JPH0747482B2

JPH0747482B2 - オゾナイザー

Info

Publication number: JPH0747482B2
Application number: JP4756191A
Authority: JP
Inventors: 博一塩田
Original assignee: 株式会社オーディーエス
Priority date: 1991-02-20
Filing date: 1991-02-20
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2010-05-24
Also published as: JPH06234506A

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、この種の装置の代表例としては
「図４」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。

【０００３】上記「図４」従来例は、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放電電
極２を遊挿し、この誘電体１の外側を冷却水槽４ａで被
包し、該放電電極２と誘電体１の裏面側（通常、相手側
電極１５を積層する）との間には電源９の高圧交番電源
を連結し、さらに、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内の放電電極
２との間隙部内を通過した他方流出口８より流出するよ
うになし、さらに、上記冷却水槽４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。なお、この「図４」実施例において冷却
水槽４ａは導電性材で構成され接地することで冷却水を
介して相手側電極１５に連結するようになしてある。ま
た、２２はホルダー兼水密パッキンを示すものである。

【０００４】そして、上記「図４」例は、放電電極２と
誘電体１の内周面との間隙部位に無声放電界が生じ、原
料気体は該間隙部位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。

【０００５】また、従来「図５」に示すものが、沿面放
電式と称して提案されている。この従来例は、セラミッ
クス等の誘電体１の一面に放電電極２をプリント等の手
段で積層し、該誘電体１の他面または該誘電体１内に相
手方電極１５を積層または埋入するもので、放電電極２
と相手方電極１５との間に電源９の高圧交番電源を連結
すると、放電電極２を積層した側の誘電体１の表面（図
では上面）に沿って沿面放電が発生し、原料気体はこの
誘電体１の上面に沿って流れることで沿面放電界と接触
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、上記無声放電方式は消
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、上記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れれており、装
置を小型化するには印加電圧を高めればよいとされてい
る。しかし、実験の結果では無声放電方式は１０〜１５
ＫＶ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して向上するも、それ以上の高電
圧では逆にオゾン発生量は低下することが確認された。

【０００７】すなわち、従来のオゾナイザーは効率が今
なお満足されず、かつ、小型が困難であるということで
ある。

【０００８】そこで、本発明は上記に鑑みなされたもの
で小型で、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。

【０００９】

【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、誘電体１の一面側に耐食性薄板金属で
構成した放電電極２を該誘電体１に多数の接触部と非接
触部を有するように接触させて配設し、この放電電極２
の外側に一方側永久磁石体３と、該放電電極２および一
方側永久磁石体３を覆う一方側冷却水槽４とを配設し、
上記誘電体１の他面側に上記一方側永久磁石体３と相互
に吸引し合う他方側永久磁石体５と、誘電体１の他面側
および他方側永久磁石体５を覆う他方側冷却水槽６とを
配設し、上記放電電極２の一端側には原料気体の流入口
７を他端側には流出口８を設け、該放電電極２と誘電体
１の他面側との間には電源９により高圧交番電圧を印加
し、上記一方側冷却水槽４と他方側冷却水槽６とのいず
れか高圧印加側の冷却水流入口１０の上流側と冷却水流
出口１１の下流側とには絶縁材で構成された細くて長い
冷却水流路部１２ａ，１２ｂを介装してなる技術的手段
を講じたものである。

【００１０】

【作用】次に、本発明の主たる作用を説明する。まず、
本発明は一方側永久磁石体３と他方側永久磁石体５とが
（いずれか一方は強磁性体１３でもよい）が、磁力によ
って相互に吸引し合うので、放電電極２は誘電体１に押
圧される作用を呈する。特に、この磁力による圧接は交
番電圧等の電気的影響による放電電極２の振動が直接薄
い誘電体１に加えられるのを低減して弾止する作用を有
する。

【００１１】上記放電電極２を誘電体１に押圧する作用
は、放電電極２が誘電体１に接触することで、無声放電
に比較して低い電圧で高密度の放電界が形成でき、均一
に圧接することで安定した放電が行える作用を呈するも
のである。

【００１２】また、上記一方側永久磁石体３と他方側永
久磁石体５とは放電界と磁界とを重畳することになる。
この放電界と磁界とが重なった部位でのオゾン発生効率
の向上は数件の研究報告がなされているが、今だその理
由の明確な説明はなく、現象面からオゾン発生効率が向
上したことが測定さるにすぎない。したがって、詳しく
解明すればオゾンの発生効率に磁場が直接影響を与えて
いるのではなく、磁場が他の要因を惹起してその結果効
率向上がもたらせるものであるかもしれないが、磁場を
放電電極２に作用させると放電開始電圧が低くなること
が判明し、磁場が放電のトリガー作用を有することは誤
り無いと確信され、放電の安定性には大きく寄与するも
のであると確信できる。

【００１３】さらに、本発明の大きな作用に冷却作用が
ある。「図４」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
るのは放電電極２自体を直接水冷することである。

