(57)【要約】【課題】放電空間中での光の伝播を防止し、放電空間中でのオゾン化ガスの光による分解を抑制する技術を提供すること。また、できるだけオゾン濃度が高いオゾン化ガスを得る技術を提供すること。【解決手段】対向して配置された電極、それら電極の対向する表面の少なくとも一方に誘電体を配置した構成で、前記電極間に交流高電圧を印加して前記電極間で形成された空間に放電を発生させ、前記放電空間中に酸素を含む原料ガスを供給し、オゾン化ガスを発生させるオゾン発生管と、このオゾン発生管を内蔵する筐体とを備えたオゾン発生装置において、前記放電空間に面した誘電体あるいは金属電極表面の少なくとも一方に光反射防止層を配置する。【選択図】        図１
2005206435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向するように配置された二つの電極、それら電極の対向する表面の少なくとも一方に誘電体を配置し、前記誘電体、金属電極表面あるいはそれら両方の対向する表面に光反射防止層を設けた対向電極を備えたオゾン発生管を作製し、前記電極間に交流高電圧を印加して前記電極間で放電を発生させると共に前記放電空間中に酸素を含む原料ガスを供給することを特徴とするオゾン化ガスの生成方法。
【請求項２】
互いに対向するように配置された二つの電極およびそれら電極の対向する表面の少なくとも一方に誘電体を配置した構成で、前記電極間に交流高電圧を印加して前記電極間で形成された空間に放電を発生させ、前記放電空間中に酸素を含む原料ガスを供給し、オゾン化ガスを発生させるオゾン発生管において、前記放電空間に面した誘電体あるいは金属電極表面の少なくとも一方に光反射防止層を配置することを特徴とするオゾン発生管。
【請求項３】
互いに対向するように配置された二つの電極およびそれら電極の対向する表面の少なくとも一方に誘電体を配置した構成で、前記電極間に交流高電圧を印加して前記電極間で形成された空間に放電を発生させ、前記放電空間中に酸素を含む原料ガスを供給し、オゾン化ガスを発生させるオゾン発生管と、このオゾン発生管を内蔵する筐体とを備えたオゾン発生装置において、前記放電空間に面した誘電体あるいは金属電極表面の少なくとも一方に光反射防止層を配置することを特徴とするオゾン発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生成されたオゾン化ガスの光、その中でも紫外線による分解を抑制することができるオゾンの生成方法に関する。さらに、放電空間中で 生成されたオゾン化ガスが放電空間中で分解されることを抑制することができるオゾン管に関する。また、そのオゾン発生管を備えるオゾン発生装置であって、上下水処理、パルプ漂白処理、殺菌処理などに用いることができるオゾン発生装置に関する。とくに、放電空間中で生成されたオゾン化ガスの光、その中でも紫外線による分解を抑制することができるオゾン発生管およびそのオゾン発生管を備えるオゾン発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
オゾンは、殺菌処理、漂白処理などに使用され、その有効性が認められてから、効率的にオゾンを得るよう、その製造技術に検討が加えられていた。たとえば、オゾン発生管においての電極の材料や構造、対向電極間の空間など、あるいはそのオゾン発生管を備えたオゾン発生装置などに関する数多くの研究結果が報告されている。
【０００３】
従来から知られているオゾン発生管の一例を図４（ａ）、（ｂ）に示す。
図４（ａ）において、オゾン発生管は、耐オゾン性の高いステンレス鋼で作られた円筒状の接地電極１と、該円筒接地電極１の内周面にライニングしたガラスなどの誘電体層３と、その内側に放電空間６を介して円筒接地電極１に同心配置した中空円筒形のステンレス鋼製高電圧電極２とからなる構成である。
図４（ｂ）において、オゾン発生管は、耐オゾン性の高いステンレス鋼で作られた円筒状の接地電極１と、その内側に放電空間６を介して、ガラスなどの誘電体層３を外周面にライニングした中空円筒形のステンレス鋼製高電圧電極２を上記円筒接地電極１内に同心配置した構成である（たとえば特許文献１を参照）。
