JPH04506335A - オゾン発生器 - 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】 名称：　オゾン発生器 〔発明の分野〕 本発明はオゾン発生器に関する。特に本発明は、空気の紫外光照射を使用するタ イプの改良型オゾン発生器に関するものである。

〔発明の背景〕

オゾンを発生する一般的方法は２つある。第１の方法は”オゾン放電（ｏｚｉｎ ａｔｏｒ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）″を使用するものであり、第２のより安全な方 法は空気の紫外線照射を使用するものである。

”オゾン放電”法は、ガラスやエアスペースのような絶縁層によって別々に隔て られた２つの近接する平行板電極の間に、高電圧の交流電流を流すことを伴う。

電極間隙が２１Ｉ１１〜３　ｓｕｍを越えない場合、エアスペースは、”オゾン 放電７と称される散乱された紫のグローで充満される。高電流が流れ、オゾンの 生成は所定温度において放電で消散した電力に直接比例する。与えられた電気エ ネルギの８５％〜９５％が熱として消散し、与えることのできる電力量は冷却装 置によって厳正に制限される。

効率は供給空気の湿気によって不利な影響を受ける。同軸管状の電極が好ましく 、コロナ放電又はブラシ放電は、短い空気間隙を伴う場合に高電圧アーキングが 生じるので、オゾンを発生する効率的な方法ではないとして避けられる。

オゾンは、約２２００オングストロームより短い波長の紫外光の作用によって、 光化学的にも製造される。

紫外線放射蛍光ランプがこの目的のために製造される。

しかし、これらのランプは公称では１時間当り３０グラムのオゾンを生成すると されているが、実際には、ランプの非効率的操作のために１時間当り約６グラム より多くのオゾンを得るのは不可能であることが判った。

本発明の目的は、先行技術の欠点を回避するかもしくは少なくとも改良するオゾ ン発生器を提供することである。

〔発明の開示〕

１つの態様によると、本発明は、紫外ランプと、ランプから放射される紫外放射 へさらされるゾーンを通るよう酸素含有ガスの流れを方向付ける手段と、紫外放 射へさらされる前またはさらされている間に高電圧低電流の電界にガスを通過さ せる手段と、を備えたオゾン発生器に存する。

酸素含有ガスとは、例えば、空気又は酸素である。ランプが通電されていない場 合に電界のみからはオゾンが実質的に発生しないような条件下で、広く空間が隔 てられた（例えば１メートル）電極間に電界が与えられるのが望ましい。

驚くべきことに、同電界の存在下ランプからの紫外光によって空気が照射される と、本発明の好ましい実施例におけるオゾンの生成率は、電界が存在しないとき にランプから得られるオゾンの生成率よりも１０倍まで大きいことがわかった。

本発明の好ましい実施例では、複数の尖鋭ロッド電極が、長尺の紫外ランプを包 囲する管の各端部に配置される。管の一端部にある複数の電極は、管の他端部に ある複数の電極と反対の極性を有し、その間隔は２０ｃｍから１メートル、もし くはそれ以上隔てられている。１５０００ボルトのピーク電位差を有する交流電 流がそれらの電極間に流されるが、電流の流れは小さく、放電は全く目に見えな い。大気圧又はそれより僅かに大きい圧力の空気が、電極に隣接する管の各端部 で内部に入り、管の各端部から実質的に等距離にある出口で、空気とオゾンの混 合物が管から出てくる。

第２の態様によると、本発明は、少なくとも１つのマグネットがランプと連結さ れ、ランプ内のイオン化粒子が磁界によって影響されて１つ又はそれ以上の局部 領域に集中することによって、ガスが流れるゾーンにおいてランプから放射する 紫外放射を濃縮する、第１の態様に従う装置に存する。

