(57)【要約】【課題】  オゾンの生成において、オゾン生成に伴う副産物を抑制するとともに、オゾンの生成効率を向上させて、オゾン生成に必要となるエネルギーの低減を課題とする。【解決手段】  電極間に高電圧を印加してオゾンを生成する無声放電によるオゾン生成装置であって、電極にオゾン生成を促進する触媒を配設した触媒電極式オゾン発生装置であって、オゾン生成に過剰なエネルギーを吸収してオゾン生成を促進する触媒と、該触媒を表面に有する電極と、導入した酸素へ該電極により放電を行うイオン化室と、純酸素もしくは高濃度の酸素を供給する酸素供給手段と、により構成され、放電後の酸素を第三物質を含む電極に接触させることによりオゾンを生成する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極間に高電圧を印加してオゾンを生成する無声放電によるオゾン生成装置であって、電極にオゾン生成を促進する触媒を配設した触媒電極式オゾン発生装置であって、オゾン生成に過剰なエネルギーを吸収してオゾン生成を促進する触媒と、該触媒を表面に有する電極と、導入した酸素へ該電極により放電を行うイオン化室と、純酸素もしくは高濃度の酸素を供給する酸素供給手段と、により構成されることを特徴とする触媒電極式オゾン発生装置。
【請求項２】
電極に窒素もしくはアルゴンを吸着させた電極を用い、前記イオン化室に配設して導入された酸素に放電を行うことを特徴とする触媒電極式オゾン発生装置。
【請求項３】
電極もしくは電極の周囲にオゾン生成を促進する触媒を配設する触媒電極式オゾン発生方法であって、純酸素もしくは高濃度の酸素に放電を行い、酸素をイオン化した後に、該酸素ガスを、オゾン生成に過剰なエネルギーを吸収する物質に接触させることを特徴とする触媒電極式オゾン発生方法。
【請求項４】
電極もしくは電極の周囲にオゾン生成を促進する触媒を配設する触媒電極式オゾン発生方法であって、無声放電を行う電極を窒素もしくはアルゴンに曝して、該電極に窒素もしくはアルゴンを吸着させた後に、該電極により純酸素もしくは高濃度の酸素への放電を行うことを特徴とする触媒電極式オゾン発生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、効率的にオゾンを発生させる技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上水道のオゾン処理は広く行われるようになり、下水処理水においても高度処理の要望がたかまっている。オゾン処理において、オゾンはエネルギー多消費型の原材料物質であり、１ｋｇのオゾンを製造するために１３ｋＷｈもの電力を要している。
オゾン発生器の原理としては、空気または酸素ガス中での電気放電および紫外線ランプを用いたものが大部分を占める。そして、電気放電を活用した方式において放電の制御方法が各種考案されてきた。電極形状によりオゾン生成率を向上させる技術も知られている。例えば、高電圧電極を接地電極の反りや曲がりに順応させてオゾン発生効率を向上させるものが知られている（特許文献１を参照）。
【０００３】
また、供給された酸素ガスを解離させ酸素原子を生成する酸素原子発生部６と、この酸素原子発生部より送給される酸素原子を含む第１のガスと、反応ガス入口１より供給される酸素を含む第２のガスとを酸素原子発生部６より高い圧力下で混合して反応させてオゾンを生成するオゾン発生部（スロート３およびディフューザ４）と、酸素原子発生部６の圧力を大気圧以下の所定の低圧力にすると共に、第１のガスを低圧状態のままオゾン発生部に送給する減圧送給手段とを備えた装置を用いてオゾンを発生させる方法も知られている（特許文献２を参照）。
これは、低圧下において酸素分子を解離させて酸素原子を生成した後に、この酸素原子を含むガスに空気を供給してオゾンを生成するものである。
【０００４】
そして、酸素からなる原料ガスに、オゾン濃度の経時的な低下を抑制するべく、オゾン発生装置用放電セルにおいて、電極の表面に１０重量％以上の酸化チタンを含有させた誘電体を積層させるものも知られている（特許文献３を参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１４６６２２号公報
