JPH0822727B2 - オゾン発生装置及びオゾン発生方法 - 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、オゾン発生装置及びオゾン発生方法に関す
る。

（従来の技術） 一般に、無声放電によるエネルギーや、水銀放電管か
ら放出される紫外線の光子エネルギー等によって、一部
の酸素分子が解離して原子状態となり、この原子状酸素
が酸素分子と結合して酸素３原子のオゾンを生成する。
無声放電によるオゾン発生装置例として、例えば第３図
に示す装置がある。この図において、平板状の接地電極
（1a）はこれを冷却するために設けられたウォータージ
ャケット（１）の一部として設置されている。この接地
電極（1a）の上方には、平板状の誘電体（２）が接して
配置されており、この誘電体（２）は放電ギャップ
（３）を介して平板状の高圧電極（４）と近接対向して
配置され、この高圧電極（４）の上方には高圧電極
（４）を冷却するための冷却フィン（５）が接して設け
られている。オゾンを生成するための上記放電ギャップ
（３）は高圧電極（４）の下面と誘電体（２）の上面と
の間に形成され、この放電ギャップ（３）は原料ガス入
口（６）およびオゾンガス出口（７）に接続されてい
る。また、上記ウォータージャケット（１）には冷却水
入口（８）と冷却水出口（９）が設置されている。これ
らはすべて筐体（10）の内部に収納されている。

そして、このような構成のオゾン発生装置において、
高圧電極（４）および接地電極（1a）に図示しない高電
圧電源から高電圧を供給し、放電ギャップ（３）内で無
声放電を発生させる。このとき原料ガス入口（６）から
少なくとも酸素を含むガスを供給すると、放電ギャップ
（３）内で酸素の一部が活性化されオゾンが発生する。
発生したオゾンは、オゾンガス出口（７）から取り出さ
れる。一般に放電に伴って熱が発生し、両電極および放
電ギャップ（３）内はかなり高温となる。第４図は温度
とオゾンの分解半減期を示すグラフで温度が高くなると
オゾンの分解は顕著となる。したがって高濃度のオゾン
を得るためには効率よく電極および放電ギャップ（３）
を冷却することが必要である。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記従来のオゾン発生装置では、接地
電極（1a）は冷却水によって十分冷却されるが、絶縁性
を保つ為に、高圧電極（４）は冷却フィン（５）の空冷
により冷却される程度であった為、特に高圧電極（４）
の温度が上昇していた。そこで、供給される酸素がこの
熱により温度上昇し、この酸素の温度上昇によりオゾン
の分解は著しく促進され、放電によって生成されたオゾ
ンが放電ギャップ（３）内で再び分解されて、オゾンの
生成効率が低下し所望の高濃度のオゾンを得ることがで
きない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
の生成効率を向上し、高濃度のオゾンを得ることのでき
るオゾン発生装置及びオゾン発生方法を提供するもので
ある。

（問題点を解決するための手段） 本発明の１つは、対向した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、絶縁性のケー
スと、このケースに冷却フィンに接して設けられた高圧
電極と、同じくケースに前記高圧電極と離間対向して設
けられた接地電極と、前記ケースに一体に設けられ酸素
供給源と連通し、前記電極間の放電ギャップ内に酸素を
供給するガス供給口と、前記ケースと一体に設けられ前
記放電ギャップ内で発生したオゾンを含んだガスを放出
するガス出口と、冷却液循環装置と連通し、前記電極の
少なくとも一方を冷却する前記ケースの内部に設けられ
た電極冷却部と、この電極冷却部と連通し、冷却液によ
って前記ガス供給口及びガス出口を20℃以下に冷却する
供給口冷却部及び出口冷却部とを具備したことを特徴と
するオゾン発生装置にある。

もう１つは、対向した電極間に電圧を印加してオゾン
を発生するオゾン発生方法において、冷却液をガス供給
部に供給し、酸素供給源から前記電極間の放電ギャップ
内に供給される酸素をガス供給部で冷却する第１の冷却
工程と、冷却液を電極冷却部に供給し、前記放電ギャッ
プを冷却する第２の冷却工程と、冷却液をガス出口部に
供給し、前記放電ギャップから放出されるオゾンガスを
20℃以下に冷却する第３の冷却工程とを具備したことを
特徴とするオゾン発生方法にある。

