(57)【要約】【課題】放電電極上にシリコン酸化物からなる複数の突起を形成することで、無声放電の効果を高め、オゾン生成効率を高めることができるオゾン発生器を提供する。【解決手段】シリコーン雰囲気発生器２０で、通風管２２を通じて外部から導入されたエアによりシリコーンオイル２５が曝気され、蒸発したシリコーンとエアとが混合される。このシリコーン雰囲気は、通風管２３およびチューブ１５を介してオゾン発生器１０のエア供給口６から放電室５内に導入される。一方、オゾン発生器１０の放電電極２に約６０００Ｖの交流高電圧が印加されることで、誘導電極３との間で無声放電が発生する。そして、エア供給口６から導入されたシリコーン雰囲気がエア排出口７に達するまでの間、無声放電下に曝されることで、放電電極２を保護コーティングする部分の誘電体４上に、シリコン酸化物による複数の突起８が形成される。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体の片面に放電電極を設け、当該放電電極に対向して誘電体の他方の片面もしくは誘電体内部に誘導電極を配置してなり、両電極間に交流高電圧が印加される電極基板と、当該電極基板の前記放電電極側に形成され、前記放電電極に沿ってエアの流路が形成されるようにエア供給口とエア排出口とが開口された放電室とを備え、
前記エア供給口から前記放電室内にエアが導入され、前記電極基板に交流高電圧が印加されることで発生したオゾンを含む雰囲気を前記エア排出口から排出するオゾン発生器であって、
前記放電電極を誘電体からなる保護層で被覆するとともに、保護層の表面上にシリコン酸化物からなる突起を形成したことを特徴とするオゾン発生器。
【請求項２】
前記エア供給口には、シリコーンを含む雰囲気を発生するシリコーン雰囲気発生器が接続され、前記放電室内にシリコーンを含む雰囲気が導入された場合に、前記電極基板に交流高電圧が印加されることで、前記放電電極の保護層の表面上に前記突起が形成されることを特徴とする請求項１に記載のオゾン発生器。
【請求項３】
前記エア供給口に接続される前記シリコーン雰囲気発生器は、内部に収容されたシリコーンオイルと、外部からエアを導入するため一端が外部と連通し、他端が前記シリコーンオイル中に没入された筒状のエア導入部と、前記エア供給口に接続するため、上部に開口されたエア排出部とを備え、
前記エア導入部からエアが導入され、当該エアにより前記シリコーンオイルが曝気されることで、前記エア排出部から排出される雰囲気がシリコーンを含むことを特徴とする請求項２に記載のオゾン発生器。
【請求項４】
前記エア供給口と前記電極基板との間に、前記放電電極の保護層の表面上にシリコン酸化物からなる突起を形成するのに必要な量の高粘度のシリコーン含有物を配置したことを特徴とする請求項１に記載のオゾン発生器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オゾンを発生するオゾン発生器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８，図９を参照して、従来のオゾン発生器について説明する。図８は、従来のオゾン発生器１００の構造を示す断面図である。図９は、従来のオゾン発生器１００におけるオゾン濃度と予備運転時間との関係を示すグラフである。図８に示すように、従来のオゾン発生器１００は、接地された平板状の誘導電極１０３の表面がセラミックス等の誘電体１０４で保護コーティングされ、その片面側に、同様に誘電体１０４で薄膜コーティングされた放電電極１０２を設けた電極基板１０１と、オゾン発生器１００の筐体の内部を構成し、その一壁面に、放電電極１０２が設けられた面側が内側を向くように電極基板１０１が固定された放電室１０５とで構成されている。そして、この放電室１０５には、電極基板１０１の一端側付近の筐体壁面に設けられたエア供給口１０６と、放電電極１０２を挟んでエア供給口１０６と対向する位置の筐体壁面に設けられたエア排出口１０７とが開口されており、放電室１０５において、エア供給口１０６から導入され、電極基板１０１上の放電電極１０２付近を通過し、エア排出口１０７から排出されるエアの流路が形成されるように構成されている。
【０００３】