【特許文献２】特開平９−８６９０４号公報
【特許文献３】特開平１１−２１１１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、オゾン発生の技術において、放電部分のメカニズムとオゾン生成のメカニズムについて十分に考慮されたものではない。特に、空気に放電を行う場合には、窒素ガスにも放電が行われ、ＮＯｘなどの副産物が生成するとともに、電力をオゾンの生成に効率的に使用できない。酸素ガスを用いる構成においても、窒素の存在を十分に排除していないものであり、オゾン生成における窒素等の第三物質の作用を十分に認識していないものである。
【０００７】
また、特許文献２に記載された技術においても、オゾン発生のメカニズムを十分に理解したものではない。とくに、特許文献２においては、酸素原子に空気を混合しており、オゾン生成を効率的に行うことが困難になっている。空気は、窒素７８．０９％、酸素２０．９５％のほか、アルゴン・二酸化炭素・ネオン・ヘリウム・クリプトン・キセノンなどを微量に含んでいる。このため、反応系が複雑になるとともに、制御が困難となるものである。さらに、空気はその組成において地域によっても微妙な差異を生じるものである。
そして、特許文献２においては、低圧条件下において酸素原子を発生させるため、酸素原子の供給量を増大させることが困難である。
【０００８】
さらに、特許文献３に記載された技術においては、酸化チタンの放電に伴う光触媒作用によりオゾン分子の励起エネルギーを吸収し、触媒ガスが存在する場合と同様に、原子構造を変えることなく、オゾン分子が基底状態に戻る。この効果により、触媒ガスを全く添加しなくともオゾン濃度の経時的な低下を効果的に抑制するものであり、酸化チタン層の量が重要である。このため、多くの制限を受けるものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
図１は酸素ガスへの放電により発生する物質のエネルギー状態を示す図である。
電気放電による酸素気体中の放電生成物としては、図１に示すように、Ｏ２＋、Ｏ２（Ｗ）、Ｏ（１Ｄ）、Ｏ、Ｏ２（ｂ１Σｇ＋）、Ｏ−、Ｏ２（ａ１Δｇ）、Ｏ２−が揚げられる。この内、オゾンの生成エネルギーに近い生成エネルギーを有するＯ２（ｂ）、Ｏ−、Ｏ２（ａ）等の粒子が主にオゾンの生成に関与すると考えられている。
例えば、Ｏ２（ｂ）の酸素分子よりの生成エネルギーを１．６３、Ｏ２（ａ）の酸素分子よりの生成エネルギーを０．９３、Ｏ−の酸素分子よりの生成エネルギーを、４．０８とすると、Ｏ２（ｂ）とＯ−もしくは、Ｏ２（ａ）とＯ−によりオゾンが生成されると、そのエネルギーは５．７３、５．０１となり、オゾンの生成に必要なエネルギー４．１を上回り、円滑なオゾン生成が阻害されてしまう。
ここで、酸素分子と酸素原子のエネルギーとオゾン分子のエネルギー差を調整する第三の物資として窒素分子等の作用を考え、反応室において窒素分子を接触させることとした。
酸素ガスに放電などによりエネルギーを与え、窒素ガス等の第三に物質を作用させてエネルギーの調節を行い、オゾンを効率的に生成するものである。
【００１０】
【表１】
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【００１１】
表１に示すように、酸素ガスのコロナ開始電圧の傾きが窒素ガスに比べ小さい。また、電子は電離域を出て陽極に向かう際、酸素のような電子付着性を持つ負性気体中では気体分子に付着して負イオンとなり陽極に移動する。
しかし、窒素のような電子付着性のない気体中では負イオンが生成されないため、電化の流れはイオンではなく電子が大半を占めることになる。つまり、電子親和力の差からは窒素を添加しなくても、放電状態に変化がないと考えられる。よって、純酸素ガス中の放電現象においては印加電圧を下げることができ、オゾン収率を改善できる可能性があると考えられる。
【００１２】
そして、放電による酸素原子の生成と第三物質としての窒素の効果によるオゾン生成を個別に発現させ、効率の良い酸素原子生成、オゾン収率の向上を目指すものである。