高電圧低電流電界及び紫外ランプと共に、マグネットを使用すると、オゾンの生 成率に実質的に更なる改良が得られることがわかった。同様の極が互いに対向す るように少なくとも２つのマグネットを使用すると、生成効率は特に増大される 。望ましくは、マグネットは電磁石であり、脈動（パルセーティング）又は交流 電流によって励磁される。マグネットは、ランプのイオン化粒子に影響を与えて 、紫外放射を濃縮し、それによって空気のより強い照射を可能にすると信じられ る。

〔図面の簡単な説明〕

本発明は、単なる例示として、本発明を具体化するオゾン発生器の斜視図である 添付図面と関連して説明されるであろう。

〔本発明の好ましい実施例〕

オゾン発生器ｌは、オゾン生成を意図された市販の長尺石英管紫外ランプ２を備 えている。ここで記載される実施例のランプは、約９００〜９５０ナノメートル の紫外放射を生成する直径約１５ｍ閣、長さ８５０ｍａ＋の水銀蒸気石英管であ る。ランプ２は、セルフタッピング・スクリュ（図示せず）で管３内に固定され た２つの十字型取付はブラケット４によって、パースペックス（有機ガラスの商 標名）管３内に取付けられる。記載される実施例において、管３は、壁厚が４− 一、長さ１メートル、内径１００ａ＋ｓである。

管３の一端部１０には、ボス６及びフランジ７を有する絶縁エンドキャップ５が 備えられる。絶縁エンドキャップ５はまた、共通端子２０へ電気的に接続された 円形配列の電極８を装着する。

管３の他端部１１には、共通端子２１へ電気的に接続された円形配列の電極９を 装着する対応エンドキャップ５が備えられる。

図１ではわかり易くするためエンドキャップ５は管３から取り外して示されてい るが、管３に取り付けられると、それぞれのボス６は管３とのシールを提供し、 電極８．９は、管の各端部においてランプ２の軸を中心に円形に管３内に配置さ れる。

また、エンドキャップ５は、電気接続（図示せず）用の密閉された入口を提供す る。これによって、外部電源からランプが通電され、もし電磁石が使用されてい れば励磁される。

ここに記載される実施例では、電極８．９は、例えば、ＴＩＧ溶接装置でアーク を衝撃するために使用されるような、先端が尖鋭された直径１．２ｍ＋ｍの２％ トリウムタングステン・ロンドである。

使用において、ネオンサインを通電するために使用されるような、６０サイクル の幹線から通電される２４０ボルトの主巻線を有し、１５０００ボルトのセンタ タップ付第２＠線を有する変圧器を使用して、管３の対向端部にある電極８．９ の間に交流６０サイクルの低電流高電圧電界を提供する。変圧器のセンタタップ はアースされ、第２巻線の一方の側は端子２０を介して電極８へ接続され、第２ 巻線の他方の側は端子２１を介して電極９へ接続されている。

本発明の好ましい実施例では、装置には更に、ランプ２の両端部に隣接する部分 の周りに配置されるマグネット１４．１５が任意に備えられる。

マグネット１４．１５は永久磁石でも電磁石でもよいが、パルス化電磁石が望ま しい。図１に示されるように、少なくとも２つのマグネットを使用して同様の極 性の極が互いに対向するようにこれらを配置すると、生成率の大幅の改良が得ら れることがわかった。最適なパルス周波数は簡単な実験によって決定される。

管３の各端部ｉｏ、ｉ１に隣接して、円周に配列された複数の空気入口開口部１ ２が備えられる。この開口部は、円形、スリット状、又は他のどんな便利な形で あってもよい。管端部１０．１１の中間部、好ましくは管の各端部からほぼ等距 離の位置で、出口１３はオゾンリッチの空気を装置から排出させる。

マグネット１４．１５の内径は、ランプ２の外径より僅かに大きくされているの で、ランプとマグネットとの間に空気流路１６が形成される。マグネット１４． １５の外径は管３の内径と実質的に同一にされているので、空気はマグネットの 外側を通過できない。

