(57)【要約】【課題】  筐体内に収容された放電素子の高電圧電極に接続される高電圧電極端子と筐体との間の短絡を防止し、オゾン発生性能の維持を図る。【解決手段】  高電圧電極７と接地電極８とを有する放電素子２と、放電素子２を収容する筐体３と、高電圧電極７に接続される高電圧電極端子１１を支持する絶縁部材１４と、絶縁部材１４を加熱する加熱装置１７とを具備する。オゾン発生のための放電に伴って硝酸アンモニウムが生成され、その硝酸アンモニウムが絶縁部材１４に付着しても、絶縁部材１４が加熱装置１７により加熱されることによって絶縁部材１４に付着した硝酸アンモニウムが除湿され、絶縁部材１４による高電圧電極端子１１と筐体３との間の絶縁性が維持され、高電圧電極端子１１と筐体３との間の短絡が防止され、高電圧電極７と接地電極８との間の放電が良好に行われてオゾン発生性能が維持される。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧電極と接地電極とを有し、これらの高電圧電極と接地電極との間に高電圧が印加されることにより放電が行われる放電素子と、
前記放電素子を収容し、収容した前記放電素子の周囲に原料ガスが流れる原料ガス流路が形成された筐体と、
前記筐体内に位置付けられ、前記高電圧電極に接続される高電圧電極端子を支持する絶縁部材と、
前記絶縁部材を加熱する加熱装置と、
を具備するオゾナイザ。
【請求項２】
前記加熱装置は、前記絶縁部材における前記高電圧電極端子に対する沿面短絡距離の範囲内を加熱するようにした請求項１記載のオゾナイザ。
【請求項３】
前記放電素子は、沿面放電が行われる素子である請求項１又は２記載のオゾナイザ。
【請求項４】
前記放電素子は、無声放電が行われる素子である請求項１又は２記載のオゾナイザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電によりオゾンを発生させるオゾナイザに関する。
【背景技術】
【０００２】
高電圧電極と接地電極とを有する放電素子を備え、高電圧電極と接地電極との間に高電圧を印加することによりこれらの高電圧電極と接地電極との間で放電（沿面放電又は無声放電）を生じさせ、この放電によりオゾンを発生させるオゾナイザでは、放電に伴って窒素酸化物が発生し、この窒素酸化物が大気中に存在するアンモニアと反応することにより硝酸アンモニウムが生成される。硝酸アンモニウムは、乾燥状態では絶縁性を有するが、水分を吸湿すると電解質になり、導電性が高くなる。
【０００３】
このため、放電に伴って生成された硝酸アンモニウムが放電素子や放電素子を収容する筐体などに付着し、付着した硝酸アンモニウムが大気中の水分を吸湿して電解質になると、この電解質によって放電素子や筐体の絶縁部分の表面が導通され、放電電極と接地電極との間の放電性能が低下してオゾン発生量が低減するという問題が生じる。
【０００４】
そこで、硝酸アンモニウムの付着が原因となるオゾン発生量の低減を防止するため、放電素子に付着した硝酸アンモニウムをヒータを用いて加熱分解する発明が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１６６５７８号公報
【特許文献２】特開２００２−３７３７６０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、放電素子は放電に伴う発熱により加熱されるため、新たにヒータを設けなくても放電素子に付着した硝酸アンモニウムは放電時の熱で加熱分解される。つまり、放電素子を加熱するためのヒータを設ける必要性は小さい。
【０００７】
これに対し、筐体の絶縁部分に付着した硝酸アンモニウムは放電時の熱により加熱分解されることはない。このため、筐体の絶縁部分に付着した硝酸アンモニウムが大気中の水分を吸湿して電解質になると、放電素子の高電圧電極に接続されている高電圧電極端子と接地されている筐体との間で短絡（アーク放電）が発生しやすくなる。
【０００８】
高電圧電極端子と筐体との間で短絡が生じると、オゾン発生量が著しく低下する。その理由は、オゾナイザは、高電圧電極と接地電極との間での放電により最も効率よくオゾンを発生するように設計されているため、設計外の場所で短絡が生じることにより高電圧電極と接地電極との間での放電が少なくなるためである。
【０００９】