かかる構成で、オゾン発生管の円筒高電圧電極２と円筒接地電極１との間に交流高電圧を印加した上で、オゾン発生管に供給された酸素を含んだ原料ガス４は、円筒高電圧電極２と円筒接地電極１との間の放電空間６中で、下記の反応によりオゾン化ガス７を生成する。
【０００４】
O2 + e  →  O + O + e
O2 + O + M → O3 + M   
なお、式中Ｍは第三体を意味し、具体的にはＡｒ、Ｈｅ、Ｎ２等が挙げられる。
【０００５】
図５は図４（ａ）、（ｂ）で示した円筒型の対向電極に対して、平板型の対向電極を示したものである（たとえば特許文献２を参照）。図５でのオゾン発生管は、電極形状は異なるが電極に関する基本的構造は同じであり、放電空間内でのオゾン化ガスの挙動も図４と同じことが言える。
すなわち、図５において、このオゾン発生管は、耐オゾン性の高いステンレス鋼で作られた二つの平板電極１０により対向電極を構成し、平板電極１０の一方の対向面には誘電体３が設けられている。
オゾン発生管の二つの平板電極１０間に交流高電圧を印加した上で、オゾン発生管に供給された酸素を含んだ原料ガス４は二つの平板電極１０間の放電空間６中で、上記の反応によりオゾン化ガス７を生成する。
また、図には示していないが、高電圧電極、接地電極の両側に誘電体を配置して、放電空間を生成しているものも、同様のことがいえる。
【０００６】
【特許文献１】特開昭５２−１４３９９３号公報
【特許文献２】特開昭５３−１３１２９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
オゾンは、殺菌処理、漂白処理などに使用されるのであるが、オゾン濃度が高いオゾン化ガスを使用すればそれだけ有利であるから、できるだけオゾン濃度が高いオゾン化ガスを得る技術が求められている。
本発明者らは、オゾン濃度が高いオゾン化ガスを得るべく工夫する最中、オゾン化ガスの分解に着目した。すなわち、オゾン化ガスの一部は紫外光等により分解され、酸素分子に戻ることが知られている。その反応は次式のとおりである。
【０００８】
O3 + hν →  O2 + O
一方、電極間に交流高電圧が印加され、放電により生じた放電光は放電空間６内をあらゆる方向に進んでいくことになるので、オゾン発生管内の放電空間中で 生成されたオゾン化ガスの一部は放電光の紫外光等により分解され、酸素分子に戻ることが考えられる。とくに、誘電体３を構成する材料が光反射性を有している場合には、放電光は誘電体表面あるいはその内部で反射し、放電空間６中を伝播することとなり、放電空間中に存在する生成されたオゾン化ガスは放電光の紫外光等により分解され、酸素分子に戻ってしまう不安がある。放電空間６に接して存在する誘電体３としてガラスが多用され、しかもガラスはある程度の光反射率があるので、放電空間６内を放電光はあらゆる方向に進み、生成されたオゾン化ガスは放電光の紫外光等により分解され、酸素分子に戻ってしまう恐れがある。
このようにオゾン発生管内で製造されたオゾンは、そのオゾン発生管内で放電光により分解されてしまう。ところが、従来の技術では放電空間６中での光の伝播を防止するような構成は施されていなかった。
そこで、本発明の課題は放電空間中での放電光、とくに紫外光の伝播を防止する技術を提供することにある。また、できるだけオゾン濃度が高いオゾン化ガスを得る技術を提供することでもある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記問題点を解決するために、本発明ではつぎのような工夫を施した。
対向して配置された電極の少なくとも一方に誘電体を配置した構成で、前記電極間に交流高電圧を印加して、前記電極で 生成された空間に放電を発生させ、前記空間中に酸素を含む原料ガスを供給し,オゾン化ガスを発生させるオゾン発生装置において、前記放電空間内に面した誘電体あるいは金属電極表面の少なくとも一方に光反射防止作用を持たせ、とくに紫外光の放電空間内の伝播を防止する。
【００１０】
すなわち、本発明の請求項１に係る発明は、互いに対向するように配置された二つの電極、それら電極の対向する表面の少なくとも一方に誘電体を配置し、前記誘電体、金属電極表面あるいはそれら両方の対向する表面に光反射防止層を設けた対向電極を備えたオゾン発生管を作製し、前記電極間に交流高電圧を印加して前記電極間で放電を発生させると共に前記放電空間中に酸素を含む原料ガスを供給することを特徴とするオゾン化ガスの生成方法である。