（作用） 酸素供給源から電極間の放電ギャップ内に供給される
酸素はガス供給口を通過する間に冷却液によって冷却さ
れ、冷却された酸素が放電ギャップに供給される。さら
に、前記電極は電極冷却部に供給される冷却液によって
冷却され、放電ギャップ内の温度を一層低い温度の雰囲
気に保つことができ、発生したオゾンの分解を防止でき
る。

（実施例） 以下、本発明のオゾン発生装置を実施例につき図面を
参照して説明する。

絶縁性のケース（11）内の上側に、冷却フィン（12）
と上面を接する平面状チタン製高圧電極（13）が設けら
れている。また、ケース（11）内の下側には、高圧電極
（13）に放電ギャップ（14）とセラミック製誘電体（1
5）を介して対向し、内部に冷却流水例えば冷却液が循
環する様な接地電極冷却部（16）を備えた平面状接地電
極（17）が設けられている。

そして、放電ギャップ（14）と誘電体（15）を介して
対向し放電領域を形成した高圧電極（13）と接地電極
（17）の間に、酸素を供給するガス供給口（18）が設け
られており、このガス供給口（18）はガス流量調整器
（19）を介して酸素供給源（20）に接続されている。ま
た、ガス供給口（18）対向部には、放電ギャップ（14）
内で発生したオゾンを含んだガスを放出可能なガス出口
（21）が設けられていて、図示しないオゾンを用いた処
理部に接続されている。そして、ガス供給口（18）とガ
ス出口（21）の外周には、内部に接地電極冷却部（16）
からの冷却液が循環可能な供給口冷却部（22）と出口冷
却部（23）が設けられている。

また、高圧電極（13）と接地電極（17）に電圧を印加
する如く高電圧高周波電源（24）例えば周波数１〜10KH
z程度で電圧１〜10KV程度のものが接続設置されてい
る。

そして、接地電極冷却部（16）及びこの接地電極冷却
部（16）を介して供給口冷却部（22）と出口冷却部（2
3）を20℃以下に冷却可能な如く、接地電極冷却部（1
6）に設けられた冷却液入口（25）と冷却液出口（26）
に、絶縁性のホースで冷却液を冷却し循環させる冷却液
循環装置（27）が接続されていて、供給する酸素及び発
生して排出されるオゾン及び接地電極（17）を20℃以下
に冷却する様に構成されている。また、このオゾン発生
装置は図示しない制御部により制御される。

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、冷却液循環装置（27）で冷却流体例えば水や沸
素系不活性液体等の冷却液を冷却し循環する。この冷却
液循環装置（27）で送出した冷却液は冷却液入口（25）
より接地電極冷却部（16）に循環し、その後、供給口冷
却部（22）及び出口冷却部（23）に循環され、再び接地
電極冷却部（16）に戻り、冷却液出口（26）より排出さ
れ、再度冷却液循環装置（27）で冷却され循環する。

そして、高圧電極（13）と冷却状態の接地電極（17）
に高電圧高周波電源（24）で例えば周波数１〜10KHz電
圧１〜10KV程度の高電圧を印加する。この時、酸素供給
源（20）とガラス流量調節器（19）で所望の流量例えば
０〜20sl/min程度の酸素ガスを、ガス供給口（18）から
放電ギャップ（14）に流出する。ここで、電圧を印加し
た両電極（13,17）の間に誘電体（15）と放電ギャップ
（14）を形成し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（21）より図示しないオゾンを用
いた処理部にオゾンを送出する。

この時、冷却液循環装置（27）と図示しない制御部に
より、接地電極冷却部（16）と供給口冷却部（22）と出
口冷却部（23）を20℃以下に冷却する。特に、供給口冷
却部（22）の冷却手段で供給する酸素をオゾンの分解が
顕著に改善される20℃以下に冷却することにより、供給
する酸素が両電極（13,17）の放電で温度上昇するのを
防止でき、放電ギャップ（14）内の雰囲気温度をより低
い温度にできるので、発生したオゾンの分解を顕著に防
止できる。