この酸素原子生成のため放電部に供給するガスとしては純酸素もしくは高濃度の酸素ガスを用いるものである。酸素が高濃度であるほど、放電による酸素へのエネルギー伝達効率が向上する。実施例においては９９．５％酸素ガスを使用した。
そして、放電により酸素原子を生成させた後に、窒素等を吸着させた金属体に接触させることにより、オゾンの生成を効率的に行うものである。
【００１３】
すなわち、酸素へのエネルギー伝達効率を向上させるともに、オゾン生成のためのエネルギー調節を、窒素等の第三物質を用いて行うことを最も主要な特徴とする。
酸素の放電により生成する物質に対して、第三物質として窒素等を作用させて、この窒素のエネルギーの一部を伝達させることにより、イオン化もしくは励起された放電後の酸素ガスのエネルギー状態をオゾン生成のために適した状態に調整したのちに、オゾンを生成するものである。これは、放電時に窒素が存在しないので、放電によるエネルギーが窒素に吸収されることがなく、放電による酸素へのエネルギー伝達効率が向上するとともに、励起された窒素の反応による酸化窒素などの副産物の生成を抑制することができる等の特徴を有するものである。
【００１４】
図２は窒素の吸着とオゾン生成の過程を示す模式図である。
本発明においては、吸着体に吸着した窒素を用いて、オゾンを効率的に生成するものである。吸着体に窒素を供給し、窒素を吸着体に吸着させる。酸素に放電を行った後に、吸着体に供給する。放電により高いエネルギー状態となった酸素原子と酸素分子との反応において、吸着された窒素を用いることにより、オゾンを発生させるものである。吸着した窒素は、オゾンの発生において余剰するエネルギーを吸収するものであり、これによりオゾン生成反応を促進するものである。
窒素を吸着体に吸着させることにより、電極表面上の窒素濃度の制御を容易に行うことができるとともに、オゾン生成反応の制御を簡便に行うことができるものである。
【００１５】
すなわち、請求項１に記載のごとく、電極間に高電圧を印加してオゾンを生成する無声放電によるオゾン生成装置であって、電極にオゾン生成を促進する触媒を配設した触媒電極式オゾン発生装置であって、オゾン生成に過剰なエネルギーを吸収してオゾン生成を促進する触媒と、該触媒を表面に有する電極と、導入した酸素へ該電極により放電を行うイオン化室と、純酸素もしくは高濃度の酸素を供給する酸素供給手段と、により触媒電極式オゾン発生装置を構成する。
【００１６】
請求項２に記載のごとく、電極に窒素もしくはアルゴン等を吸着させた電極を用い前記イオン化室に配設して導入された酸素に放電を行う触媒電極式オゾン発生装置を構成する。
【００１７】
請求項３に記載のごとく、電極もしくは電極の周囲にオゾン生成を促進する触媒を配設する触媒電極式オゾン発生方法であって、純酸素もしくは高濃度の酸素に放電を行い、酸素をイオン化した後に、該酸素ガスを、オゾン生成に過剰なエネルギーを吸収する物質に接触させる触媒電極式オゾン発生方法を用いる。
【００１８】
請求項４に記載のごとく、電極もしくは電極の周囲にオゾン生成を促進する触媒を配設する触媒電極式オゾン発生方法であって、無声放電を行う電極を窒素もしくはアルゴンに曝して、該電極に窒素もしくはアルゴン等を吸着させた後に、該電極により純酸素もしくは高濃度の酸素への放電を行う触媒電極式オゾン発生方法を用いる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の放電により発生した酸素原子を、窒素等を利用して効率的にオゾンを生成するものであり、オゾン生成に必要となるエネルギーに近いエネルギーにより効率的に安定したオゾンを生成できるという利点がある。
さらに、オゾン生成を促進する窒素等を吸着体に保持させた状態で用いるので、オゾン生成反応の制御を容易に行うことが可能となるとともに、生成するオゾン濃度の低減を抑制でき、オゾンの効率的な生成が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明は、実施例１により放電で生成した酸素原子と酸素分子に窒素分子を衝突させることにより、放電により生成した過剰なエネルギーを有する酸素原子のエネルギー状態を、オゾン生成に最適なエネルギー状態にし、オゾン生成に必要となるエネルギーを低減できる現象を確認した。実施例２により放電により生成した酸素原子を酸素分子雰囲気中にて窒素等を吸着した窒素等吸着体である電極表面に衝突させることにより、放電により生成した過剰なエネルギーを有する酸素原子のエネルギー状態を、オゾン生成に最適なエネルギー状態にし、オゾン生成に必要となるエネルギーを低減するという目的を、実現した。
