(57)【要約】【課題】オゾンを外部に供給するための送風機を必要とせず、それにより送風機による騒音の発生を防止し、送風機が埃等で汚れることなく、また大量のオゾンを発生するとともに送風量が多く、アーク放電を生じることがないオゾン発生装置とする。【解決手段】絶縁体を挟んで表面側電極の裏側に、互いの電極の位置をずらして裏面側電極を配置してなる電極対を用い、両電極に交流電圧を印可することにより表面電極の端縁から表面プラズマを発生させる表面プラズマ発生装置を用いる。この表面プラズマ発生装置を、表面プラズマのプラズマジェット流で誘起される空気流を導く筒体内に設け、筒体を流通する空気流に、前記表面プラズマと空気との接触により発生するオゾンを混合して前記筒体から放出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁体を挟んで表面側電極の裏側に互いの電極の位置をずらして裏面側電極を配置してなる電極対を用い、両電極に交流電圧を印可することにより表面電極の端縁から表面プラズマを発生させる表面プラズマ発生装置と、
前記表面プラズマ発生装置で発生する表面プラズマのプラズマジェット流で誘起される空気流を導く筒体とを備え、
前記筒体を流通する空気流に、前記表面プラズマと空気との接触により発生するオゾンを混合して前記筒体から放出することを特徴とするオゾン発生装置。
【請求項２】
前記表面プラズマ発生装置を筒体の内周面全体に形成することにより筒状の表面プラズマを発生し、該筒状の表面プラズマによる筒状のプラズマジェットの中心部に誘導空気流を形成することを特徴とする請求項１記載のオゾン発生装置。
【請求項３】
前記筒体内に表面プラズマを発生する表面プラズマ発生部を、空気流の流れ方向に複数個多段に設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のオゾン発生装置。
【請求項４】
前記表面プラズマを発生する表面プラズマ発生部を複数個並設することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のオゾン発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はオゾンを生成するためのオゾン発生器に関し、特に、送風機無しにオゾンを連続的に放出することができるようにしたオゾン発生器に関する。
【背景技術】
【０００２】
オゾンは「活性化酸素」とも称される酸素の同素体であり、その化学式はＯ３であって、酸素に対する紫外光の作用によって形成される。オゾンは高圧高周波交流源を２本の電極の間に接続し、酸素含有ガス、例えば空気を電極間に通すことによる無音放電によって生成することができ、その際には空気が電極間を通過するにつれて、酸素分子のいくらかが励起されてオゾン分子を生成する。
【０００３】
無音放電を用いたオゾンの生成は従来より広く知られている。オゾンは効果的な消毒および脱臭剤であり、またオゾンは細菌の分子構造を分解することによって細菌を殺すことができる。したがって、空気中の有害な化学薬品や表面細菌によって引き起こされた不快もしくは有害な臭気が存在する場所において、細菌を殺し、化学薬品の分子構造を分解し、その結果、消毒および脱臭を行い、低濃度でも、オゾンは有効な殺菌剤である。オゾンは不安定であるため、いかなる残留物も生じることなく分解して酸素となる。また、オゾンは水に溶かして、水を殺菌するためにも使用することができる。
【０００４】
これらの特性を生かし、より具体的には、例えば台所における調理表面の殺菌、公衆便所の消毒および脱臭、ならびに溶解された状態で塩素の代用としての水泳プールの殺菌等、多くの用途を有しており、既に消毒および脱臭用にオゾンを生成する装置が市販されている。
【０００５】
従来より用いられているオゾン発生装置には種々のものが存在するが、その一例を図４に示す。図４に示すオゾン発生装置は標準的な放電式オゾナイザであり、電極５１、５２の一方、または両方を誘電体５５で隔離し、電極間距離を１〜２ｍｍ程度として対極させている。この電極の間に、電源５３から１０〜２０ｋＶ、５０〜数十ｋＨｚ程度の交流を印加するとバリア放電がおきる。このバリア放電では電子の温度が高いために、酸素分子が解離して酸素原子を生じ、他の酸素分子と結合してオゾンを生じる。しかし、このままではオゾンは動かないので、送風装置５６を取り付けることとなる。
【０００６】
前記のように従来のオゾン発生装置において送風機を用いるものは、送風機を駆動するモータによるノイズ音が発生し、また長時間使用していると、埃がファンや電極に付着するので、拡散量や放電効率が減少するという問題がある。
【０００７】
