JPS632884B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、対向する金属電極間のパルス電圧印
加によつて生ずるグロー状放電によるオゾン発生
方法に関する。

近時オゾンガスによる消毒、漂白および酸化な
どの処理が広く行なわれ、工業的規模のオゾン発
生装置が用いられている。

この種の工業的規模のオゾン発生装置において
は、従来より、専ら無声放電法が用いられてい
る。無声放電法とは第１図ないし第３図の原理的
構成図に示すように空隙４を介して対向する高圧
電極１と接地電極３との間に誘電体２を置き、前
記高圧電極１と接地電極３との間に電源５により
交流高電圧を印加して空隙４に無声放電を生じさ
せ、空隙４に酸素を含むガスを通流してオゾンを
生成させる方式である。

第４図は、上記の交流高電圧印加の無声放電に
用いられる誘電体電極の破砕断面図である。

第４図においては、ガラス管等の誘電体２の内
面にカーボン塗料、アルミニウムスパツタリン
グ、金属蒸着等による薄膜の高圧電極１が付着形
成されている。第５図は、上記の誘電体電極６の
所要本数が設けられているオゾン発生装置の破砕
断面図である。第５図においては、誘電体電極６
はステンレス鋼管から成る管状の接地電極３内に
挿入され、接地電極３の両端部分が管板１３を貫
通して取付けられ、接地電極３と装通筐体１２と
管板１３とによつて形成される空間には筐体１２
の下部の冷却水入口８より冷却水が給水され、筐
体１２の上部の冷却水出口９より冷却水が排水さ
れて、接地電極３が水冷される。誘電体電極６に
は、図示しない交流電源から高圧ブツシング１４
を介し、給電治具７を通して交流高電圧が印加さ
れ、接地電極３との間に無声放電を生ずる。無声
放電によつて発生した熱は前記冷却水によつて除
去され、空隙４および誘電体電極６の温度上昇が
抑えられる。酸素を含むガス、例えば乾燥空気は
被処理ガス入口１０より供給され、放電空隙４を
通過する間にオゾン化され、オゾンガス出口１１
から取出される。

上記の交流高電圧印加による無声放電を用いる
方法では装置が非常に高価となり、さらに放電の
安定化、すなわちアークの移行防止のために誘電
体を用いているので印加電圧を高くできないこと
になり、従つて電極間距離（空隙）を数ミリメー
トルの巾より広くとれば低い印加電圧では放電を
得られず、反応容積の狭小化を余儀なくされるな
ど工業的規模の装置として最適ではない。その上
放電のトリガー電子が大気中の紫外線や宇宙線に
よる電離作用によつて生ずる偶存電子なので電界
強度を大きく取る必要がある。従つて、過電圧に
より局部的に正負電荷が混在する強烈なストリー
マ放電が行なわれ、放電エネルギーの95％近くが
熱となるのでオゾンの生成に適さない状態にな
る。

本発明は、上記の欠点を除去し、取扱いが容易
で反応容積の大きいオゾン発生方法を提供するこ
とを目的とする。

本発明は、オゾン発生装置の主放電電極間隙か
ら誘電体を取除き、電極間の空隙を拡大し、放電
のトリガーとなる初期電子を外部的に供給して、
電極間の全空間に一様なグロー状放電を起こさせ
ることを特徴とする。

以下、本発明によるオゾン発生方法の実施例に
つき、図を参照して説明する。

実施例 １ 第６図は、オゾン発生装置の原理的構成図を示
す。第６図において、金属製の負極（高圧電極）
４１の放電極間に間隔をおいて溝が設けられ、こ
の溝には第７図の部分的断面図に示すワイヤ製の
第３電極４２が中心部に内蔵されたガラス細管４
３が埋設され、第３電極４２はコンデンサ４６を
介して正極４４と同電位に接続されている。負極
４１から空隙４５を隔てて平板の正極（接地電
極）４４が設けられている。パルス発生器４７よ
り負極（高圧電極）４１に負極性のインパルスが
印加されると被処理ガスが通流する負極４１と正
極４４との間の電圧の上昇に伴つて、まず第３電
極４２と負極４１との間で予備放電が始まり、負
極４１の近傍は電子富化の状態となり、さらに電
圧が上昇すると負極４１と正極４４との間で主放
電を生ずる。この主放電は前記の第３電極４２に
よる予備放電のタイミングがコンデンサ４６によ
りコントロールされているために、極めて一様な
グロー状の放電となる。この場合、被処理ガスは
通常の乾燥空気よりも放電集中を防ぐ効果を有す
るとされるHeとHeの働きを助長するN₂、CO₂と
O₂の混合ガスを流す方がグロー状放電からアー
クへの激しい移行を防ぐために好ましい。また、
負極４１側を接地する場合は正極４４が高圧とな
り、パルス発生器４７より正極性のインパルスが
印加されることは勿論である。