【００１４】もっとも、放電電極２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
る放電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放電電極との間に電気絶縁
材を介装している。即ち、放電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
要することになる。しかるに、熱伝導が大きい放電電極
に直接冷媒を接触できれば通常の水や冷却水を冷媒に使
用しても充分冷却することができる。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
が印加される放電電極に接触させると、高電圧は水を通
路として流れ、放電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冷却水流路部１２ａ，１２ｂを設
けたので、この冷却水流路部１２ａ，１２ｂが抵抗とな
って電圧部位をこの両冷却水流路部１２ａ，１２ｂ間内
に画定する作用を呈することになる。

【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が誘電体で、この誘電体１の一面
側に耐食性薄板金属で構成した放電電極２を該誘電体１
に多数の接触部と非接触部を有するように接触させて配
設し、この放電電極２の外側に一方側永久磁石体３と、
該放電電極２および一方側永久磁石体３を覆う一方側冷
却水槽４とを配設してある。

【００１６】上記、誘電体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１
ｍｍ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】また、上記放電電極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１ｍ
ｍ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０．１ｍｍのもを使用している。そして、こ
の放電電極２を誘電体１に多数の接触部と非接触部を有
するようになすため、図示実施例では波板を使用してい
るが、この放電電極２は一面側を原料気体が通過する原
料気体の通路、他面側を冷却水の通路に仕切るものであ
ればよく、図示例とはことなり多数の小突起を突設した
ものを使用してもよく、さらには、強度を保つため複雑
な形状に凹凸を設けて「図２」の下面側に突出する突出
下端が誘電体１に接触するようになすとよい。

【００１８】また、上記一方側永久磁石体３は、複数個
を放電電極２の上に相互に適宜間隔を有して載置してい
るが、単一のものを放電電極２の全面を覆うように配置
してもよい。但し、このように一方側永久磁石体３が放
電電極２の全面を覆う場合は、冷却水が放電電極２の一
面に接触するのを妨げないように適所に「図３」に示す
ごとき通孔１６等の冷却水通過部を設けておくことが必
要となる。なお、本実施例において該一方側永久磁石体
３はネオジュウム磁石を使用し、耐食性を保つためニッ
ケル等のメッキまたは耐水塗装を施してある。

【００１９】さらに、上記一方側冷却水槽４は、箱状に
形成されその開口分を前記誘電体１で閉塞するようにな
し、そのなかに放電電極２と一方側永久磁石体３を収納
するようなしてあり、さらに、一端側に冷却水流入口１
０を他端側に冷却水流出口１１を設け、冷却水流入口１
０より流入した冷却水は放電電極２の一面に接触して冷
却水流出口１１より流出するようになしてる。

【００２０】そして、上記誘電体１の他面側に上記一方
側永久磁石体３と相互に吸引し合う他方側永久磁石体５
と、誘電体１の他面側および他方側永久磁石体５を覆う
他方側冷却水槽６とを配設してある。この他方側永久磁
石体５と他方側冷却水槽６とは、前記一方側永久磁石体
３と一方側冷却水槽４と夫々同じものを使用すればよ
い。

【００２１】なお、上記一方側永久磁石体３と他方側永
久磁石体５とは、相互にその磁力で吸引し合うもであれ
ばよく、「図３」に示すごとくいずれか一方は強磁性体
１３を使用しても磁力は低下するが実質的に同じであ
る。したがって、いずれか一方を鉄板等に変更してもよ
いがこの強磁性体１３を使用する場合も冷却水が接触す
るためメッキ、または防水性塗料の塗布等で耐食性を有
するようになしておくとよい。なお、「図３」例に於て
は、放電電極２を全面的に均一に誘電体１に圧接するた
め、一方側永久磁石体３をに放電電極２と略同じ大きさ
の強磁性体１３に変更し、この強磁性体１３には冷却水
を放電電極２側に流入させる多数の通孔１６を設けてな
るものである。

【００２２】また、上記他方側冷却水槽６内に配設され
る他方側永久磁石体５または強磁性体１３の誘電体１接
触面側に局所的スペーサ１４を設けてもよい。このスペ
ーサ１４は、できるだけ誘電体１の他面にも冷却水が接
触するようになすためのもので、別個に構成したものを
誘電体１と他方側永久磁石体５との間に介装するか、他
方側永久磁石体５または強磁性体１３より突起を一体的
に突設して形成してもよい。

【００２３】そして、上記放電電極２の一端側には原料
気体の流入口７を他端側には流出口８を設け、該放電電
極２と誘電体１の他面側との間には電源９により高圧交
番電圧を印加してあるのは従来と同じである。なお、こ
の流入口７と流出口８とは誘電体１と放電電極２との間
隙で形成された原料気体の流路に連通される状態に設け
られるのは無論である。また、誘電体１の他面側を電源
９に連結するには、従来も行われているように、相手電
極体を特に設けずに、該誘電体１の他面側に接触する冷
却水を相手電極となしてもよいが、図示例では、誘電体
１の他面側に良導電体層（例えば、銀ペースト等）から
なる相手電極１５を積層し、この相手電極１５に直接ま
たは冷却水を介して電源９を連結してある。