請求項２に係る発明は、互いに対向するように配置された二つの電極およびそれら電極の対向する表面の少なくとも一方に誘電体を配置した構成で、前記電極間に交流高電圧を印加して前記電極間で 生成された空間に放電を発生させ、前記放電空間中に酸素を含む原料ガスを供給し、オゾン化ガスを発生させるオゾン発生管において、前記放電空間に面した誘電体、金属電極表面あるいはそれら両方の表面に光反射防止層を配置することを特徴とする。
請求項３に係る発明は、互いに対向するように配置された二つの電極およびそれら電極の対向する表面の少なくとも一方に誘電体を配置した構成で、前記電極間に交流高電圧を印加して前記電極間で 生成された空間に放電を発生させ、前記放電空間中に酸素を含む原料ガスを供給し、オゾン化ガスを発生させるオゾン発生管と、このオゾン発生管を内蔵する筐体とを備えたオゾン発生装置において、前記放電空間に面した誘電体、金属電極表面あるいはそれら両方の表面に光反射防止層を配置することを特徴とする。
【００１１】
さらに本発明は、互いに対向するように配置された二つの電極、それら電極の対向する表面の少なくとも一方に誘電体を配置し、前記誘電体、金属電極表面あるいはそれら両方の対向する表面に光反射防止層を設けた対向電極を備えたオゾン発生管と、このオゾン発生管を内蔵する筐体とを備えたオゾン発生装置を作製し、前記電極間に交流高電圧を印加して前記電極間で放電を発生させると共に前記放電空間中に酸素を含む原料ガスを供給することを特徴とするオゾン化ガスの生成方法であり、前記オゾン発生管あるいはオゾン発生装置を冷却することを特徴とするオゾン化ガスの生成方法でもある。
【００１２】
上記光反射防止層としては、放電光とくに紫外光の反射を防止できる機能を有する層であればとくに制限されないのであるが、放電光とくに紫外光を吸収する層であることが好ましい。たとえば、紫外光を吸収することができる顔料、とくに無機顔料自体からなる層、あるいはその顔料をバインダーで結着した層やその顔料を含むガラスあるいはセラミックスからなる層が好ましい。本発明では、誘電体の表面に光反射防止層を設けることが好ましいが、電極表面に光反射防止層を設けてもよい。また、誘電体自体に光反射防止機能を持たせてもよい。上記機能を有する層を形成する手段は一般的な方法を用いればよい。
【００１３】
本発明で言うオゾン化ガス発生管の構成要素である、対向電極としては、円筒状電極、平板電極など、一般的なものを選んで使用することができる。また、電極表面に設けられる誘電体などもとくに制限されるものではない。さらに、オゾン発生管、それを内蔵する筐体や対向電極間に印加する交流高電圧電源なども一般的なものを使用することができる。
オゾン発生管に供給されるオゾン生成のための原料ガスは酸素を含むガスであればとくに制限されない。具体的には、空気、純酸素、純酸素に窒素、Ａｒ，Ｈｅなどを混入させた混合ガスなどを挙げることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、オゾン発生管内の放電空間では、放電によって生じた放電光の伝播が抑制され、放電空間中で生成されたオゾンの分解を抑制することができる。これによってオゾン発生装置のオゾン生成特性を向上させることが可能となり、オゾン濃度の高いオゾン化ガスを製造することを可能とする。
【発明の実施の形態】
【００１５】
以下、図を用いて本発明を詳しく説明する。
図１は本発明のオゾン発生管の対向電極の一例を示す。
図１（ａ）では、オゾン発生管の対向電極は、円筒接地電極１の放電空間６側に、表面に反射防止膜８を配置した誘電体３を配置し、放電空間６を介して円筒高電圧電極２を同心状に設置した構成である。
前記円筒接地電極と円筒高電圧電極間に交流高電圧を印加して前記電極間で 生成された空間に放電を発生させる。オゾン発生管内に供給される原料ガスは放電空間６内で放電処理され、オゾン化ガスが生成される。
【００１６】