実施例 ２ 第８図は、上記実施例１の予備放電に代えて強
い紫外線のインパルス的な照射によるオゾン発生
装置の原理的構成図である。第８図において、紫
外線発生器６９から照射される紫外線の通過を容
易にする例えば金属網で作られた負極６１が設け
られて接地され、負極６１に相対して空隙６５を
隔てて正極６４が設けられパルス発生器６７に接
続されている。この装置において、負極６１と正
極６４との間にインパルス電圧を印加し、この電
圧の立上りに同期させて、紫外線発生器６９から
空〓６５に波長2000Å以下の強烈な紫外線６８が
予備放電を目的としてインパルス的に照射され、
この後主電極間の電圧が充分立上り、空隙６５に
一様なグロー放電を生じ、空隙６５を通流する酸
素を含む被処理ガスのオゾン化が行なわれる。こ
の装置において紫外線の代りに放射線の照射によ
つて同様に被処理ガスのオゾン化が可能である。
また、紫外線発生器が金属電極の側面に設けられ
ても初期電子を供給することができる。

本発明において、予備放電または紫外線照射の
時点から主放電までの時間は、アークの出ないグ
ロー状放電を得るために非常に重要なパラメータ
である。安定したグロー状放電を得るには、初期
電子の供給量によつても異なるが、この時間間隔
が数マイクロ秒以下となるようにインパルス波形
を調整する必要がある。

本発明によれば誘電体が主電極間に介在しない
ので、高電圧の印加が可能であり、主電極間の空
隙を無声放電の場合の10倍以上、すなわち、５cm
程度とすることが可能となり、大反応容積が得ら
れる。初期電子の供給により電極間空隙の大きさ
に比して非常に低い電極間電圧、例えば空隙２cm
に対して17kVでグロー放電が得られることにな
り、従来の偶存電子に頼る場合の空隙２cmに対し
60kVを印加してアーク放電を招くような虞がな
い。しかも予備放電あるいは紫外線照射等により
初期電子を豊富に供給して装置を動かすことがで
き、かつ、安定なグロー状放電が得られる。この
ためオゾン発生装置として簡単で、大反応容積、
低電圧駆動、高効率のオゾン発生等従来の無声放
電による装置に優る性能を具備した高収率のオゾ
ン発生方法を提供することができる。なお、以上
の実施例の説明では、高電圧の印加を直流印加で
説明したが、第３電極を両電極側に設けることに
より交流印加でも実施可能であることはいうまで
もない。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は、従来のオゾン発生装置
の原理的構成図、第４図は、従来のオゾン発生装
置の誘電体電極の破砕断面図、第５図は従来のオ
ゾン発生装置の破砕断面図、第６図は本発明によ
るオゾン発生装置の実施例１の原理的構成図、第
７図は、実施例１の第３電極の部分断面図、第８
図は、本発明による実施例２の原理的構成図であ
る。 ４１，６１……負極、４２……第３電極、４
４，６４……正極、４５，６５……空隙、４７，
６７……パルス発生器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 対向して配置された主電極間にパルス状電圧
   を印加してグロー状放電を生ぜしめ、該電極間隔
   に酸素を含むガスを通流してオゾンを発生させる
   方法において、前記対向して配置された主電極間
   の電圧立上りに同期させて、第三電極より初期電
   子を供給して予備放電を行わせるようにしたこと
   を特徴とするオゾン発生方法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の方法において、
   初期電子の供給は、一方の主電極表面近傍に設け
   られた複数個の溝に埋設された電気絶縁性管状第
   三電極に、結合コンデンサを介して主電極間電圧
   を分圧供給するようにしたことを特徴とするオゾ
   ン発生方法。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の方法において、
   第三電極をメツシユ状電極とし、該第三電極の背
   後に設けた紫外線発生器により、主電極間電圧立
   上りに同期させて紫外線をパルス的に照射して予
   備放電を行わせるようにしたことを特徴とするオ
   ゾン発生方法。