【実施例１】
【００２１】
図３は実験装置の構成を示す図である。
実験装置は酸素ガスボンベ１、ガス流量制御装置２・３、窒素ガスボンベ４、イオン化室５、反応室６、イオン化用高電圧源７、オゾン濃度計８、温度計９により構成される。
酸素ガスボンベ１はガス流量制御装置２を介してイオン化室５に接続されており、イオン化室５に酸素ガスを供給可能に構成している。窒素ガスボンベ４はガス流量制御装置３を介して反応室６に接続され、反応室６に窒素を供給可能に構成している。
イオン室５にはイオン化電圧源７が接続されており、イオン化室５に導入された酸素ガスをイオン化可能に構成している。そして、イオン化室５は反応室６に接続しており、イオン化した酸素原子を反応室６に排出可能に構成されている。
反応室６にはオゾン濃度計８が接続されており、反応室６におけるオゾン濃度を測定可能に構成している。
【００２２】
図４はイオン化室の一部側面断面図である。
イオン化室５は、筒体２９、針電極２８、平板電極３１、ガス供給管２７、高圧ケーブル２６により構成されている。筒体２９は内側にガラス製容器を装着したステンレス製筒により構成されており、通気孔３０が設けられている。筒体２９の一端には高圧ケーブル２６が接続されており、この高圧ケーブル２６に接続する針電極２８が配設されている。そして、筒体２９の他端には通気孔３０が設けられており、通気孔３０より針電極２８側に平板電極３１が配設されている。さらに、筒体２９にはガス供給管２７が貫通しており、筒体２９内部に酸素ガスを供給可能にしている。
【００２３】
イオン化室５は内部に酸素ガスを導入して、放電により酸素ガスにオゾン生成のためのエネルギーを与えるものであり、イオン化した酸素原子を発生させるものである。イオン化室５において筒体２９内にガス供給管２７より酸素ガスが供給され、針電極２８と平板電極３１との間で放電が行なわれる。
そして、さらに酸素ガスを筒体２９内に供給することにより、放電を受けたガスが通気孔３０より筒体２９の外へ排出される。イオン化室５より排出されたガスは、反応室６内に導入される。
【００２４】
図５は反応室の側面断面図である。反応室６にはイオン化室５、窒素ガス注入管３４およびオゾンガス排気管３５が接続されている。反応室６は円柱状に構成されており、一端側にイオン化室５および窒素ガス注入管３４とが配設され、他端側にオゾンガス排気管３５が接続されている。
反応室６内には、窒素ガス注入管３４より窒素ガスが供給される。窒素ガスの供給量は調節可能である。
イオン化室５よりイオン化した酸素原子を含む酸素ガスが導入される。励起状態にある酸素ガスに供給された窒素が接触して、該窒素が過剰なエネルギーを吸収して、効率的にオゾンが生成されるものである。
【００２５】
図６は９９．５％酸素中での放電によるオゾン生成状況を長期間観測した結果を示す図である。
９９．５％酸素中での放電によるオゾン生成状況を長期間観測した結果、約半年間酸素を流しオゾンを造り続けるとオゾンが生成しなくなった。その状態で１日放置した後、酸素流量を４００ｍＬ／分一定とし、直流高圧定電流源の放電電流１μＡによってオゾンを生成した。そのオゾン濃度は図４に示すように変化し、データロガーにより１０秒間隔でコンピュータに記録した。ここで測定データが重複しているのはオゾン濃度計の測定間隔が３０秒間隔のためである。
この測定データから分かるように、一定時間放置した電極を用い純酸素中で電気放電を行うと、一時的にオゾンは生成されるがすぐにオゾンが生成されない状態になった。
【００２６】
続けて、反応室に窒素ガスを供給した後にオゾンの生成結果を調べた。
図７は反応室に窒素ガスを供給した時のオゾンの生成結果を示す図である。
このグラフから、酸素から励起酸素分子、酸素原子を造っただけではオゾンにならず、第三物質（この実験例では窒素）の効果によりオゾンが生成されることが分かる。
【実施例２】
【００２７】
図８は実施例２の実験装置の構成を示す図である。