この従来のオゾン発生器１００では、放電電極１０２に、例えば約６０００Ｖの交流高電圧が印加されることで、放電電極１０２と誘導電極１０３との間に無数の断続的なマイクロ放電、いわゆる無声放電が発生される。そして、エア供給口１０６から導入されたエアがこの無声放電中を通過する際にエアに含まれる酸素がオゾン化されるので、エア排出口１０７から排出される雰囲気中にオゾンを含むことが可能となる。そして、オゾン発生器１００は、使用前にあらかじめ予備運転が行われ、所望のオゾン濃度（例えば４０００ｐｐｍ）が得られるようになってから出荷される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のオゾン発生器１００では、図９に示すように、毎分約２リットルのエアをエア供給口１０６から導入した場合、エア排出口１０７から排出されるオゾンを含む雰囲気（以下、「オゾン雰囲気」という。）中のオゾン濃度がオゾン発生器としての利用に必要な約４０００ｐｐｍに達するまで、約２０時間の予備運転時間が必要となるという問題があった。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、放電電極上にシリコン酸化物からなる複数の突起を形成することで、無声放電の効果を高め、オゾン生成効率を高めることができるオゾン発生器を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明のオゾン発生器は、誘電体の片面に放電電極を設け、当該放電電極に対向して誘電体の他方の片面もしくは誘電体内部に誘導電極を配置してなり、両電極間に交流高電圧が印加される電極基板と、当該電極基板の前記放電電極側に形成され、前記放電電極に沿ってエアの流路が形成されるようにエア供給口とエア排出口とが開口された放電室とを備え、前記エア供給口から前記放電室内にエアが導入され、前記電極基板に交流高電圧が印加されることで発生したオゾンを含む雰囲気を前記エア排出口から排出するオゾン発生器であって、前記放電電極を誘電体からなる保護層で被覆するとともに、保護層の表面上にシリコン酸化物からなる突起を形成したことを特徴とする。
【０００７】
この構成のオゾン発生器では、放電電極を誘電体からなる保護層で被覆するとともに、保護層の表面上にシリコン酸化物からなる突起を形成したから、この突起により無声放電が促進され、オゾン生成効率を高めることができる。
【０００８】
また、請求項２に係る発明のオゾン発生器は、請求項１に記載の発明の構成において、前記エア供給口には、シリコーンを含む雰囲気を発生するシリコーン雰囲気発生器が接続され、前記放電室内にシリコーンを含む雰囲気が導入された場合に、前記電極基板に交流高電圧が印加されることで、前記放電電極の保護層の表面上に前記突起が形成されることを特徴とする。
【０００９】
この構成のオゾン発生器では、請求項１に係る発明の作用に加え、エア供給口に接続したシリコーン雰囲気発生器から放電室内にシリコーンを含む雰囲気が導入された場合に、電極基板に交流高電圧を印加して、放電電極の保護層の表面上にシリコン酸化物からなる突起を短時間で形成することができる。
【００１０】
また、請求項３に係る発明のオゾン発生器は、請求項２に記載の発明の構成において、前記エア供給口に接続される前記シリコーン雰囲気発生器は、内部に収容されたシリコーンオイルと、外部からエアを導入するため一端が外部と連通し、他端が前記シリコーンオイル中に没入された筒状のエア導入部と、前記エア供給口に接続するため、上部に開口されたエア排出部とを備え、前記エア導入部からエアが導入され、当該エアにより前記シリコーンオイルが曝気されることで、前記エア排出部から排出される雰囲気がシリコーンを含むことを特徴とする。
【００１１】
この構成のオゾン発生器では、請求項２に係る発明の作用に加え、エア供給口に接続されるシリコーン雰囲気発生器の内部に収容されたシリコーンオイルがエアにより曝気されることで、エア排出部から排出される雰囲気がシリコーンを含むから、シリコーンを含む雰囲気を放電室内に安定して供給することができる。
【００１２】
また、請求項４に係る発明のオゾン発生器は、請求項１に記載の発明の構成において、前記エア供給口と前記電極基板との間に、前記放電電極の保護層の表面上にシリコン酸化物からなる突起を形成するのに必要な量の高粘度のシリコーン含有物を配置したことを特徴とする。
【００１３】
