JPH0545029U - 電子除湿器を備えたオゾン発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コロナ放電を利用する小型のオゾン発生装置
に電子除湿器を組み込むことを可能とし、構造が簡単で
維持管理が容易なものにすること。 【構成】 ペルチエ効果を利用する熱電モジュール３１
を備えていて供給される空気を冷却することにより乾燥
させる電子除湿器１２と、システム内に空気を強制的に
流動させるポンプと、高電圧によるコロナ放電によって
供給された空気中の酸素の一部をオゾンに変換するコロ
ナ放電部とが１か所にまとめられ、電子除湿器１２がコ
ロナ放電部の上流側に直列に接続される。そして電子除
湿器１２の下流側の通路には、その中を流れる除湿され
た空気を外部空気の露点以上の温度まで加熱する手段が
設けられるが、図示の例では、冷却ヒートシンク３３が
筒状になっていて、空気が通過する際に冷却されて除湿
され、更に放熱ヒートシンク３８内に設けられた吸熱空
気導管３７を通過する際に加熱される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ペルチエ効果を利用する構造の簡単な電子除湿器を組み込んだ小型 のオゾン発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

最近、オゾンを利用する小型の除臭・殺菌装置の需要が高まってきている。オ ゾンは空気中でコロナ放電を行うことによって発生させることができるが、この 型のオゾン発生装置においては、供給される空気が湿っていると空気中の窒素が 酸化されて有害な窒素酸化物（ＮＯｘ）を生じるので、オゾン発生装置へ供給さ れる空気は、予め除湿器等によって十分乾燥させておく必要がある。従って、大 型のオゾン発生装置の場合は、冷媒圧縮機による冷凍サイクルを備えた除湿器を 使用するのが普通であり、小型のオゾン発生装置の場合は、シリカゲルのような 吸湿剤を使用して、供給される空気中の水分を除去するのが普通である。

【０００３】 一方、実公昭５８−５９６１号公報や特開昭６１−８２８２４号公報等に記載 されているように、ペルチエ効果を利用した熱電素子を使用する所謂電子除湿器 は、きわめて小型で構造が簡単であるから、従来から配電盤内部の除湿等の用途 に使用されているが、冷却によって結露した凝縮水の処理が必要であることを除 いて、部品や消耗品等の交換の必要もないので、比較的に安価で、維持管理（メ インテナンス）にも殆ど手間がかからないという利点がある。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

小型のオゾン発生装置においては、大型のオゾン発生装置の場合と異なって、 構造が複雑で高価な冷凍サイクルによる除湿器を使用することは不経済であり、 装置全体が大型化するという問題もあるので実用上使用は困難である。シリカゲ ルのような吸湿剤を使用する場合は、構造が複雑化することはなく材料も安価で あるが、吸湿剤には寿命があり（飽和すると吸湿能力を失う）、吸湿能力は時間 の経過と共に低下するので、常に高い吸湿能力を維持させるためには、吸湿剤の 交換を頻繁に行う必要がある等、維持管理が煩わしいという問題がある。

【０００５】 電子除湿器をオゾン発生装置に前置して設けるということも、組み合わせとし ては考えられない訳ではないが、電子除湿器は、通常空気を冷却してその中に含 まれている水分を結露させ、凝縮水として分離することによって空気を乾燥させ るものであり、乾燥した低温の空気をそのまま送り出すようになっているので、 これをコロナ放電部と組み合わせるとすれば、電子除湿器から出る低温の空気が 流れる導管の外側に、空気中の水分が凝縮して結露を生じ、それが高電圧の電源 やコロナ放電部に障害を与える恐れがあるという不都合な点もあったため、今ま でオゾン発生装置に電子除湿器を使用した例は知られていない。

【０００６】 本考案は、電子除湿器が有する前述の問題を克服することによって、コロナ放 電を利用した小型のオゾン発生装置に電子除湿器を組み込むことを可能とし、構 造が簡単で維持管理が容易であると共に安価な電子除湿器の利点を、オゾン発生 装置においても活用することができるようにすることを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

図２は、本考案による電子除湿器を備えたオゾン発生装置の構成全体を示すブ ロック図である。本考案のオゾン発生装置１は、ペルチエ効果を利用する熱電モ ジュールを備えていて供給される空気を冷却することにより乾燥させる電子除湿 器２と、システム内に空気を強制的に流動させるポンプ３と、高電圧によるコロ ナ放電によって供給された空気中の酸素の一部をオゾンに変換するコロナ放電部 ５とが１か所にまとめられ、直列的に通路６及び７によって結合されたものであ って（但し、ポンプ３の位置は電子除湿器２の上流側又はコロナ放電部５の下流 側にあってもよい）、直列システムの上流側端部には外気の入口８が、また直列 システムの上流側端部にはオゾンを含む空気の出口９を有する。電子除湿器２と コロナ放電部５とを結ぶ通路６及び７は、電子除湿器２、ポンプ３、及びコロナ 放電部５内にある通路部分をも含んでいるが、本考案においては、これらの通路 のうちの少なくとも一部に、その中を流れる空気を外部空気の露点以上の温度ま で加熱する手段１０が設けられる点に特徴がある。

