(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が封じられた円筒状誘電体の開放端よりヒートパイプを挿入するとともに、該ヒートパイプの円筒状誘電体の外部に露出した部分に冷却フィンを取り付け、該円筒状誘電体の外表面にコロナ放電電極を、その内部に誘導電極を形成し、両電極間に交流高電圧もしくはパルス高電圧を印加してコロナ放電を発生させる沿面放電型コロナ放電器において、
該円筒状誘電体の外面をフランジで２つに仕切り、コロナ放電電極と誘導電極で形成される放電部を該円筒状電極の封じられた側に設るとともに、該フランジで気密に放電部を分離することで放電部のみが被処理ガスに曝される構造とするとともに
該円筒状誘電体のフランジで仕切られたもう一方側に、コロナ放電電極と誘導電極のそれぞれに接続された給電部を設けることで、放電部、給電部、ヒートパイプならびにフランジが一体構造の沿面放電器とし、
該フランジでガス処理装置のダクトに気密に取り付ける構造であることを特徴とするコロナ放電器。
【請求項２】
円筒状誘電体の外表面に形成された放電電極が釉薬、セラミック、合成樹脂などの保護膜で被覆されていることを特徴とする請求項１に記載のコロナ放電器。
【請求項３】
請求項１または２に記載のコロナ放電器を、被処理ガスのガス通路に取り付けて被処理ガスを沿面放電に直接晒すことを特徴とするガス処理装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載のコロナ放電器を、被処理ガスのガス通路の分岐配管に取付け、該分岐配管にラジカル発生源となるガス源を接続し、沿面放電でラジカルを生成のうえ被処理ガスのガス通路に吹き込むことにより生成ラジカルを被処理ガスに作用させることを特徴とするガス処理装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載のガス処理装置において、触媒層、光触媒層、活性炭層、ゼオライト層、シリカゲル層、添着炭層、薬剤坦持吸着層のうち少なくとも１つのガス接触層を設けることを特徴とするガス処理装置。
【請求項６】
請求項３から５のいずれかに記載のガス処理装置において、該コロナ放電器に向けた洗浄液放出ノズルを設けることを特徴とするガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、脱臭装置などのガス処理装置に使用するコロナ放電器に関するものである。さらには、コロナ放電器を用いたオゾンガス発生装置やオゾン水製造装置に関するものである。特に放電部がパイプの外表面に形成されている沿面放電型コロナ放電器の冷却方法の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の円筒状コロナ素子１は、冷却効率を良好に保つために図１に記載のように内面に放電電極４を設けて外面に冷却フィン３を設けて冷却風６を送風して冷却していた。
しかし、円筒状誘電体２の内面に放電電極４を形成するためには、平板状の誘電体上に放電電極を形成した後に丸めてパイプ状にする必要があり、製造工程が複雑になる上に、丸めて製造した円筒精度が悪かった。
さらに、沿面放電のプラズマ化学反応により酸や塩が生成され、これらを定期的に清掃して放電面を清浄に保つ必要があるが、円筒の内径が小さい場合には円筒内面の放電部の清掃が困難であった。
【０００３】
この改善策として、図２に示すように円筒状誘電体２の外面に放電電極４を形成したコロナ放電器が考えられた。この場合、円筒状の誘電体に直接放電電極を形成できるので、放電電極の形成工程が簡略化でき、さらに、放電部が外表面となるため汚れの清掃が容易となる。
しかしながら、外表面に放電電極を形成した円筒状のコロナ放電器を冷却するためには、外筒９及び円筒状コロナ放電素子１の両端にパッキン１１を介してフランジ７を結合し、原料ガスならびに生成されたオゾンのガス通路１５と隔離して冷却水通路１６を形成し、パイプの内部に冷却水を供給することで冷却する必要があり、オゾン発生装置の構造が複雑なものとなってしまう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
