JPH07100602B2 - オゾン発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、オゾン発生装置に関する。

（従来の技術） 一般に、オゾンの生成は、空気又は酸素を含有するガス
の中で、無声放電又は紫外線を用いる方法がある。特
に、無声放電を用いる方法は、オゾンの生成効率が高い
ので、従来よく使われていた。

この無声放電を用いる方法は、少くとも酸素を含有する
ガスの通路に、誘電体を介して一対の電極を設け、この
電極に高圧電源を接続して電極間に電圧を印加すること
により放電し、前記少くとも酸素を含有するガスをオゾ
ン化するものである。この場合、電極に与えられた電気
エネルギのうち約95％が熱に変換され、この熱により電
極の温度が上昇する。また、通路内のオゾン化する放電
部分にも大量の熱が発生し、この熱によりオゾンが分解
されてオゾン発生効率は低下する。

そこで、電極の一方を空気で、他方を水で冷却し、オゾ
ンの生成効率を向上する技術が、特公昭52−35351号，
特開昭51−132191号，特開昭51−145489号公報に開示さ
れている。

しかし、上記特公昭52−35351号，特開昭51−132191
号，特開昭51−145489号公報に開示される技術では、絶
縁性を確保することが難しく、高圧電源による絶縁破壊
等の事故を防止することが困難であった。また、電極の
冷却が十分に行なわれておらず、オゾンの生成効率もそ
れ程向上したとは言えなかった。

よって、これらの問題点を解決する為に、両電極を絶縁
性のよくない水を使用して冷却しても、その絶縁性を確
保しながら水の秀れた冷却能力を利用する技術が特開昭
61−215202号に開示されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記特開昭62−215202号に開示される技
術では、片方の電極を高純度アルミナ製誘電体に埋設し
て絶縁性を確保しているが、一般に誘電体に使われるガ
ラスや高純度アルミナで構成されるセラミックは、圧力
や衝撃で破損しやすいので、誘電体が破損した場合に絶
縁性を喪失し、オゾン発生装置のみならず、このオゾン
発生装置を使用している設備全体の故障を生じるという
問題があった。

本発明は、上記点に対処してなされたもので、オゾンの
発生効率を著しく向上させるオゾン発生装置を提供する
ものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は、対向配置した高圧電極と接地電極間に電圧を
印加してオゾンを発生するオゾン発生装置において、前
記接地電極の前記高圧電極と対向する面に誘電体を設け
ると共に、前記両電極の背面側にそれぞれ電極冷却部を
設け、これら電極冷却部に冷却液を強制循環する一つの
冷却液循環系を設けたことを特徴とする。

（作 用） 本発明のオゾン発生装置では、電気的に絶縁性を有する
冷却液を用いたことで、電圧を印加する電極を直接冷却
できるので冷却能力が著しく向上する。また、同一冷却
液を用いてひとつの循環系で両電極の冷却を行なえるの
で、装置を非常にコンパクトにすることができる。そし
て、例えば冷却液に弗素系不活性液体を用いて、この冷
却液を気化させながら電極の冷却を行うと、電極の熱を
気化熱として奪うことができるので、より冷却能力が向
上し、オゾンの発生効率が著しく向上する。

また、誘電体等が破損したり、その他の理由により冷却
液が漏れたとしても電気的絶縁性には影響を生じないの
で、オゾン発生装置やこのオゾン発生装置を使用してい
る設備全体の故障等の発生を防止することができる。

（実施例） 以下、本発明のオゾン発生装置の実施例を図面を参照し
て説明する。

絶縁性のケース（１）内に、内部に冷却液が循環する様
な高圧電極冷却部（２）を備えた平面状高圧電極（３）
と、この高圧電極（３）に空隙（４）とセラミック製誘
電体（５）を介して対向し、内部に冷却液が循環する様
な接地電極冷却部（６）を備えた平面状接地電極（７）
が設けられている。

そして、空隙（４）と誘電体（５）を介して対向して放
電領域を形成した高圧電極（３）と接地電極（７）の間
に、少なくとも酸素を含んだガスを供給するガス供給口
（８）が設けられており、前記ガス供給口（８）はガス
流量調節器（９）を介して酸素供給源（10）に接続され
ている。また、ガス供給口（８）対向部には、少くとも
オゾンを含んだガスを放出可能なガス出口（11）が設け
られている。

この高圧電極（３）と接地電極（７）に電圧を印加する
如く高圧電源（12）が接続設置されている。

また、高圧電極冷却部（２）及び接地電極冷却部（６）
に設けられた冷却液入口（13）と冷却液出口（14）に、
循環ポンプ（15）と冷却液タンク（16）が、絶縁性のホ
ースで接続設置されていて、ひとつの循環系により同一
の絶縁性を有する冷却液例えば弗素系不活性液体で高圧
電極（３）と接地電極（７）を循環冷却可能に構成され
ている。

次に、上述したオゾン発生装置によるオゾンの発生方法
を説明する。

まず、冷却液タンク（16）内の電気的に絶縁性を有する
冷却液例えば弗素系不活性液体であるフロリナート（商
品名:3M社製）等を循環ポンプ（15）で循環する。この
循環ポンプ（15）で送出した冷却液は冷却液入口（13）
より高圧電極冷却部（２）及び接地電極冷却部（６）に
循環し、高圧電極（３）及び接地電極（７）の放電領域
以外の電極の部分例えば内部を冷却する。この冷却後の
冷却液を冷却液出口より冷却液タンク（16）に送り、再
び循環ポンプで循環する。