また、短絡の発生に伴って設計想定外の過大な電流が流れることがあり、過大な電流が流れることによって電源が故障する場合がある。
【００１０】
また、短絡が生じた箇所は異常高温となるため、短絡の発生により高電圧電極端子や筐体が溶融する場合がある。
【００１１】
本発明の目的は、筐体内に収容された放電素子の高電圧電極に接続される高電圧電極端子と筐体との間の短絡を防止し、オゾン発生性能の維持を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１記載の発明のオゾナイザは、高電圧電極と接地電極とを有し、これらの高電圧電極と接地電極との間に高電圧が印加されることにより放電が行われる放電素子と、前記放電素子を収容し、収容した前記放電素子の周囲に原料ガスが流れる原料ガス流路が形成された筐体と、前記筐体内に位置付けられ、前記高電圧電極に接続される高電圧電極端子を支持する絶縁部材と、前記絶縁部材を加熱する加熱装置と、を具備する。
【００１３】
したがって、高電圧電極と接地電極との間での放電により硝酸アンモニウムが生成され、生成された硝酸アンモニウムが筐体内に位置付けられて高電圧電極端子を支持する絶縁部材に付着しても、絶縁部材が加熱装置により加熱されることによって絶縁部材に付着した硝酸アンモニウムが除湿され、この硝酸アンモニウムは吸湿して電解質となることが防止される。これにより、筐体の一部である絶縁部材と高電圧電極端子との間の絶縁性が維持され、高電圧電極端子と筐体との間の短絡が防止され、高電圧電極と接地電極との間の放電が良好に行われてオゾン発生性能が維持される。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のオゾナイザにおいて、前記加熱装置は、前記絶縁部材における前記高電圧電極端子に対する沿面短絡距離の範囲内を加熱するようにした。
【００１５】
ここで、絶縁部材における高電圧電極端子に対する沿面短絡距離の範囲とは、絶縁されていなければ高電圧電極端子との間で短絡を生じる範囲を意味する。
【００１６】
したがって、この範囲を加熱してこの範囲内の絶縁部材に付着した硝酸アンモニウムを除湿することにより、高電圧電極端子と絶縁部材との間の短絡が防止される。しかも、加熱装置により加熱する範囲を必要最小限の範囲とすることができ、加熱装置による加熱によってオゾンから酸素に加熱分解されるオゾンの量が少なくなり、オゾン発生性能が良好に維持される。
【００１７】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のオゾナイザにおいて、前記放電素子は、沿面放電が行われる素子である。
【００１８】
したがって、沿面放電が行われる放電素子を用いたオゾナイザにおいて、請求項１又は２の発明と同じ作用を奏することができる。
【００１９】
請求項４記載の発明は、請求項１又は２記載のオゾナイザにおいて、前記放電素子は、無声放電が行われる素子である。
【００２０】
したがって、無声放電が行われる放電素子を用いたオゾナイザにおいて、請求項１ないし３の発明と同じ作用を奏することができる。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１記載の発明によれば、高電圧電極と接地電極との間での放電により生成された硝酸アンモニウムが高電圧電極端子を支持する絶縁部材に付着しても、その硝酸アンモニウムが吸湿して電解質となることを防止でき、筐体の一部である絶縁部材と高電圧電極端子との間の絶縁性を維持して高電圧電極端子と筐体との間の短絡を防止することができ、高電圧電極と接地電極との間での放電を良好に行わせてオゾン発生性能を維持することができる。
【００２２】
請求項２記載の発明によれば、加熱装置により加熱する範囲を最小の範囲に抑えることができ、加熱装置による加熱によってオゾンから酸素に加熱分解されるオゾンの量を減らすことができ、オゾン発生性能を良好に維持することができる。
【００２３】
請求項３記載の発明によれば、沿面放電が行われる放電素子を用いたオゾナイザにおいて、請求項１又は２の発明と同じ効果を奏することができる。
【００２４】