【００２４】そして、上記一方側冷却水槽４と他方側冷
却水槽６とのいずれか高圧印加側の冷却水流入口１０の
上流側と冷却水流出口１１の下流側とには絶縁材で構成
された細くて長い冷却水流路部１２ａ，１２ｂを介装し
てなる。この冷却水流路部１２ａ，１２ｂ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をを収納の便宜上コ
イル上に巻いて使用した所、両冷却水流路部１２ａ，１
２ｂ間の冷却水（水道水）に２０ＫＶの高電圧を印加し
ても該両冷却水流路部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。なお、図示では、他方側冷却水槽６
を高圧側となしているため、この他方側冷却水槽６の冷
却水流入口１０の上流側と冷却水流出口１１の下流側と
に該冷却水流路部１２ａ，１２ｂを介装してある。

【００２５】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の吐き出し口は、冷
却水流路部１２ａを介して流路１９で他方側冷却水槽６
の冷却水流入口１０に連通し、また、該流路１９は、冷
却水流路部１２ａの上流側部位で分岐して一方側冷却水
槽４の冷却水流入口１０に連結してある。そして、他方
側冷却水槽６の冷却水流出口１１は、途中に冷却水流路
部１２ｂを有した復水路２０で冷却水タンク１７に連結
され、一方側冷却水槽４の冷却水流出口１１は該復水路
２０の冷却水流路部１２ｂより下流側部位に合流させて
ある。

【００２６】

【発明の効果】本発明は上記のごときで、冷却水が誘電
体１の一面と、放電電極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。

【００２７】具体的には、「図１」「図２」の実施例に
て、誘電体１（厚み０．５ｍｍのセラミックス）の面積
を１００ｃｍ² ・放電電極２（厚み０．１ｍｍのチタン
板）を断面三角形の一辺が２ｍｍの正三角形となる三角
波板とし、原料気体に酸素２リッタ／分を使用し、１０
ＫＨｚ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）冷却水を使用しない場合は電圧６ＫＶで、短時
間は４ｇ／Ｈ（グラム・パー・アワー）のオゾンが得ら
れ、５〜１０分以上経過するか、電圧をそれ以上に上げ
ると温度上昇によりオゾン発生量は低減した。（２）冷却水として１５℃の水道水を２リッタ／分と
したところ、電圧７ＫＶで６ｇ／Ｈ、電圧８ＫＶで８ｇ
／Ｈ、電圧９ＫＶで１０ｇ／Ｈ、電圧１０ＫＶで１２ｇ
／Ｈのオゾンが得られた。（３）冷却水として４℃の水道水を２リッタ／分とし
たところ、電圧７ＫＶで８ｇ／Ｈ、電圧８ＫＶで１０ｇ
／Ｈ、電圧９ＫＶで１２ｇ／Ｈ、電圧１０ＫＶで１５ｇ
／Ｈのオゾンが得られた。

【００２８】上記実測値からも明らかなように、冷却す
ることによる効率向上は顕著なものがあり、例えば１５
ｇ／Ｈのオゾンを「図４」従来例で得るには誘電体１の
面積が１０００ｃｍ² ・冷却水に１５℃の水道水を１０
リッタ／分・電圧１５ＫＶ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】従来例要部断面図である。

【図５】もう一つの実施例を示す要部断面図である。

【符号の説明】

１誘電体２放電電極３一方側永久磁石体４一方側冷却水槽５他方側永久磁石体６他方側冷却水槽７流入口８流出口９電源１０冷却水流入口１１冷却水流出口１２ａ冷却水流路部１２ｂ冷却水流路部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電体１の一面側に耐食性薄板金属で構
成した放電電極２を該誘電体１に多数の接触部と非接触
部を有するように接触させて配設し、この放電電極２の
外側に一方側永久磁石体３と、該放電電極２および一方
側永久磁石体３を覆う一方側冷却水槽４とを配設し、上記誘電体１の他面側に上記一方側永久磁石体３と相互
に吸引し合う他方側永久磁石体５と、誘電体１の他面側
および他方側永久磁石体５を覆う他方側冷却水槽６とを
配設し、上記放電電極２の一端側には原料気体の流入口７を他端
側には流出口８を設け、該放電電極２と誘電体１の他面
側との間には電源９により高圧交番電圧を印加し、上記一方側冷却水槽４と他方側冷却水槽６とのいずれか
高圧印加側の冷却水流入口１０の上流側と冷却水流出口
１１の下流側とには絶縁材で構成された細くて長い冷却
水流路部１２ａ，１２ｂを介装してなるオゾナイザー。
【請求項２】上記一方側永久磁石体３と他方側永久磁
石体５とのいずれか一方を強磁性体１３となしたことを
特徴とする「請求項１」記載のオゾナイザー。
【請求項３】上記他方側冷却水槽６内に配設される他
方側永久磁石体５または強磁性体１３の誘電体１接触面
側に局所的スペーサ１４を設けたことを特徴とする「請
求項１」または「請求項２」記載のオゾナイザー。