使用において、入口開口部１２を介して空気が管３の内部へ導入又は吸入されて いる間、紫外線管は通電される。電極８．９近傍の高電圧電界は、紫外照射によ る流入空気のオゾン形成を高感度化する、即ち行いやすくすると信じられる。

更に、マグネット１４．１５は、ランプ２内のプラズマをランプのマグネットで 囲まれた部分へ濃縮するようである。それによって、空気間隙１６を通過する加 圧空気は高強度の紫外放射で照射され、その空気にオゾンが効率よく生成される 。

高電圧電界はまた、マグネット１４．１５に関連する磁界の影響下で、空気間隙 １６を押し流される正又は負のイオンを生成すると推測される。

一連のテストで、ＫＯＭＹＯＫＩＴＩＣＨＡＷＡオゾン検出器によって出口１３ でオゾン濃度を測定した。

主盈上上 まず、紫外ランプ２のみを使用し、電極８．９の間に高電圧電界を与えずに装置 を操作した。マグネット１５は励磁しなかった。出口でのオゾンの濃度は６　ｐ ｐｍであると測定された。

一云ノユ１」− 電極８．９の間に高電圧電界を与え、紫外ランプ２を通電せず、マグネット１５ を励磁せずに装置を操作した。

出口のガスにオゾンは検出されなかった。

±五上主 マグネット１５のみを使用し、ランプ２を通電せず、電極８．９の間に高電圧を 印加せずに装置を操作した。

出口のガスにオゾンは検出されなかった。

±１上土 を極８．９の間に高電圧を印加し、マグネット１５を励磁し、ランプ２をオフに して装置を操作した。出口のガスにオゾンは検出されなかった。

−之ノＬ土」− ランプ２を使用し、電極８．９の間に高電圧を印加して装置を操作した。マグネ ット１５は励磁しなかった。

出口空気のオゾン濃度は６４ｐｐｍであった。

主五上ｉ ランプ２をオンにし、マグネット１５を励磁し、電極８．９の間には電圧差を生 じさせずに装置を操作した。

出口ガスのオゾン濃度は２０ｐｐｍであった。

主λ上１ ランプ２をオンにし、電極８．９の間に高電圧を印加し、マグネット１５を励磁 して装置を操作した。この状況下では、出口ガスのオゾン濃度は８０ｐｐｔａで あった。

テスト結果を表■に要約する。表Ｉば、ランプ２が単独で使用される場合、所定 の空気流量で約６ｐｐ−のオゾンが生成されたことを示す。紫外ランプを使用し ないと、電極８．９の間に与えられる高電圧電界又は磁界のどちらも、同一の流 量で検出可能な濃度のオゾンを生成しなかった。

驚くべきことに、ランプ２をオンにして電極８．９の間に高電圧を印加すると、 装置のエネルギ消費が約２０％増大する間に、生成されるオゾンの濃度は１０倍 に増大する。

電磁石１４．１５が励磁されると、得られるオゾンの生成率は、更に約２０％増 大する。従うて、本発明に従うテスト５．６．７は、コントロール・テスト１． ２．３及び４よりも優れた結果を産み出す。

紅 管３は、パースペックス以外の材料でもよく、事実、その反射性からステンレス 鋼が好ましい。ステンレス鋼を使用する場合、パーツの適切な絶縁及び隔離を提 供するよう注意を払わなければならない。

〔産業上の応用〕

本発明の好ましい実施例において、発生器から得られるオゾンは水処理に使用さ れる。この目的のために、図１の発生器は、空気吸入ファン及び塵を排除するた めのフィルタを備えたステンレス鋼ハウジング内に格納される。これによって、 入口開口部１２へ正圧で大気が供給される。