【０００８】 電子除湿器２とコロナ放電部５とを結ぶ通路６及び７のうち少なくとも一部に おいて、その中を流れる空気を外部空気の露点以上の温度まで加熱する手段１０ として最も好ましいものは、電子除湿器２の放熱ヒートシンクの熱を利用するよ うにしたもので、この場合は、電子除湿器２の冷却ヒートシンクの側にある除湿 された低温の空気の出口とコロナ放電部５とを結ぶ通路６の一部を、冷却ヒート シンクとは反対側にある放熱ヒートシンクの中を通過させることによって、冷却 ヒートシンクにおいて冷却して除湿された低温の空気が、ポンプ３へ流れる前に 放熱ヒートシンクの発生する熱によって外部空気の露点以上の温度まで加熱され るように構成する。

【０００９】

【作用】

ポンプ３の作動によって外気の入口８から吸入されてコロナ放電部５に供給さ れる空気は、コロナ放電部５よりも上流側に接続されている電子除湿器２の冷却 ヒートシンクを通過する際に冷却されて、含まれていた水蒸気を凝縮によって分 離するが、除湿された空気が低温のままコロナ放電部５に供給されると、通路６ 及び７の外表面に空気中の水分が凝縮して電気的な部分等に障害を生じるもとに なるので、通路６及び７の少なくとも一部を加熱する手段１０によって、中を流 れる除湿された空気の温度を外部空気の露点以上の温度まで上昇させる。

【００１０】 この場合、電子除湿器２の冷却ヒートシンクの側にある除湿された低温の空気 の出口とコロナ放電部５とを結ぶ通路６の一部を、冷却ヒートシンクとは反対側 にある放熱ヒートシンクの中を通過するように構成し、空気を加熱する手段１０ として放熱ヒートシンクを利用すれば、本来捨てるべき熱を空気の加熱のために 活用することが可能になり、特別な加熱手段を設ける必要もないので、コスト面 や消費電力の面、或いはスペースの面等において有利である。

【００１１】

【実施例】

図３に本考案の実施例であるオゾン発生装置の全体構造を示す。実施例のオゾ ン発生装置１１は、電子除湿器１２、ポンプ１３、高圧電源１４を伴うコロナ放 電部１５、導管１６及び１７、外気の入口１８、オゾンを含む空気の出口１９等 を備えており、それらの全体が共通のハウジング２０の内部に収容され、或いは その外表面上に形成されている。

【００１２】 図３において、２１は、後に詳しく説明する電子除湿器１２の放熱ヒートシン ク等、オゾン発生装置１１内部で発熱する部分を冷却するために供給される空気 （即ち放熱空気）の吸入口であって、共通のハウジング２０の壁面上１乃至数カ 所に例えばルーバー状に形成される。また２２は、ハウジング２０の内部の余分 な熱を吸収した放熱空気を外部へ放出するための放熱空気出口であって、やはり ハウジング２０の壁面上１乃至数カ所に、例えばルーバー状に形成される。放熱 空気出口２２には放熱ファン２３を設けて、ハウジング２０内の放熱空気を強制 的に排出するようにしてもよい。

【００１３】 なお、２４は電子除湿器１２において通過する空気中から分離した凝縮水を溜 める凝縮水タンクで、凝縮水排出管２５を通して凝縮水を受け入れる。２６は外 気の入口１８から吸入した空気中から塵埃等を除去するためのフィルタを示して いる。２７は電子除湿器１２へ比較的低電圧の電力を供給するための導線であっ て、高圧電源１４をも有する電源部２８から導出されている。凝縮水タンク２４ の内部には例えばフロート等からなるレベルセンサを設けて、タンク内の凝縮水 がオーバーフローしないように配慮すべきである。更に、２９はフィルタ２６か ら電子除湿器１２へ空気を送る導管、３０はコロナ放電部１５から出口１９へオ ゾンを含む空気を送り出す導管、３１及び３２は高圧電源１４からコロナ放電部 １５へ給電するための高圧用導線をそれぞれ示している。

【００１４】 図２のブロック図に示した本考案の構成要件のうちでも、特に重要な要件であ る「空気を外部空気の露点以上の温度まで加熱する手段１０」としては、電子除 湿器２の冷却ヒートシンクの側において空気を冷却して除湿する際に、副次的に 熱を発生する放熱ヒートシンクを利用するのが最も好ましいので、図３の実施例 における電子除湿器１２をそのように構成した具体例を、図１として別に示して いる。