実験装置は酸素ガスボンベ１、ガス流量制御装置２・３、窒素ガスボンベ４、アルゴンガスボンベ４ｂ、イオン化室５、ガス貯留室６、イオン化用高電圧７、オゾン濃度計８、温度計９により構成される。
酸素ガスボンベ１はガス流量制御装置２を介してイオン化室５に接続されており、イオン化室５に酸素ガスを供給可能に構成している。窒素ガスボンベ４およびアルゴンガスボンベ４ｂはガス流量制御装置３を介してイオン化室５に接続され、イオン化室５に窒素およびアルゴンをそれぞれ単独もしくは混合して供給可能に構成している。
イオン室５にはイオン化電圧源７が接続されており、イオン化室５に導入された酸素ガスをイオン化可能に構成している。そして、イオン化室５はガス貯留室６に接続しており、イオン化した酸素原子をガス貯留室６に排出可能に構成されている。
ガス貯留室６にはオゾン濃度計８が接続されており、ガス貯留室６におけるオゾン濃度を測定可能に構成している。
イオン化室５の電極は窒素もしくはアルゴンが吸着可能となっている。イオン化室５に窒素等を一定時間に渡り供給することにより、電極表面に窒素もしくはアルゴンを吸着させるものである。
【００２８】
［実施例１の結果］
まず、実施例１の結果について説明する。
オゾン濃度の変化として、放電開始直後にオゾンが生成されその後ゼロになるのは実験開始前に放電部に付着した窒素によりオゾンが生成され、放電の継続により当該部分の窒素がなくなったためオゾンが生成されなくなったためと考えられる。
このため、他の方法として電極表面の窒素濃度を増加させる方法として加熱が考えられるので、１ｋＷのドライヤーによりイオン化室を加熱した。
【００２９】
［実施例２の窒素の結果］
実施例２における窒素の結果について説明する。
図９は加熱放熱を繰り返したオゾン濃度の変化を示す図である。
ここで５回目の加熱時においてオゾン濃度の上昇が見られないのは、供給されるべき窒素が無くなったためと考えられる。
【００３０】
上記状態のイオン化室・ガス貯留室を対象に真空引き装置を用い２０ｋＰａ  の真空度を６時間保ち、その後窒素ガスを流し１２時間放置した。
図１０は窒素ガスを流し１２時間放置した場合のオゾン濃度変化を示す図である。
イオン化室・ガス貯留室を対象に真空引き装置を用い２０ｋＰａの真空度を６時間保ち、その後窒素ガスを流し１２時間放置した。
そして、純酸素ガスを４００ｍＬ／分の流量を保ち流し、１μＡの電流で放電を行った。
オゾン濃度の変化としては、最初１．４８ｐｐｍまで上昇しその後急激に低下した。その後、イオン化室を加熱すると４．９７ｐｐｍまで上昇した。加熱はオゾン濃度の変化を観測し、濃度が低下しだした時をもって冷風に切り替えた。その後、オゾン濃度が充分低下したことを観測した後再度過熱冷却過程を繰り返した。二回目の加熱では少しだけオゾン濃度が上昇したが、三度目ではオゾン濃度の変化は見られなかった。
【００３１】
図１１は窒素ガスを流し２４時間放置した場合のオゾン濃度変化を示す図である。
上記の実験後、窒素ガスを流し２４時間放置した。
そして、純酸素ガスを４００ｍＬ／分の流量を保ち流し、１μＡの電流で放電を行った。この時のオゾン濃度の変化を見た。
オゾン濃度の変化としては、最初１．８６ｐｐｍまで上昇しその後急激に低下した。その後、イオン化室を加熱すると５．２５ｐｐｍまで上昇しその状態が長く続いた。二回目の加熱ではほんの少しだけオゾン濃度が上昇したが、三度目ではオゾン濃度の変化は見られなかった。
【００３２】
上記の実験後、窒素ガスを流し７２時間放置した。
次に純酸素ガスを４００ｍＬ／分の流量を保ち流し、１μＡの電流で放電を行った。
窒素ガスを流し７２時間放置した場合のオゾン濃度変化を示す図である。
オゾン濃度の変化としては、前二回同様、最初３．９０ｐｐｍまで上昇しその後急激に低下した。その後、イオン化室を加熱すると２．７３ｐｐｍまで上昇したが、冷却時に二瘤らくだ状態になり３．５９ｐｐｍまでオゾン濃度が上昇した。
二回目の加熱では０．７８ｐｐｍまでオゾン濃度が上昇したが、三度目ではオゾン濃度の変化は見られなかった。
【００３３】
実施例１による確認事項について説明する。
オゾン発生を直流定電流による電気放電を用い観測した。