解決しようとする問題点は、円筒外面に放電電極を形成したコロナ放電器の冷却効果を高めると同時に、これを組み込んだガス処理装置ならびにオゾン発生装置の構造を簡易なものとし、コロナ放電器の脱着ならびに放電部の清掃を容易とする点である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、円筒状誘電体の外面に放電電極を設け、該円筒状誘電体の肉厚内もしくは内面に誘電電極を設け、両電極間に交流高電圧もしくはパルス高電圧を印加してコロナ放電を発生させる沿面放電型コロナ放電器において、該誘電体内面と気密に熱接触させたヒートパイプを用いて沿面放電で発生する熱を除去することを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
外表面に放電電極を形成した円筒状の沿面放電型コロナ放電器の冷却効果を高めると同時に、これを組み込んだガス処理装置ならびにオゾン発生装置の構造を簡易なものとし、これの脱着ならびに放電部の清掃を容易に行うという目的を、コロナ放電器の誘電体内面と気密に熱接触させたヒートパイプを設けることで実現した。
【０００７】
【実施例】
図３ならびに図４に示すが如く、外面に放電電極４を形成した円筒状の沿面放電型コロナ放電素子１の内面にヒートパイプ１９ａを空隙が無いようにサーマルジョイント３３等を用いて熱接触させたコロナ放電器を構成する。
【０００８】
この場合、誘電電極３は円筒状誘電体２の肉厚内、または誘電体内面に設ける。もしくは、図４に示すようにヒートパイプ外筒１９ｄは通常金属パイプで構成されているのでヒートパイプ外筒１９ｄ自体を誘電電極４とすることも可能である。
【０００９】
外面に形成された放電電極は沿面放電でスパッタリングを受けて消耗する場合があるため、釉薬、セラミック、合成樹脂などの保護膜３２を形成し消耗を防止するのが良い。
また、撥水性を有するフッ素樹脂で被覆すれば、ミスト付着を防止すると同時に沿面放電を阻害する塩や酸のコロナ放電器放電面への付着が防止できる。
【００１０】
通常、図３の実施例のように円筒状の誘電体の一端はガラス等の誘電体で封栓２８を施し円筒の内部と気密に保たれる構造が用いられる。その場合、ヒートパイプの凝縮部は誘電体の他端から外部に突出し、該凝縮部を冷却フィン３や図３には図示しないが図４に例示したヒートシンク３７などの熱交換手段に熱接触させる。
その結果、円筒状コロナ放電器で発生する熱をヒートパイプ蒸発部１９ｂから凝縮部１９ｃにヒートパイプで輸送のうえ、凝縮部に設けた熱交換手段である冷却フィン３やヒートシンク３７を風冷もしくは水冷することで外部に放熱することが可能となるわけである。
【００１１】
図４の実施例では両端が開放された円筒状の沿面放電型コロナ放電器を用いて、ヒートパイプを貫通させてその中央部にコロナ放電器の放電電極４を設けることでヒートパイプ蒸発部１９ｂを形成し、ヒートパイプの凝縮部１９ｃを両端とすることも可能である。
本実施例では凝縮部に風冷の冷却フィン３と水冷のヒートシンク３７をそれぞれ取り付けているが、いかなる熱交換手段を用いても良い。また、ヒートパイプのいずれか一方側のみに熱交換手段を用いても良い。
【００１２】
本コロナ放電器を悪臭、ＮＯｘ、ＳＯｘ、揮発性有機溶剤、フロン、ハロン、ダイオキシン、水銀蒸気などのガス状汚染物質を含有するガスを処理するガス処理装置ののガス通路に取付けて被処理ガスを沿面放電に直接晒すことで、ガス状汚染物質を無害な物質に変換することが可能である。
【００１３】
この場合、図３に示すが如くヒートパイプを円筒状誘電体２にサーマルジョイント３３を介して熱接触させた沿面放電型コロナ放電器の放電部２７をその余の部分の給電部２２をフランジ２１で仕切り、その放電部２７では放電電極４のみが保護膜３２を介して露出し、誘導電極５を円筒状誘電体２の肉厚内または内面に形成し、放電電極４と誘導電極５の給電部２２を該フランジ２１の外部に引き出した構造とし、該フランジ２１で気密にガス処理装置のダクト２９に取り付ける。
【００１４】
その結果、給電部２２は被処理ガスと分離され、被処理ガスは該コロナ放電器の放電部と直接接触することになり、沿面放電で生成されるプラズマの作用（ラジカル反応、直接の電子射突、紫外線）を受けガス状汚染物質が無害な物質に変換される。