【００１５】 図１において、３１はペルチエ効果を利用する熱電素子からなる熱電モジュー ルであって、この例では縦に２個、適当な間隔をおいて設けられている。熱電モ ジュール３１の吸熱側である冷却面は、筒状の断熱材３２の中に固定されたやは り筒状の冷却ヒートシンク３３の外面の一部に密着している。この場合、断熱材 ３２の筒状空間や冷却ヒートシンク３３の断面形は、例えば長方形のように平面 の壁を形成する形とするのが良い。断熱材３２は熱電モジュール３１の形の窓穴 を有し、熱電モジュール３１は、その窓穴に嵌合することによって位置決めされ ると共に、冷却ヒートシンク３３の外面の一部に密着することができる。冷却ヒ ートシンク３３はアルミニウムのような熱伝導の良い材料から製作されており、 内部に形成される空気通路には、必要に応じてフィン等を設けることもできる。 冷却ヒートシンク３３の上端の開口３４は、図３に示すように導管２９によって フィルタ２６に接続されて、外気の入口１８から吸入される空気を取り入れるよ うになっている。また、冷却ヒートシンク３３の底部開口３５は凝縮水出口とな り、凝縮水は排出管２５によって凝縮水タンク２４へ排出される。

【００１６】 冷却ヒートシンク３３の底面よりも少し上部の側壁には空気の出口開口３６が 設けられ、アルミニウム或いは銅等の熱伝導の良い材料から製作された吸熱空気 導管３７が接続されている。この吸熱空気導管３７を溝の中に嵌め込むように、 やはりアルミニウムのような熱伝導の良い材料から製作されて１条以上の縦の溝 を有する放熱ヒートシンク３８が、その平面状の背面において全ての熱電モジュ ール３１の放熱面に密着し得る位置に取り付けられる。吸熱空気導管３７の上端 における出口３９は、図３に示したように、導管１６によってポンプ１３に接続 される。吸熱空気導管３７は、このように放熱ヒートシンク３８の溝の中に嵌め 込むようにして設けるほか、放熱ヒートシンク３８自体に吸熱空気導管３７の形 の通路を、穿孔等の方法によって形成しても良いし、吸熱空気導管３７を放熱ヒ ートシンク３８の鋳造の際に内部に鋳込むことによって一体化しても良い。この ようにして、熱電モジュール３１を中に挟んで冷却ヒートシンク３３と放熱ヒー トシンク３８が組み立てられ、その中に回り込む吸熱空気導管３７や断熱材３２ 等とも結合されて１つの組立体として一体化される。

【００１７】 図１の例では、２つのヒートシンク等からなる組立体に対して、更に放熱ヒー トシンクを覆う形にプレス成形された板金製のカバー４０が取り付けられる。カ バー４０の下部には放熱空気入口４１が開口していると共に、上部の側面には放 熱空気出口４２が開口していて、放熱ファン４３が設けられている。従って、放 熱空気入口４１からカバー４０内に吸入された空気は、放熱ヒートシンク３８等 から余分な熱を吸収して放熱空気出口４２から取り出され、更にハウジング２０ の放熱空気出口２２から外部に放出される。カバー４０内には電子除湿器１２の ための電源制御部４４も収容されており、その発熱も放熱空気によって外部へ運 び出されるので、電源制御部４４が過熱することがない。なお、カバー４０の上 下には耳片４５が取り付けられており、電子除湿器１２をハウジング２０内の所 定位置に支持するのに使用される。

【００１８】 図３及び図１に示された実施例のオゾン発生装置１１は、上述のような構造を 有するから、外気の入口１８から吸入された空気は、フィルタ２６によって塵埃 を除去され、導管２９を通って電子除湿器１２の図１に示す開口３４から筒型の 冷却ヒートシンク３３内へ流入し、熱電モジュール３１の冷却面によって冷却さ れる。その際に空気中に含まれていた水蒸気は、冷却されることによって水に戻 って空気から分離され、冷却ヒートシンク３３の内面に結露として凝縮し、それ が集合して大きな水滴に成長すると、重力によって流下して底部開口３５から凝 縮水排出管２５を通って凝縮水タンク２４へ排出される。

【００１９】 冷却ヒートシンク３３において冷却されることによって水分を分離して除湿さ れた空気は、乾燥してはいても低温になっているが、冷却ヒートシンク３３の出 口開口３６から放熱ヒートシンク３８内を通る吸熱空気導管３７に導かれること によって、熱電モジュール３１の放熱を受けて温度が高くなっている放熱ヒート シンク３８によって加熱されて外部空気の露点以上の温度まで上昇する。従って 、出口３９からコロナ放電部１５へ導かれる途中でも、導管１６及び１７やポン プ１３、或いはコロナ放電部１５等の外面に放熱空気の中に含まれている水蒸気 が凝縮する恐れがなく、凝縮水による高圧電源１４やコロナ放電部１５の絶縁性 低下等によるトラブルを防止することができる。

