ３　のオゾンが得られ、電圧８ＫＶで３５ｇ
／ｍ３　のオゾンが得られ、電圧を８ＫＶ以上となすと
オゾン濃度・発生量は低減した。（２）　　冷却水として１５℃のチラー冷却水を２リッ
タ／分としたところ、電圧７ＫＶで４０ｇ／ｍ３　、電
圧８ＫＶで５０ｇ／ｍ３　、電圧９ＫＶで６０ｇ／ｍ３
、電圧１０ＫＶで７２ｇ／ｍ３　、電圧１５ＫＶで１０
２ｇ／ｍ３　のオゾンが得られた。（３）　　冷却水として４℃のチラー冷却水を２リッタ
／分としたところ、電圧７ＫＶで４８ｇ／ｍ３　、電圧
８ＫＶで５５ｇ／ｍ３　、電圧９ＫＶで７０ｇ／ｍ３　
、電圧１０ＫＶで３ｇ／ｍ３　、電圧１５ＫＶで１２０
ｇ／ｍ３　分のオゾンが得られた。

【００２９】上記実測値からも明らかなように、冷却す
ることによるオゾン発生効率向上は顕著なものがあり、
例えば酸素２リッタ／分の原料気体で８０ｇ／ｍ３　の
オゾンを「図５」従来例で得るには誘電体１の面積が２
０００ｃｍ２　・冷却水に４℃の水道水を１０リッタ／
分・電圧２０ＫＶが必要で、この場合、電圧と冷却水の
水量とを種々変更しても効率の向上は認められなかった
ので、冷却水の直接接触による冷却効率の向上が小型化
を可能とし、小型化されたことにより冷却面積が減少さ
れ、さらに冷却効率を向上され、結果として小型で効率
的なオゾナイザーを提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明オゾナイザーの一実施例を示す平面図で
ある。

【図２】Ａ−Ａ線断面図である。

【図３】もう一つの実施例を示す要部断面図である。

【図４】もう一つの実施例を示す要部断面図である。

【図５】従来例要部断面図である。

【図６】もう一つの従来例要部断面図である。

【符号の説明】

１　　誘電体板２　　電極板３　　相手側電極４　　通過間隙５　　他方側冷却水槽６　　一方側冷却水槽９　　高圧後版電源装置１０　　冷却水流入口１１　　冷却水流出口１２ａ　　注水管１２ｂ　　排水管１３ａ　　細径絶縁流路１３ｂ　　細径絶縁流路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　セラミック等よりなる誘電体板の外面
側に、この誘電体板を密閉壁の一部とする一方側冷却水
槽を連設し、上記一方側冷却水槽の冷却水流入口に連結
される注水管と、冷却水流出口に連結される排水管とに
は、各々細くて長い絶縁性材で形成した細径絶縁流路を
介装し、上記誘電体板の内面側には、原料気体の通過間
隙を有して電極板を対設し、上記電極板の外面側に、こ
の電極板を密閉壁の一部とする他方側冷却水槽を連設し
、上記電極板または他方側冷却水槽内の冷却水を高圧交
番電源装置の接地側出力端に、一方側冷却水槽内の冷却
水またはこの一方側冷却水槽内に収納された相手側電極
を上記高圧交番電源装置の高電圧側出力端に連結してな
るオゾナイザー。
【請求項２】　　上記電極板が、誘電体板と平行な平板
で構成されたことを特徴とする「請求項１」記載のオゾ
ナイザー。
【請求項３】　　上記電極板が、その一部を誘電体板の
内面に接触する凹凸薄板で構成されたことを特徴とする
「請求項１」記載のオゾナイザー。
【請求項４】　　上記電極板と誘電体板との間に、両者
間を局所的に連結する導電性体を介装してなることを特
徴とした「請求項１」記載のオゾナイザー。