オゾン発生管の前記放電空間に面した誘電体、金属電極表面あるいはそれら両方の表面に光反射防止層８を配置することができる。反射防止層８は、例えば青色を呈する紫外光を吸収する顔料を含むガラス、セラミックスが良く、より好ましくは黒あるいはダークグレー等の可視光や紫外光を吸収する顔料を含む、ガラスあるいはセラミッスクスなどである。なお、上記誘電体として、上記顔料を含むガラスを使用しても良い。この場合には誘電体は誘電体と反射防止層との二つの役割を担うことになる。
【００１７】
図３は本発明のオゾン発生管の対向電極の一部の拡大図を示す。
放電空間６中の放電により生じた放電光１６は、放電柱（ストリーマ）１５を中心に四方八方へ放出される。原料ガス４の流路方向に対し平行ではない方向に進む放電光は、放電空間６に面した円筒接地電極１の誘電体３の面と円筒高電圧電極２の放電空間６に接する面に入射する。誘電体３の放電空間面側には、反射防止膜８が施されており、照射された光は反射防止膜８により吸収される（反射を抑制）。これにより放電空間中への放電光の伝播を抑制し、放電空間６で生成されたオゾン化ガスの分解を抑制することができる。円筒高電圧電極２の表面にも同様に反射防止膜（図示していない）を生成することにより、放電空間６に接する面全体が反射防止機能を持つこととなり、放電空間６中へのオゾン分解を促進する光の伝播を抑制し、オゾン発生特性を向上させることができる。
【００１８】
図１（ｂ）は本発明のオゾン発生管の対向電極の上記と異なる例を示す。
図１（ｂ）では、オゾン発生管の対向電極は、円筒接地電極１と、その放電空間６側に放電空間６を介して反射防止膜８が配置された誘電体３にて円筒高電圧電極２を包むように配置し、しかも円筒高電圧電極２を円筒接地電極１と同心状に設置した構成である。
前記円筒接地電極と円筒高電圧電極間に交流高電圧を印加して前記電極間で生成された空間に放電を発生させる。オゾン発生管内に供給される原料ガスは放電空間６内で放電処理され、オゾン化ガスが生成される。
図１（ｂ）でも、放電空間６に面した反射防止膜８を生成することにより、オゾン分解を促進する光の伝播を抑制し、オゾン発生特性を向上させることができる。
【００１９】
図２は、図１とは異なる本発明のオゾン発生管の対向電極を示す。
図２でのオゾン発生管は、電極形状は異なるが電極に関する基本的構造は同じであり、放電空間内でのオゾン化ガスの挙動としても図１と同じことが言える。
【００２０】
すなわち、図２において、耐オゾン性の高いステンレス鋼で作られた二つの平板電極１０により対向電極を構成し、平板電極１０の一方の対向面には反射防止膜８が配置された誘電体３が設けられている。オゾン発生管の二つの平板電極１０間に交流高電圧電源５にて交流高電圧を印加した上で、オゾン発生管に供給された酸素を含んだ原料ガス４は二つの平板電極１０間の放電空間６中で、上記の反応によりオゾン化ガス７を生成する。放電光は反射防止膜８により吸収され、放電空間を伝播することがなく、この生成されたオゾン化ガスは、上記と同様に放電空間内で放電光の紫外光等により分解されることがない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（ａ）は本発明のオゾン発生管の対向電極の一例の横断面略図を示す。        （ｂ）は本発明のオゾン発生管の対向電極の上記と異なる例の横断面図を示す。
【図２】本発明のオゾン発生管の対向電極の上記と異なる例の横断面略図を示す。
【図３】本発明のオゾン発生管の対向電極の一部の拡大図を示す。
【図４】（ａ）は従来のオゾン発生管の対向電極の一例の横断面略図を示す。  （ｂ）は従来のオゾン発生管の対向電極の上記と異なる例の横断面略図を示す。
【図５】従来のオゾン発生管の対向電極の上記と異なる例の横断面略図を示す。
【符号の説明】
【００２２】
１．円筒接地電極
２．円筒高電圧電極
３．誘電体
４．原料ガス
５．交流高電圧電源
６．放電空間
７．オゾン化ガス
７．反射防止層
１０．平板電極
１５．放電柱（ストリーマ）
１６．放電光
【図１】
2005206435.tif 000003
【図２】
2005206435.tif 000004
【図３】
2005206435.tif 000005
【図４】
2005206435.tif 000006
【図５】
2005206435.tif 000007