この構成のオゾン発生器では、請求項１に係る発明の作用に加え、エア供給口と電極基板との間に、高粘度のシリコーン含有物を配置したから、シリコーン含有物から揮散するシリコーンにより、電極基板に交流高電圧を印加して、放電電極の保護層の表面上にシリコン酸化物からなる突起を短時間で形成することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化したオゾン発生器の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、本実施の形態のオゾン発生器１０の構造について説明する。図１は、オゾン発生器１０およびシリコーン雰囲気発生器２０の構造を示す断面図である。
【００１５】
図１に示すように、オゾン発生器１０は、例えば硬質塩化ビニル製の筐体の内部に形成された放電室５の底面に電極基板１が配置され、上部壁面には、筐体の外部と連通するエア供給口６とエア排出口７とが設けられている。放電室５は約９５×９５ｍｍの平板状の電極基板１が納まるように、平面視、電極基板１とほぼ同寸法の略方形をなし、この放電室５を電極基板１の平面方向と直交する方向に複数の長方形の区画に仕切るリブ（図示外）が設けられている。各区画はその長手方向が同一方向に整列され、すべての区画が直列に接続されるように交互に、その長手方向の一端において隣り合わせた区画と連通されている。そして、エア供給口６は、直列に接続された区画からなる通路の一端側において、また、エア排出口７はその他端側において、それぞれオゾン発生器１０の外部に対し連通されている。
【００１６】
電極基板１は、セラミックス等の誘電体４で保護コーティングされた平板状の誘導電極３の上面側に、上記区画からなる通路に沿って、例えば金ペースト等が印刷・焼成された放電電極２が設けられており、その表面を誘電体４で薄膜コーティングされている。そして、誘導電極３は接地され、放電電極２には交流高電圧が印加されるようになっている。
【００１７】
また、このオゾン発生器１０には、シリコーン雰囲気発生器２０が接続されている。シリコーン雰囲気発生器２０は、透明な強化ガラス等の瓶２１内にシリコーンオイル２５（一例として、ＧＥ東芝シリコーン株式会社製シリコーンオイル・ＴＳＦ４５１−１０）が収容され、瓶２１の口がゴムキャップ２４で密栓された構成となっている。ゴムキャップ２４には瓶２１の内部と外部とを連通するように２つの貫通孔が穿通されており、この貫通孔のそれぞれに筒状の通風管２２，２３が嵌合している。通風管２２の一端はシリコーン雰囲気発生器２０の外部に露出され、他端はシリコーンオイル２５に没入されており、通風管２２を通って瓶２１内に導入されたエアによりシリコーンオイル２５が曝気されるようになっている。また、通風管２３の一端は瓶２１内に挿入され、他端はシリコーンを含むエアがシリコーン雰囲気発生器２０から排出されるように外部に露出されている。そして、シリコーン雰囲気発生器２０の通風管２３と、オゾン発生器１０のエア供給口６とがチューブ１５によって接続されている。尚、通風管２２が、本発明における「エア導入部」であり、通風管２３が、本発明における「エア排出部」である。
【００１８】
また、図示しないが、オゾン発生器１０の筐体の下部にはヒートシンクが設けられており、オゾン発生器１０が空冷されるようになっている。これは、オゾン発生器１０の温度が高くなると、オゾン発生器１０が生成するオゾンの分解が早められ、生成効率が低下するのを防止するためである。
【００１９】
次に、図１〜図５を参照して、オゾン発生器１０の使用前に行われる予備運転の動作について説明する。図２は、放電電極２の近傍を拡大した断面図である。図３は、放電電極２上に形成された突起８の電子顕微鏡写真である。図４は、放電電極２上に形成された突起８の一部を拡大した電子顕微鏡写真である。図５は、オゾン発生器１０におけるオゾン濃度と予備運転時間との関係を示すグラフである。
【００２０】
シリコーン雰囲気発生器２０に、その通風管２２を通じて外部からエアが導入されると、シリコーンオイル２５の下層付近で上方にあがろうとするエアによりシリコーンオイル２５が曝気される。これにより、蒸発したシリコーンとエアとが混合される。このシリコーンを含む雰囲気（以下、「シリコーン雰囲気」という。）は、通風管２３およびチューブ１５を介してオゾン発生器１０のエア供給口６から放電室５内に導入される。
【００２１】