そして、冷却状態の高圧電極（３）及び接地電極（７）
に高圧電源（12）で例えば周波数１〜10KHz電圧１〜10K
V程度の高電圧を印加する。この時、酸素供給源（10）
とガス流量調節器（９）で所望の流量が例えば０〜20S
/min程度の少くとも酸素を含んだガスを、ガス供給口
（８）から空隙（４）に流す。ここで、電圧を印加した
両電極（3,7）の間に誘電体（５）と空隙（４）を設け
た放電領域で生ずる無声放電により、オゾンが発生し、
ガス出口（11）より図示しないオゾンを用いた処理部に
オゾンを含んだガスが送られる。

なお、生成されたオゾンの寿命は温度に依存し、第２図
に示す様に、温度が高くなるとオゾンの寿命は急激に短
くなる。このため、発熱体である両電極（3,7）付近の
温度を十分に下げる必要があり、両電極冷却部（2,6）
内の冷却液を例えば10℃以下程度とするのが望ましい。

ここで、上述したオゾン発生装置の各電極（3,7）の冷
却を、絶縁性の液体の弗素系不活性液体であるフロリナ
ート（商品名:3M社製）を用いて冷却液入口（13）の冷
却液温度を１〜２℃程度で冷却液流量を0.5/min程度
とした場合と、高圧電極（３）を圧縮空気による空冷で
圧縮空気温度を23℃程度で圧縮空気流量を20/min程度
にして接地電極（７）を水による液冷で水温を23℃程度
で冷却水流量を0.5/min程度とした場合の、供給する
酸素流量と発生するオゾン濃度の関係を第３図に示す。
第３図からわかるように、酸素流量が少ない場合は、発
生するオゾン濃度に顕著な差がみられる。これは、両電
極（3,7）を冷却する能力の違いを示しているのと同じ
であり、電気的に絶縁性を有する冷却液を用いると、両
電極（3,7）を直接液体によって冷却可能となり冷却能
力が著しく向上する。また、冷却液が漏れたとしても事
故等の発生を防止できる。さらに、同一の冷却液をひと
つの循環系で処理できることにより装置のコンパクト化
を実現できる。

また、冷却液に弗素系不活性液体を用いて、冷却液を気
化させながら、電極の熱を気化熱として奪うと、より効
率の向上した冷却を行うことができる。この実施例を第
４図に示す。本実施例では、冷却液の循環系の途中に、
凝縮器（21）と減圧ポンプ（22）を設け、凝縮器（21）
内の冷却液が気化したガスを、一部減圧ポンプ（22）で
排出することにより、冷却液の圧力を下げて、冷却液が
各電極冷却部（2,6）で気化する状態で冷却が行えるの
で、各電極（3,7）は気化熱による熱を奪われて冷却効
率が向上する。そして、冷却液が気化したガスは、一部
減圧ポンプ（22）で排出され、他は、凝縮器（21）で液
化され、冷却液タンク（16）に回収される。

上記実施例の冷却液は、弗素系不活性液体を用いて説明
したが、電気的に絶縁性を有する冷却液であれば何でも
よい。

また、上記実施例では高圧電極（３）と接地電極（７）
を同一の冷却液循環系で構成して同時に冷却する様に説
明したが、冷却液は高圧電極（３）側を流した後接地電
極（７）側を循環させてもよく、その逆でもよいことは
言うまでもない。

上記実施例の各電極（3,7）間の放電は、電極の間に誘
電体（５）と空隙（４）を設けた無声放電で説明した
が、オゾンを発生する為の放電ならよく、コロナ放電で
もグロー放電でもよい。

以上述べたようにこの実施例によれば、空隙（４）と誘
電体（５）を介して対向し放電領域を形成した高圧電極
（３）と接地電極（７）の内部を、電気的に絶縁性を有
する弗素系不活性液体等同一の冷却液で冷却するひとつ
の循環系を用いたので、効率のよい冷却ができ、装置の
コンパクト化を実現でき、オゾンの発生効率を著しく向
上させことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、オゾン発生器の電
極の冷却効率を向上させることにより、オゾンの発生効
率を顕著に向上させることができ、コンパクトで、高電
圧の使用による事故を防止した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のオゾン発生装置の一実施例を説明する
ための構成図、第２図は第１図装置によりオゾンを発生
した場合のオゾンの半減期を示す図、第３図は第１図装
置の冷却の効果を説明する図、第４図は第１図の他の実
施例を説明するための構成図である。 図において、 ２……高圧電極冷却部、３……高圧電極 ４……空隙、５……誘電体 ６……接地電極冷却部、７……接地電極

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】対向配置した高圧電極と接地電極間に電圧
   を印加してオゾンを発生するオゾン発生装置において、 前記接地電極の前記高圧電極と対向する面に誘電体を設
   けると共に、前記両電極の背面側にそれぞれ電極冷却部
   を設け、これら電極冷却部に冷却液を強制循環する一つ
   の冷却液循環系を設けたことを特徴とするオゾン発生装
   置。
2. 【請求項２】冷却液は、絶縁性を有する弗素系不活性液
   体であ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。
3. 【請求項３】冷却は、冷却液が冷却部で気化する状態で
   行う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。
4. 【請求項４】気化する状態は、冷却液の圧力を下げるこ
   とにより形成す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。