９９．５％酸素ガス中での電気放電だけではオゾンが生成されないことを確認し、窒素の第三物質としての効果を電気放電後の酸素ガスに窒素ガスを添加し混合するとオゾンが製造できることにより確認した。
【００３４】
実施例２による確認事項について説明する。
電極表面に付着した窒素を第三物質としてオゾン生成反応が進行することを確認した。また、この電極表面の窒素濃度を適正化することによりオゾン収率が向上することを確認し、コンピュータ・シミュレーションによりそのメカニズムの解析を試みた。
【００３５】
図１３は窒素濃度とオゾン発生濃度との関係を示す図である。
窒素暴露後の加熱冷却時のオゾン濃度をシミュレーションした。温度変化は単純化するためノコギリ歯状に３０℃〜４５℃の間で、単一割合で変化するものとした。そして、電極表面の窒素濃度を、温度上昇時は２％ずつ、冷却時は４％ずつ変化するものとした。電極表面窒素濃度とオゾン発生濃度の間の関係は窒素濃度２０％以下では閾値がありゼロとなり、それ以上では６０％を最適値として放物線を描くものと仮定した。これを、図１３に示したものである。
【００３６】
図１４は最初の表面窒素の割合を２５％としてシミュレーションした結果を示す図である。
最初の表面窒素の割合を２５％としてシミュレーションを行った。
このグラフから最初の加熱によりオゾン濃度が上昇した後、急激に減少している状態、および二回目の加熱により少しオゾン生成が発生する状態が再現できたと考えられる。
【００３７】
次に、窒素暴露を２４時間行ったものについてのシミュレーションについて説明する。
図１５は表面窒素の割合を３３％としてシミュレーションした結果を示す図である。
最初の表面窒素の割合を３３％としてシミュレーションを行った。図１５に示すごとく、このグラフから最初の加熱によりオゾン濃度が上昇した後、少しの間高い濃度を保ちその後減少している状態、および二回目の加熱により少しオゾン生成が発生する状態を再現できていると考える。
【００３８】
図１６は最初の表面窒素の割合を４３％としてシミュレーションした結果を示す図である。この図から最初の加熱によりオゾン濃度が上昇した後、少しの間高い濃度を保ちその冷却時再度オゾン濃度が上昇し、二瘤らくだ状になるさま、そして二回目の加熱によりオゾン生成が発生する状態が再現できたと考える。
すなわち、シミュレーションにより電極表面の窒素濃度が、オゾンの生成に大きく影響を与えるものと考えられる。
【００３９】
上記のシミュレーションに見られるように、イオン化室の加熱を行った結果と、ほぼ同じ傾向を示すことから、電極もしくはイオン化室の表面に存在する窒素がオゾンの生成反応を促進するものと考えられる。
電極の物体表面に吸着した窒素によりオゾンの生成を促進するので、窒素を簡便に取り扱うことができ、窒素量の制御を容易に行うことができる。また、過剰な窒素成分の供給による酸化窒素の生成を抑制し、オゾン生成装置の耐久性を向上できる。
オゾンの反応を促進する窒素としては、窒素成分を含む触媒を利用することもできる。窒素成分を含む触媒に、放電などにより高いエネルギー状態となった酸素を接触させることにより、オゾンの生成を効率的に行うことができるものである。
この他に、窒素吸蔵体などもオゾン生成を促進するものとして利用することも可能である。
オゾン生成反応を促進する窒素を電極に吸着させて、電極近傍において窒素によるオゾン生成促進を行うものである。そして、吸着体に保持された窒素もしくは吸着体より供給される窒素と、イオン化した酸素とを接触させることにより、オゾンの生成を効率的に行えるものである。
また、オゾン生成に対して、窒素と同様の挙動を示す金属を利用することも可能である。窒素吸蔵金属などにより電極を構成し、酸素に放電させることにより、オゾンを効率的に生成することができると考えられるものである。
【００４０】
［実施例２のアルゴンの結果］
次に、窒素にかえてアルゴンを用いた実施例２の結果について説明する。
図１７は電極表面のアルゴンによるオゾン生成結果を示す図である。
イオン化室にアルゴンを約１分間流し、その後酸素ガスにより掃気を行うとともに電圧を印加してオゾンを生成した。これを５回繰り返したものである。