一方、オゾン発生器１０の電極基板１に約６０００Ｖの交流高電圧が印加されることで、放電電極２と誘導電極３との間で無声放電が発生する。そして、エア供給口６から導入されたシリコーン雰囲気が、リブ（図示外）で仕切られた放電室５内の区画からなる通路を通過してエア排出口７に達するまでの間、無声放電下に曝される。このとき、図２に示すように、放電電極２を保護コーティングする部分の誘電体４上に、シリコン酸化物（シリカ）による複数の突起８が形成される。
【００２２】
この突起８は約１〜５μｍの微細な突起であり、図３の電子顕微鏡写真に示すように、無声放電にともなって、放電電極２を保護コーティングする部分の誘電体４の表面上に複数、凸状に形成される。また、図４の電子顕微鏡写真に示すように、突起８は、その先端が先細った尖形形状となっている。さらに、突起８は無声放電のエネルギによってシリコーンが酸化して核を成し、雰囲気中のシリコーンを取込んで成長することで、形成される。
【００２３】
これら複数の突起８は、１〜３時間程度のオゾン発生器１０の予備運転によって形成される。図５に示すように、毎分約２リットルのシリコーン雰囲気をエア供給口６から導入した場合、エア排出口７から排出されるオゾン雰囲気中のオゾン濃度が１〜２時間程で約４０００ｐｐｍに達する。そして、約３時間経過後からは安定して約４０００ｐｐｍのオゾン濃度を得ることができるようになる。このように、突起８の形成、すなわちエージングは、約１〜３時間のオゾン発生器１０の予備運転によって行われる。
【００２４】
そして、突起８が形成されることによって、突起８が、いわゆる放電針の役目を果たすようになり、放電電極２から誘導電極３への無声放電が安定して行われるようになる。また、形成された突起８は崩壊されにくいので、この突起８を備えたオゾン発生器１０では、エア供給口６から空気または酸素等のエアが導入された場合において、放電電極２に交流高電圧を印加後すぐ（例えば１分程度）に、エア排出口７から排出されるオゾン雰囲気のオゾン濃度が所望の濃度（約４０００ｐｐｍ）となる。従って、オゾン発生器１０の製造時などにおいてあらかじめ突起８の形成を行ってから出荷することで、オゾン発生器１０は安定したオゾンの生成を行うことができる。さらに、シリコーン雰囲気発生器２０を利用することで、この突起８の形成にかかる予備運転時間を短縮することが可能となる。
【００２５】
以上説明したように、オゾン発生器１０では、シリコーン雰囲気発生器２０を利用してシリコーン雰囲気をオゾン発生器１０に導入し、約１〜３時間の予備運転を行うことで、放電電極２を保護コーティングする部分の誘電体４上にシリコン酸化物からなる複数の突起８を形成することができる。この突起８が放電針の役目を果たすので、放電電極２に交流高電圧を印加した場合に発生する無声放電が安定する。従って、オゾン発生器１０のエア供給口６にエアを導入した場合にエア排出口７から排出されるオゾン雰囲気において、短時間で所望のオゾン濃度を得ることができる。
【００２６】
尚、本発明は各種の変形が可能なことはいうまでもない。例えば、図６に示すように、シリコーンを含む雰囲気を発生するシリコーン雰囲気発生器３０の原料シリコーンとして、高粘度のシリコーン含有物３２（一例として、ＧＥ東芝シリコーン株式会社製シリコーンシーラ・トスシール（登録商標）３８１）を利用してもよい。この場合、例えば硬質塩化ビニル製の筐体３１の内部に高粘度のシリコーン含有物３２を配置し、この高粘度のシリコーン含有物３２を挟んでエアの流路が形成されるように、筐体３１の外部と連通するエア供給口３３とエア排出口３４とを設ける。そして、前述と同様にエア供給口３３にエアを導入すると、筐体３１内でエア排出口３４に向かって流路を形成したエアに固体シリコーン含有物３２が曝露される。そして、高粘度のシリコーン含有物３２の表面から蒸発したシリコーンがエアと混合し、シリコーン雰囲気としてエア排出口３４から排出される。このエア排出口３４をオゾン発生器１０のエア供給口６と接続して、本実施の形態と同様にオゾン発生器１０の予備運転を行うことで、シリコン酸化物からなる複数の突起８を放電電極２を保護コーティングする部分の誘電体４上に形成することができる。
【００２７】