請求項４記載の発明によれば、無声放電が行われる放電素子を用いたオゾナイザにおいて、請求項１又は２の発明と同じ効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、オゾナイザの全体構造を示す縦断正面図である。このオゾナイザ１は、放電素子２と、放電素子２を収容する筐体３とを有し、筐体３には、オゾンを発生させるための原料ガスである空気が放電素子２の周囲を流れる原料ガス流路４が形成されている。原料ガス流路４の流入側には空気を送風するためのファン５が設けられ、ファン５が駆動されることによってファン５により吸引された空気が原料ガス流路４内を矢印方向へ流れ、放出口４ａから筐体３外に放出される。なお、筐体３外に放出される空気中には、放電素子２での放電により生成されたオゾンが多量に含まれている。
【００２６】
図２は、放電素子２の構造を示す縦断正面図である。放電素子２は、筒状の誘電体であるガラス管６と、このガラス管６の外周面に巻き付けられた高電圧電極７と、ガラス管６の内周面に接触して設けられた接地電極８とを有する。
【００２７】
高電圧電極７は、ステンレス製の帯状金網を螺旋状に巻き付けたものであり、その一端がガラス管６の一端側において熱収縮性の固定チューブ９で固定され、他端がガラス管６の他端側において熱収縮性の固定チューブ１０で固定されている。高電圧電極７の他端側は、固定チューブ１０で固定された後に固定チューブ１０の外周部へ折り返され、この折り返し部分が後述する高電圧電極端子１１に接続されている。
【００２８】
接地電極８は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニール等により形成された樹脂製の丸棒１２の周りにステンレス製の金網を巻き付けて形成されており、その一部が熱収縮性の固定チューブ１３で固定され、丸棒１２と共にガラス管６内に圧入されている。そして、接地電極８を巻き付けた丸棒１２をガラス管６内に圧入した後、この丸棒１２を接地電極８の巻き付け方向と逆方向へ回すことにより、巻き付けられている接地電極８が広がってガラス管６の内周面に対して圧接状態になっている。
【００２９】
筐体３の底面部分には絶縁部材１４が設けられ、高圧電源１５に接続された高電圧電極端子１１と接地電極端子１６とが絶縁部材１４に支持されている。これらの高電圧電極端子１１と接地電極端子１６とはともに筐体３内に位置付けられ、高電圧電極端子１１と接地電極端子１６との先端部はそれぞれクランプ形状に形成され、高電圧電極７と接地電極８とをクランプして放電素子２を保持する構造となっている。
【００３０】
絶縁部材１４内の所定領域には、加熱装置であるヒータ１７が埋設されている。ヒータ１７が埋設されている所定領域は、この絶縁部材１４が絶縁性を有しないとすれば高電圧電極端子１１との間で短絡を生ずる範囲、所謂、沿面短絡距離の範囲（例えば、高電圧電極端子１１から面方向に沿った距離がＡの範囲）である。なお、高電圧電極端子１１から筐体３の内面の各部（但し、絶縁部材１４における高電圧電極端子１１に対する沿面短絡距離の範囲内を除く）までの距離は、高電圧電極端子１１に対する沿面短絡距離以上に設定されている。
【００３１】
このような構成において、放電素子２を筐体３内に配置するとともに放電素子２を高電圧電極端子１１と接地電極端子１６とで保持し、高圧電源１５に接続する。そして、ファン５を駆動させて原料ガス流路４内に空気を送風しながら高圧電源１５をオンにし、高電圧電極７と接地電極８との間に高電圧を印加する。これにより、ガラス管６の外周面であって高電圧電極７の周囲で沿面放電が発生し、原料ガス流路４内を流れる空気中の酸素からオゾンが生成され、生成されたオゾンはファン５により送風される空気に含まれて放出口４ａから筐体３外に放出される。
【００３２】
オゾン生成のために沿面放電が行われることにより、同時に窒素酸化物も生成され、この窒素酸化物が空気中のアンモニアと反応して硝酸アンモニウムが生成される。生成された硝酸アンモニウムは、生成された箇所の周辺の部材、例えば、放電素子２の表面、絶縁部材１４の表面、筐体３の内周面に付着する。なお、硝酸アンモニウムは、既に説明したように、乾燥している状態では絶縁性を有し、空気中の水分を吸湿すると電解質となり、導電性が高くなる。
【００３３】
生成された硝酸アンモニウムが放電素子２の表面に付着した場合、その硝酸アンモニウムは放電時の熱により加熱分解される。このため、放電素子２の表面に硝酸アンモニウムが付着しても、その硝酸アンモニウムがオゾン生成のための沿面放電に対して不都合を生じるということはない。