図６の純酸素によるオゾン生成と比較して、電極表面に吸着したアルゴンを第三物質としてオゾン生成反応が進行することを確認した。また、単に窒素やアルゴンだけがオゾン生成における第三物質（触媒）作用を持つばかりでなく、オゾン生成に必要なエネルギー生成状態を調節可能となるものであれば、オゾン生成の触媒として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】酸素ガスへの放電により発生する物質のエネルギー状態を示す図。
【図２】窒素の吸着とオゾン生成の過程を示す模式図。
【図３】第一実施例の実験装置の構成を示す図。
【図４】イオン化室の一部側面断面図。
【図５】反応室の側面断面図。
【図６】９９．５％酸素中での放電によるオゾン生成状況を長期間観測した結果を示す図。
【図７】ガス貯留室に窒素ガスを供給した時のオゾンの生成結果を示す図。
【図８】第二実施例の実験装置の構成を示す図。
【図９】加熱放熱を繰り返したオゾン濃度の変化を示す図。
【図１０】窒素ガスを流し１２時間放置した場合のオゾン濃度変化を示す図。
【図１１】窒素ガスを流し２４時間放置した場合のオゾン濃度変化を示す図。
【図１２】窒素ガスを流し７２時間放置した場合のオゾン濃度変化を示す図。
【図１３】窒素濃度とオゾン発生濃度との関係を示す図。
【図１４】最初の表面窒素の割合を２５％としてシミュレーションした結果を示す図。
【図１５】表面窒素の割合を３３％としてシミュレーションした結果を示す図。
【図１６】最初の表面窒素の割合を４３％としてシミュレーションした結果を示す図。
【図１７】電極表面のアルゴンによるオゾン生成結果を示す図。
【符号の説明】
【００４２】
１  酸素ガスボンベ
２・３  ガス流量制御装置
４  窒素ガスボンベ
５  イオン化室
６  反応室
７  イオン化用高電圧源
８  オゾン濃度計
【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８】
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【図９】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１６】
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【図１７】
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【図７】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１４】
2005194160.tif 000019
【図１５】
2005194160.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成17年3月1日(2005.3.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極間に高電圧を印加してオゾンを生成する無声放電によるオゾン生成装置において、電極にオゾン生成を促進する触媒を配設した触媒電極式オゾン発生装置であって、オゾン生成に過剰なエネルギーを吸収してオゾン生成を促進する触媒と、該触媒を表面に有する電極と、導入した酸素へ該電極により放電を行うイオン化室と、純酸素もしくは高濃度の酸素を供給する酸素供給手段と、により構成されることを特徴とする触媒電極式オゾン発生装置。
【請求項２】
電極に窒素もしくはアルゴンを物理吸着もしくは化学吸着させた触媒電極を用い、前記イオン化室に配設して導入された酸素に放電を行うことを特徴とする触媒電極式オゾン発生装置。
【請求項３】
電極もしくは電極の周囲にオゾン生成を促進する触媒を配設する触媒電極式オゾン発生方法であって、純酸素もしくは高濃度の酸素に放電を行い、酸素をイオン化した後に、該酸素ガスを、オゾン生成に過剰なエネルギーを吸収する物質に接触させることを特徴とする触媒電極式オゾン発生方法。
【請求項４】
電極もしくは電極の周囲にオゾン生成を促進する触媒を配設する触媒電極式オゾン発生方法であって、無声放電を行う電極に窒素もしくはアルゴンを物理吸着もしくは化学吸着させた後に、該電極により純酸素もしくは高濃度の酸素への放電を行うことを特徴とする触媒電極式オゾン発生方法。