また、図７に示すように、オゾン発生器１０の放電室５において、エア供給口６と放電電極２との間の部位に、高粘度のシリコーン含有物４１と、それを配置する配置部４０とを設けてもよい。このようにオゾン発生器１０を構成することで、エア供給口６から導入されるエアがこの配置部４０を通過する際に高粘度のシリコーン含有物４１がエアに曝され、その表面から蒸発したシリコーンがエアと混合される。この状態でオゾン発生器１０の予備運転を行うことで、シリコーン雰囲気が無声放電下に曝露され、シリコン酸化物からなる複数の突起８を、放電電極２を保護コーティングする部分の誘電体４上に形成することができる。尚、この変形例において、オゾン発生器１０は、前述と同様、約１〜３時間の予備運転が行われればよく、配置部４０に配置する高粘度のシリコーン含有物４１の分量は、その予備運転に必要となる分量であればよい。また、配置部４０にシリコーンオイルを注入して、オゾン発生器１０の予備運転を行ってもよい。また、予備運転を行わず、そのまま出荷して、利用者による初回使用時に、前述した突起８の形成が行われるようにしてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明のオゾン発生器では、放電電極を誘電体からなる保護層で被覆するとともに、保護層の表面上にシリコン酸化物からなる突起を形成した。従って、突起が放電針として機能することで、放電電極からの無声放電が行われ易くすることができ、オゾン発生の効率を高めることができる。
【００２９】
また、請求項２に係る発明のオゾン発生器では、請求項１に係る発明の効果に加え、エア供給口に接続したシリコーン雰囲気発生器から放電室内にシリコーンを含む雰囲気が導入された場合に、電極基板に交流高電圧を印加して、放電電極の保護層の表面上にシリコン酸化物からなる突起を短時間で形成することができる。従って、あらかじめ放電電極の保護層の表面上に突起を形成しなくとも、オゾン発生器の組み立て後に突起を形成することができる。
【００３０】
また、請求項３に係る発明のオゾン発生器では、請求項２に係る発明の効果に加え、エア供給口に接続されるシリコーン雰囲気発生器の内部に収容されたシリコーンオイルがエアにより曝気されることで、エア排出部から排出される雰囲気がシリコーンを含むから、シリコーンを含む雰囲気を放電室内に安定して供給することができる。また、雰囲気中に含まれるシリコーンの原料として安価なシリコーンオイルを利用することができ、生産コストの低減を図ることができる。
【００３１】
また、請求項４に係る発明のオゾン発生器では、請求項１に係る発明の効果に加え、エア供給口と電極基板との間に、高粘度のシリコーン含有物を配置したから、シリコーン含有物から揮散するシリコーンにより、電極基板に交流高電圧を印加して、放電電極の保護層の表面上にシリコン酸化物からなる突起を短時間で形成することができる。従って、配置された高粘度のシリコーン含有物がシリコーン雰囲気発生器と同等の機能を果たすので、オゾン発生器の生産工程の簡易化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、オゾン発生器１０およびシリコーン雰囲気発生器２０の構造を示す断面図である。
【図２】図２は、放電電極２の近傍を拡大した断面図である。
【図３】図３は、放電電極２上に形成された突起８の電子顕微鏡写真である。
【図４】図４は、放電電極２上に形成された突起８の一部を拡大した電子顕微鏡写真である。
【図５】図５は、オゾン発生器１０におけるオゾン濃度と予備運転時間との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、オゾン発生器１０に利用するシリコーン雰囲気発生器の変形例を示す図である。
【図７】図７は、オゾン発生器１０の変形例を示す図である。
【図８】図８は、従来のオゾン発生器１００の構造を示す断面図である。
【図９】図９は、従来のオゾン発生器１００におけるオゾン濃度と予備運転時間との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１　　　電極基板
２　　　放電電極
３　　　誘導電極
４　　　誘電体
５　　　放電室
６　　　エア供給口
７　　　エア排出口
８　　　突起
１０　　　オゾン発生器
２０　　　シリコーン雰囲気発生器
２２，２３　通風管
２５　　　シリコーンオイル
４１　　　高粘度のシリコーン含有物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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