【００１５】
沿面放電型コロナ放電器の放電による発熱は被処理ガスにより冷却されうるが、これによる冷却効果が不十分な場合、または、被処理ガス温度が高くコロナ放電器を被処理ガス温度より低くする必要がある場合、もしくは、事故で被処理ガス流れが停止した場合などに、該コロナ放電器に取り付けたヒートパイプ１９ａで沿面放電による発熱を除去することが可能となり、より効果的な沿面放電を継続すると同時に、事故時のコロナ放電器の過熱による破損を防止することが可能となる。
【００１６】
他の実施例として、図４に示すが如く、両端が開放された円筒状誘電体２の内部をヒートパイプ１９ａが貫通しており、その中央部にコロナ放電器の放電部２７を設置することでヒートパイプ蒸発部１９ｂを形成し、ヒートパイプの両端に冷却フィン３やヒートシンク３７等の熱交換手段を取り付け、円筒状誘電体をＯ−リング３５と押さえフランジ３４を用いて被処理ガスダクト内に放電部のみを気密に保持することも可能である。
それによる効果は図３の実施例と同様である。
【００１７】
図５の実施例では被処理ガスの通路と分岐した分岐配管４１にエタン、メタン、プロパン、アセチレンなどの炭化水素など沿面放電でＯＨラジカルなど酸化性ラジカルを生成するガス、窒素やアンモニアや尿素含有ガスなどの還元性ラジカルを生成するガス、もしくは空気などの両性のラジカルやオゾンを生成するガスを供給するガス源４０ａを配管接続し、該分岐配管４１に図３もしくは図４の構造の円筒状沿面放電型コロナ放電器を気密に取り付けた上、沿面放電でラジカルやオゾンに変換し被処理ガスの通路に噴出させ、被処理ガスをラジカル化学反応させて処理するものである。
【００１８】
さらに、図５に示すようにラジカル反応部４５の後段に触媒層、光触媒層、活性炭層、ゼオライト層、シリカゲル層、添着炭層、薬剤坦持吸着層のうち少なくとも１つのガス滞留層４６を設けることで、被処理ガス中のガス状汚染物質とラジカルやオゾンとの反応促進を行うことが可能となる。勿論、図３、図４のガス処理装置の後段側にガス接触層を設けて反応促進を計ることも可能である。
【００１９】
コロナ放電器の放電面は、被処理ガス中のガス状汚染物質やラジカル生成用ガス源により酸や塩、もしくはポリマーが生成され汚染される場合がある。その場合、沿面放電が阻害され、ガス処理性能劣化が発生する。
そこで、図３、図４に示すように生成された酸や塩、ポリマーなどを洗浄液を放出するノズル２５から水、湯などの洗浄液をコロナ放電器の沿面放面に噴出させて除去すると良い。
【００２０】
また、他の実施例として、図６に示すようにヒートパイプを円筒状誘電体２にサーマルジョイント３３を介して熱接触させた沿面放電型コロナ放電器の放電部２７をその余の部分の給電部２２をフランジ２１で仕切り、放電部２７を取り囲むようにガス入口４８とガス出口５０を有するハウジング４９を設け、該コロナ放電器を該ハウジング４９に該フランジ２１を介して気密に取り付けた上で、オゾン生成用原料ガス例えば空気や酸素をガス入口４８から導入して沿面放電の作用でオゾンの生成を行うものである。
【００２１】
この場合、ヒートパイプの種類ならびにヒートパイプ凝縮部を冷却する冷媒ならびに温度を適当に選択することでより経済的なオゾン生成を行うことが可能となる。すなわち、オゾンは低温ほど生成効率が上がるが−１１２℃で液化してしまうので直接液体窒素などで冷却するとオゾンが固化又は液化してしまう恐れがある。ヒートパイプを冷熱源とコロナ放電素子の間に介在させることでヒートパイプの熱輸送量と放電部の発熱量を適当に選択することができる結果、オゾン生成に望ましい温度とすることが可能となる。
【００２２】
勿論、常温付近の温度に保つにもヒートパイプを介在させることで、ヒートパイプの熱輸送量に見合った冷却が可能となる。
【００２３】
図６の実施例では、円筒型のコロナ放電器をそのフランジ部でハウジングから取り外すと沿面放電部が露出し適宜清掃が可能となるため、従来の例えば内径２０ｍｍ以下の円筒型のコロナ放電器で沿面放電部が内面に形成されているコロナ放電器に比較してはるかに清掃が容易となる。
【００２４】