また、接地電極冷却部（16）で接地電極（17）を冷却
することにより、接地電極（17）自身の温度上昇による
生成オゾンの分解を防止可能となる効果がある。しか
も、生成されたオゾンガスは放電により温度上昇してい
るが、出口冷却部（23）で冷却することにより、オゾン
ガスの自身の温度で自己分解するのを防止できる。

また、本発明のオゾン発生装置の他の実施例として、
第２図に示す如く、ガス供給口（18）とガス出口（21）
と接地電極（17）を同時にひとつの冷却部（30）で冷却
する如く構成してもよい。ここで、第１図と同じ機能の
ものは同一の符号を使用している。

上記実施例の冷却する手段は、供給する酸素を冷却流
体の循環による熱交換で説明したが、供給する酸素を20
℃以下に冷却する手段であれば何でもよく、サーモモジ
ュールで冷却してもよく、ヒートパイプで冷却してもよ
いことは言うまでもない。

また、上記実施例の各電極（13,17）間の放電は、誘
電体（15）と放電ギャップ（14）を介した無声放電で説
明したが、オゾンを発生する為の放電なら何でもよく、
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、放電ギャップ
（14）と誘電体（15）を介して対向した高圧電極（13）
と接地電極（17）に電圧を印加し、この電極（13,17）
間に酸素を供給してオゾンを発生する。この供給する酸
素を冷却流体の循環により熱交換で20℃以下に冷却する
ことで、供給する酸素の放電による昇温を防止し、放電
ギャップ（14）内の雰囲気をより低い温度にすることが
でき、発生したオゾンの分解を顕著に防止できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、供給する酸素は
ガス供給口を通過する間に冷却液によって冷却され、冷
却された酸素が放電ギャップに供給される。さらに、電
極は電極冷却部に供給された冷却液によって冷却され、
冷却効率を向上でき、放電ギャップ内の温度を一層低い
温度の雰囲気に保つことができ、オゾンの分解が防止で
き、オゾンの生成効率を向上し、高濃度のオゾンを得る
ことができる。

【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図の他の実施例の構成図、
第３図は従来のオゾン発生装置を示す構成図、第４図は
第３図における温度とオゾンの分解半減期の関係を示す
図である。 図において、 13……高圧電極、17……接地電極 18……ガス供給口、22……供給口冷却部 30……冷却部

フロントページの続き (72)発明者 芹川 聖一 熊本県菊池郡菊陽町津久礼2655番地 テル 九州株式会社内 (72)発明者 佐藤 勝宣 熊本県菊池郡菊陽町津久礼2655番地 テル 九州株式会社内 (56)参考文献 特開 昭50−26791（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−3334（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−100905（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−155206（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−86008（ＪＰ，Ａ) 特公 昭51−8638（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】対向した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、 絶縁性のケースと、このケースに冷却フィンに接して設
   けられた高圧電極と、同じくケースに前記高圧電極と離
   間対向して設けられた接地電極と、前記ケースに一体に
   設けられ酸素供給源と連通し、前記電極間の放電ギャッ
   プ内に酸素を供給するガス供給口と、前記ケースと一体
   に設けられ前記放電ギャップ内で発生したオゾンを含ん
   だガスを放出するガス出口と、冷却液循環装置と連通
   し、前記電極の少なくとも一方を冷却する前記ケースの
   内部に設けられた電極冷却部と、この電極冷却部と連通
   し、冷却液によって前記ガス供給口及びガス出口を20℃
   以下に冷却する供給口冷却部及び出口冷却部とを具備し
   たことを特徴とするオゾン発生装置。
2. 【請求項２】対向した電極間に電圧を印加してオゾンを
   発生するオゾン発生方法において、 冷却液をガス供給部に供給し、酸素供給源から前記電極
   間の放電ギャップ内に供給される酸素をガス供給部で冷
   却する第１の冷却工程と、冷却液を電極冷却部に供給
   し、前記放電ギャップを冷却する第２の冷却工程と、冷
   却液をガス出口部に供給し、前記放電ギャップから放出
   されるオゾンガスを20℃以下に冷却する第３の冷却工程
   とを具備したことを特徴とするオゾン発生方法。