【００２０】 除湿された空気に含まれる酸素の一部は、コロナ放電部１５において高電圧の コロナ放電を受けてオゾンに変化するが、その際に水分が含まれていないので有 害なＮＯｘが発生する恐れがない。オゾンを含む乾燥した空気はコロナ放電部１ ５から導管３０を通って出口１９へ導かれ、除臭・殺菌装置等の用途に使用され る。このような空気の流れは、直列の流路の中にポンプ１３が設けられているこ とによって強制的に起こる。ハウジング２０内の余分な熱は、吸入口２１から流 入する放熱空気に吸収されるが、温度が上昇した放熱空気は出口２２から放熱フ ァン２３により、或いは自然に外部へ放出される。

【００２１】 実施例における具体的な数値を挙げると、熱電モジュール３１の定格容量は１ ４Ｖ，２．６Ａであって、取り入れる空気の温度が２５°、相対湿度が８０％の 時に、露点温度５°Ｃの除湿された乾燥空気を、コロナ放電部１５へ毎分３リッ トルづつ供給することができる。そして、コロナ放電部１５に入る乾燥空気中で ６０００Ｖの電圧によるコロナ放電を行うことによって、最大値において１リッ トルあたり１グラムのオゾンを含む空気を得ることができる。

【００２２】

【考案の効果】

本考案を実施することにより、簡単な構造でありながら、オゾン発生装置から ＮＯｘが発生する問題や、除湿器の下流側の通路の外表面に結露する凝縮水によ る障害も避けることができるので、小型のオゾン発生装置を支障なく運転するこ とが可能になる。しかも、その維持管理がきわめて容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例の要部を示す縦断面図である。

【図２】本考案の構成要件を示すブロック図である。

【図３】本考案の実施例の全体構成を示す概念図であ
る。

【符号の説明】

１１…実施例のオゾン発生装置 １２…電子除湿器 １３…ポンプ １４…高圧電源 １５…コロナ放電部 １６、１７…導管 １８…外気の入口 １９…オゾンを含む空気の出口 ２４…凝縮水タンク ２６…フィルタ ２８…電源部 ３１…熱電モジュール ３２…断熱材 ３３…冷却ヒートシンク ３６…出口開口 ３７…吸熱空気導管 ３８…放熱ヒートシンク ４０…カバー ４３…放熱ファン ４４…電源制御部

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ペルチエ効果を利用する熱電モジュール
   を備えていて供給される空気を冷却することにより乾燥
   させる電子除湿器と、システム内に空気を強制的に流動
   させるポンプと、高電圧によるコロナ放電によって供給
   された空気中の酸素の一部をオゾンに変換するコロナ放
   電部とが１か所にまとめられ、前記電子除湿器が前記コ
   ロナ放電部の上流側にあるように、それらが互いに通路
   によって直列に接続されると共に、それらの上流側端部
   には外気の入口が、また下流側端部にはオゾンを含む空
   気の出口が形成されることによって１つの直列システム
   を構成しており、更に、前記電子除湿器の下流側の通路
   には、その中を流れる除湿された空気を外部空気の露点
   以上の温度まで加熱する手段が設けられていることを特
   徴とする電子除湿器を備えたオゾン発生装置。
2. 【請求項２】 ペルチエ効果を利用する熱電モジュール
   の冷却面に冷却ヒートシンクを備え放熱面に放熱ヒート
   シンクを備えていて供給される空気を前記冷却ヒートシ
   ンクによって冷却して乾燥させる電子除湿器と、システ
   ム内に空気を強制的に流動させるポンプと、高電圧によ
   るコロナ放電によって供給された空気中の酸素の一部を
   オゾンに変換するコロナ放電部とが１か所にまとめら
   れ、前記電子除湿器が前記コロナ放電部の上流側にある
   ように、それらが互いに通路によって直列に接続される
   と共に、それらの上流側端部には外気の入口が、また下
   流側端部にはオゾンを含む空気の出口が形成されること
   によって１つの直列システムを構成しており、更に、前
   記冷却ヒートシンクにより除湿された空気が流れる前記
   電子除湿器の下流側の通路の少なくとも一部が前記放熱
   ヒートシンクから熱を受け取ることによって、その中を
   流れる空気を外部空気の露点以上の温度まで加熱するよ
   うに構成されていることを特徴とする電子除湿器を備え
   たオゾン発生装置。
3. 【請求項３】 冷却ヒートシンクが筒状となっているこ
   とを特徴とする請求項２記載の電子除湿器を備えたオゾ
   ン発生装置。