オゾン含有空気はステンレス鋼パイプによって出口１３からステンレス鋼ハウジ ング外側の吸収ユニットへ導入され、ここでオゾンは処理されるべき水に吸収さ れる。

水の汚染除去は、従来、汚染水が噴霧されオゾンが送り込まれる水門ユニットで 実行される。傾斜水門スクリーンがユニット内で順に積み重ねられて提供され、 水の流れが大きい表面積上を通ってオゾンリッチの空気と接触していることが保 証される。排水ダメ（サンプ）が、汚染水と共にチャンバ内を押し流された廃棄 物を収集する。汚染除去された水は、チャンバ側面の底部付近のドレインを通っ て流出し、水の出口にあるフィルタによつて、水流中の廃棄物がサンプ内へ戻さ れることが保証される。

先行技術と比較して、本発明は、簡単、安全且つ有効なオゾン発生手段を提供す る。

補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）平成　３年１２月２６日

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. １．紫外ランプと、 ランプから放射される紫外放射へさらされるゾーンを通るよう酸素含有ガスの流 れを方向付ける手段と、紫外放射へさらされる前、又はさらされている間に、ガ スを高電圧低電流の電界へさらす手段と、を備えたオゾン発生器。
2. ２．前記ランプを包囲すると共に、ガス入口及びガス出口を有し、前記ガス入口 から入るガスを前記ガス入口と前記ガス出口との間のゾーンで紫外放射へさらす ハウジングと、 高電位差が印加される、間隔が隔てられた少なくとも２つの電極と、 を備えた請求項１の装置。
3. ３．ランプは長尺状であり、ハウジングは管状であり、ゾーンはランプとハウジ ングとの間に延出する請求項１又は請求項２の装置。
4. ４．入口は電極の１つにあるか、又はそれに隣接してある請求項２又は請求項３ の装置。
5. ５．出口は前記２つの隔てられた電極の中間部にある請求項２乃至請求項４のう ちの１つの装置。
6. ６．電極は２０ｃｍより広く空間が隔てられると共に、電極間の電圧は５０００ ボルトを越える請求項２乃至請求項５のうちの１つの装置。
7. ７．電極間の電圧は１５０００ボルトを越える請求項２乃至請求項６のうちの１ つの装置。
8. ８．前記電極はロッド電極である請求項２乃至請求項７のうちの１つの装置。
9. ９．使用するとランプ内のイオン化粒子が磁界によって影響されて１つ又はそれ 以上の局部領域に集中することによって、ランプから放出する紫外放射をゾーン に濃縮するような、ランプと連結された少なくとも１つのマグネットと、 ガスがゾーンを通るよう方向付ける手段と、を含む先行する請求項のうちの１つ のオゾン発生器。
10. １０．マグネットは同様の極が互いに対向するように配設された１対のマグネッ トのうちの１つである請求項９の装置。
11. １１．マグネットは、ランプの外側から間隙で隔てられており、マグネットが紫 外放射を間隙内に濃縮して、間隙を通過する空気が高強度の放射を受けるように する請求項９又は請求項１０の装置。
12. １２．マグネットはトロイダルであり、ランプから環状間隙によって隔てられて ランプ部分を包囲する先行する請求項のうちの１つの装置。
13. １３．図１に関して実質的にここに説明したような装置。
14. １４．紫外ランプから放射される紫外放射へさらされるゾーンを通るよう酸素含 有ガスの流れを方向付けるステップと、 紫外放射へさらされる前、又はさらされている間に、ガスを高電圧低電流の電界 へさらすステップと、を含む、オゾン発生方法。
15. １５．電極間のピーク電位差が５０００ボルトをこえ、２０ｃｍより広く離れた 電極によって電界が提供される請求項１４の方法。
16. １６．ランプ内のイオン化粒子を磁界へさらして、１つもしくはそれ以上の局部 領域にイオンを有効に集中することによって、ランプから放射する紫外放射をゾ ーンに濃縮するステップと、 ガスがゾーンを通るよう方向付けるステップと、を更に含む請求項１４又は請求 項１５の方法。
17. １７．図１に関して実質的にここに説明したような方法。