そのため例えば図５に示すように、送風装置を用いることのないオゾン発生装置が特許第３０１７１４６号に提案されている。即ち図４に示すオゾン発生装置においては、導電性の合金等からなる筒状電極６１と、導電性金属等からなる針状電極６２とを、プラスチック等の絶縁性材料からなる略円筒形をなす電極取付部材６３に取り付けている。この電極取付部材６３には、筒状電極６１を保持する筒状部６３ａと、その内部底面あるいは内部背面等から突出する電極支持部６３ｃとが設けられており、この電極支持部６３ｃに針状電極６２を取り付けることにより、この針状電極６２は筒状電極６１の一方の開口部６１ａの外側に隣接しかつその略中心に位置付けられる。６４は直流の高電圧を発生する高圧発生装置であり、その負電位側のリード線が針状電極３２に取り付けられており、正電位側のリード線が筒状電極３１に取り付けられている。
【０００８】
上記構成からなるオゾン発生器において、筒状電極６１と針状電極６２との間に直流の高電圧を印可すると、クーロンの法則によりコロナ放電が起き、このときの放電エネルギーにより、イオン及びオゾンを含む風が発生する。この風は筒状電極６１の開口部６１ｂから外方に向かって流出し、筒状電極６１内に発生するイオン及びオゾンを外部に拡散させるものであり、それにより送風機無しでもイオンを放出可能としている。
【特許文献１】特許第３０１７１４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のように従来のオゾン発生装置において図２に示すような送風機を用いるものは、送風機を駆動するモータによるノイズ音が発生し、また長時間使用していると、埃がファンや電極に付着するので、拡散量や放電効率が減少するという問題がある。それに対して、この問題点を解消しようとする図４に示すような技術においては、針状電極と筒状電極を用いることでコロナ放電を起こし、オゾン発生と送風とを同時に行うものであるが、このオゾン発生装置では誘電体を用いることのないコロナ放電であるため、大電流の供給時にはコロナ放電からアーク放電に移行してしまう問題がある。
【００１０】
即ち、針電極と筒状電極との間のコロナ放電では、そのコロナ放電により発生するオゾンの量は少なく、且つコロナ放電によって誘起される気流の風量は極めて少ない。そのためより実用化レベルの多くのオゾンを発生させるためには電極間に大電流を流す必要があるが、その際にはコロナ放電からアーク放電に移行してしまう。したがってアーク放電が生じると騒音を発生すると共に電極が損傷することにもなる。そのため、このようなオゾン発生装置では実用化が困難である。
【００１１】
したがって本発明は、オゾンを外部に供給するための送風機を必要とせず、それにより送風機による騒音の発生を防止し、送風機が埃等で汚れることなく、また従来の針状電極と筒状電極を用いるオゾン発生装置よりも大量のオゾンを発生することができ、また送風量が多く、アーク放電を生じることがないオゾン発生装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
表面プラズマの発生原理は図１（ａ）に示すように、樹脂、ガラス、セラミック等の絶縁体１を挟んで表面側電極２と裏面側電極３を設け、両電極に対して交流電源４によって交流電界を発生させると、表面側電極２の縁部５から絶縁体１の表面に沿ってプラズマジェット６が発生する。特にこの表面プラズマは高速で且つ集中しているため、周囲の気体を誘導し誘導気流７が発生するという特性を備えている。したがって、従来よりこの誘導気流の発生を利用し、飛行機の翼、ジェットエンジンや送風機のブレード等の翼において、翼面から空気流が剥離しやすい部分に前記のような表面プラズマ発生装置を設け、その際生じる誘導気流を表面プラズマの発生制御によって制御する研究がなされている。
【００１３】
本発明はこのような表面プラズマを用いるものであり、この表面プラズマによっても実用化レベルのオゾンを発生することができることを見出し、また、表面プラズマの発生で誘起される誘導気流は、大量の表面プラズマを発生させるために高電圧としても、アーク放電に至ることはなく、無音放電を継続できる特性を生かし、更に、この表面プラズマは移動する翼における翼面の空気流の剥離防止作用以外に、表面プラズマで誘起される誘導気流を積極的に利用することを考え、表面プラズマ発生装置をイオン発生装置として用いることが有効であることを見出し、本発明に至ったものである。
【００１４】