図示はしないが、図４に示す構造の円筒型のコロナ放電器を用いても図６と同様のオゾン発生装置を構成することができる。
【００２５】
次に、これらのオゾン発生装置を図６に示すように該ガス出口５０にガスパイプ５１を接続のうえ流量調整バルブ５２及び／又は逆止弁５３を介してイジェクター５７ａのガス吸引孔５８に接続するとともに、該イジェクターの入口５７ｂに水道栓もしくは水を加圧するためのポンプ５４を接続して、加圧された水を該イジェクターに供給し、水がイジェクターを通過する際に生じる負圧で該オゾンガス発生装置で生成されたオゾンガスを吸引し水と混合されることでオゾン水６１を吐出口６０より得ることができる。
この場合、逆止弁に直列に電磁弁（図示はしない）を接続し、フロースイッチ５５からの信号で水が流れていることを確認した上、電磁弁を開いてオゾンガス発生装置からのオゾンガス供給を開始することで、水がオゾンガス発生装置に逆流することを確実に防止できる。
さらに、イジェクターの出口５７ｃにスタティックミキサーや整流器、または単に直管などの気液混合器５９を接続してオゾンガスと水との混合効率をより良くすることもできる。
【００２６】
また、オゾン発生装置を図６に示すように該ガス出口５０にガスパイプ５１を接続のうえ流量調整バルブ５２及び／又は逆止弁５３を介してイジェクター５７ａのガス吸引孔５８に接続するとともに、該イジェクターの入口５７ｂにコンプレッサーや圧力空気配管などの加圧空気源５４に接続して出口にオゾンガス散布用ノズル６０をその末端に設けたパイプ５９を接続し、希釈したオゾンガスを無人の食品工場、病室などに放出し、一定時間オゾンガス濃度を例えば０．１ないし数ｐｐｍに高め殺菌や脱臭などを目的としたオゾン薫蒸を行うことができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のコロナ放電器は円筒状誘電体の内面にヒートパイプ蒸発部を気密に熱接触させることで効果的な冷却を行うことが可能となった。さらに、本コロナ放電器をガス処理装置やオゾン発生装置として用いた場合、放電面が円筒状の誘電体外面にあるため、清掃が容易となる。
【００２８】
特に、ガス処理装置として用いた場合には洗浄液放出ノズルを設け、沿面放電のプラズマ反応で沿面放電面に生成される酸や塩などの汚れを自動的に洗浄液を噴出し清掃することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の円筒型コロナ放電素子の構造と冷却方法の説明図である。
【図２】従来の円筒型コロナ放電素子の他の構造と冷却方法の説明図である。
【図３】本発明によるコロナ放電素子及びそれを用いたガス処理装置の実施方法を示した説明図である。（実施例１）
【図４】本発明によるコロナ放電素子及びそれを用いたガス処理装置の実施方法を示した説明図である。（実施例例２）
【図５】本発明によるコロナ放電素子及びそれを用いたガス処理装置の実施方法を示した説明図である。（実施例３）
【図６】本発明によるコロナ放電素子及びそれを用いたオゾン発生装置の実施方法を示した説明図である。（実施例４）
【符号の説明】
８      留めネジ
１０    原料ガス入口
１２    冷却水入口
１３    冷却水出口
１４    オゾン含有ガス出口
１７    高周波高圧電源またはパルス電源
１８    配線
１９ｅ  ウイック
２０    ダクトフランジ
２３    パッキン
２４    洗浄液
２６    ガス通路
３０    洗浄液パイプ
３１    洗浄液供給源
３８    冷却水通路
３９    水冷
４０ｂ  ガス配管
４３    フランジ
４４    オゾンやラジカル流
４７    清浄ガス出口
５４    水道栓またはポンプ／加圧空気源
５６    接続配管
５９    気液混合器／パイプ
６０    吐出口／ノズル
６１    オゾン水／希釈オゾンガス
【図１】
0004485635.tif 000002
【図２】
0004485635.tif 000003
【図３】
0004485635.tif 000004
【図４】
0004485635.tif 000005
【図５】
0004485635.tif 000006
【図６】
0004485635.tif 000007