【００３４】
生成された硝酸アンモニウムが筐体３の内周面（絶縁部材１４における高電圧電極端子１１に対する沿面短絡距離の範囲内を除く）に付着した場合、その部分は高電圧電極端子１１に対する沿面短絡距離の範囲外であるため、付着した硝酸アンモニウムが空気中の水分を吸湿して電解質になったとしても、高電圧電極端子１１との間で短絡は発生しない。このため、筐体３の内周面（絶縁部材１４における高電圧電極端子１１に対する沿面短絡距離の範囲内を除く）に硝酸アンモニウムが付着しても、その硝酸アンモニウムがオゾン生成のための沿面放電に対して不都合を生じるということはない。
【００３５】
生成された硝酸アンモニウムが絶縁部材１４における高電圧電極端子１１に対する沿面短絡距離の範囲内に付着すると、その硝酸アンモニウムが空気中の水分を吸湿して電解質となったとき、その沿面短絡距離の範囲内の絶縁部材１４の絶縁性が損なわれるため、高電圧電極端子１１と筐体３（絶縁部材１４の一部）との間で短絡が生じ易くなり、上述した各種の不都合、例えば、オゾン発生量の著しい低下、過大な電流が流れることによる高圧電源１５の故障、高電圧電極端子１１や筐体３（絶縁部材１４の一部）における短絡発生箇所の溶融等の不都合が生じる。
【００３６】
しかし、本実施の形態では、ヒータ１７を有し、このヒータ１７によって絶縁部材１４における高電圧電極端子１１に対する沿面短絡距離の範囲内が加熱されるため、絶縁部材１４に付着した硝酸アンモニウムは除湿され、電解質となることが防止される。このため、絶縁部材１４における高電圧電極端子１１に対する沿面短絡距離の範囲内に付着した硝酸アンモニウムは、ヒータ１７により加熱されて電解質となることが防止される。さらに、ヒータ１７の加熱温度を硝酸アンモニウムを加熱分解できる温度に上げることにより、より確実に絶縁できることになる。
【００３７】
これにより、ガラス管６の外周面での沿面放電が良好に行われ、オゾン発生性能が良好に維持される。
【００３８】
また、ヒータ１７により加熱する領域が、絶縁部材１４における高電圧電極端子１１に対する沿面短絡距離の範囲内であり、高電圧電極端子１１と筐体３との間で短絡を防止するための必要最小限の範囲とされている。このため、ヒータ１７による必要以上に広い範囲の加熱が防止され、一旦発生した後にヒータ１７による加熱により分解されて酸素に戻るオゾンの量が少なくなり、オゾン発生性能が良好に維持される。
【００３９】
なお、本実施の形態では、接地電極８として丸棒１２の外周にステンレス製の金網を巻き付けて形成したものを例に挙げて説明したが、このような金網に代えて、真空蒸着又はスパッタリング又は導電塗料の塗布によりガラス管６の内周面に接地電極を形成してもよい。このような方式で接地電極を形成した場合には、接地電極と接地電極端子１６とに接続される導電部を外周面に形成した樹脂製の丸棒などをガラス管６内に圧入し、この接地電極と接地電極端子１６とを導電部によって接続する。
【００４０】
また、上述した実施の形態では、筒状の誘電体としてガラス管６を用いた場合を例に挙げて説明したが、筒状の誘電体としてはガラス管６に代えてセラミックパイプを用いてもよい。
【００４１】
また、上述した実施の形態の放電素子２は、高電圧電極７と接地電極８との間で沿面放電を行う形式のものを例に挙げて説明したが、高電圧電極と接地電極との間で無声放電を行う方式の放電素子を用いてもよい。無声放電は、高電圧電極と接地電極との間に誘電体を介在させて行う方式の放電であり、この場合の電圧電極と接地電極とは、上述した実施の形態で説明した高電圧電極端子１１と接地電極端子１６とを用いて高圧電源１５に接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施の形態のオゾナイザを示す縦断正面図である。
【図２】放電素子を示す縦断正面図である。
【符号の説明】
【００４３】
２      放電素子
３      筐体
４      原料ガス流路
４ａ    原料ガス流路
７      高電圧電極
８      接地電極
１１      高電圧電極端子
１４      絶縁部材
１７      加熱装置
【図１】
2005162529.tif 000003
【図２】
2005162529.tif 000004