即ち、本発明に係るオゾン発生装置は前記課題を解決するため、より具体的には、絶縁体を挟んで表面側電極の裏側に互いの電極の位置をずらして裏面側電極を配置してなる電極対を用い、両電極に交流電圧を印可することにより表面電極の端縁から表面プラズマを発生させる表面プラズマ発生装置と、前記表面プラズマ発生装置で発生する表面プラズマのプラズマジェット流で誘起される空気流を導く筒体とを備え、前記筒体を流通する空気流に、前記表面プラズマと空気との接触により発生するオゾンを混合して前記筒体から放出することを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る他のオゾン発生装置は前記オゾン発生装置において、前記表面プラズマ発生装置を筒体の内周面全体に形成することにより筒状の表面プラズマを発生し、該筒状の表面プラズマによる筒状のプラズマジェットの中心部に誘導空気流を形成することを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る他のオゾン発生装置は前記オゾン発生装置において、前記筒体内に前記表面プラズマを発生する表面プラズマ発生部を、空気流の流れ方向に複数個多段に設けたことを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る他のオゾン発生装置は前記オゾン発生装置において、前記表面プラズマを発生する表面プラズマ発生部を複数個並設することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
また、本発明は上記のように構成したので、オゾンを外部に供給するための送風機を必要とせず、それにより送風機による騒音の発生を防止し、送風機が埃等で汚れることなく、また従来の針電極と筒状電極を用いるオゾン発生装置よりも大量のオゾンを発生することができ、また送風量を多くするため電圧を上げてもアーク放電を生じることがないオゾン発生装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明に係るオゾン発生装置は、送風機を不要とし、且つアーク放電を生じることがないオゾン発生装置とするため、絶縁体を挟んで表面側電極の裏側に互いの電極の位置をずらして裏面側電極を配置してなる電極対を用い、両電極に交流電圧を印可することにより表面電極の端縁から表面プラズマを発生させる表面プラズマ発生装置と、前記表面プラズマ発生装置で発生する表面プラズマのプラズマジェット流で誘起される空気流を導く筒体とを備え、前記筒体を流通する空気流に、前記表面プラズマと空気との接触により発生するオゾンを混合して前記筒体から放出するようにしたものである。
【実施例１】
【００２０】
本発明の実施例を図面に沿って説明する。図１（ａ）は表面プラズマ発生装置の原理を示している。この原理自体については前記のとおりであるので、ここでの説明は省略する。図１（ｂ）は同図（ａ）に示した表面プラズマ発生装置をそのまま用いたオゾン発生装置１０の模式図を示している。図１（ｂ）に示すオゾン発生装置１０においては、前記と同様に樹脂、ガラス、セラミック等の絶縁体１１を挟んで表面側電極１２と裏面側電極１３を設け、これをそのまま筒体１８内に固定した例を示している。
【００２１】
このオゾン発生装置１０においても、両電極１２に対して交流電源１４を接続してパルス、交流電界を発生させることによって、表面側電極１２の縁部１５から絶縁体１１の表面に沿って無声放電によりプラズマジェット１６が発生する。このプラズマジェットによって周囲に誘導気流１７が発生し、それにより筒体１８の開口１９から周囲の空気が吸引されて吸入空気流２０となり、筒体１８内に空気流が形成される。それによりプラズマジェット１６周囲には常に室内空気が供給され、供給された室内空気の一部は表面プラズマによってオゾン化する。生成されたオゾンを含む空気流はオゾン含有空気流２１として、特別な送風装置無しに開口２２から室外に送風することができる。
【００２２】
上記のような装置を実際のオゾン発生装置として用いるには、例えば図１（ｃ）のように同図（ｂ）に示した筒体１８をそのままケーシング２２内に収納することによって製作することができる。このようなオゾン発生装置１０の使用に際しては、オゾン発生量を調節するスイッチ類を適宜設け、電極に供給するパルス電流のデューティー比を制御することにより、或いは供給電圧を調節することによってオゾン発生量を調節することができる。
【００２３】
このようなオゾン発生装置は更に種々の形態に製作することができ、例えば図２（ａ）の断面図に示すようなオゾン発生装置３０とすることもできる。図２（ａ）に示すオゾン発生装置３０においては、筒体３８の内面全体に表面プラズマ発生装置を形成した例を示している。即ち、筒体３８の内面には筒状の絶縁体３１を設け、この絶縁体３１の内面側に表面電極３２を備え、裏面側の筒体３８の外面側において表面電極３２と位置をずらして設けている。
【００２４】
図２（ａ）に示すオゾン発生装置においても、表面電極３２と裏面電極３３に対して交流電流としてのパルス電流を供給すると、表面電極３３の縁部３５から筒状の絶縁体の表面に沿って筒状に表面プラズマが発生し、その中心部分の空気が誘導されて誘導気流３７が発生する。この誘導気流３７の一部は表面プラズマによりオゾン化し、筒体２１の開口４０から室外にオゾン含有空気流４１として送風し、また室内の空気は開口３９から導入されることにより連続的なオゾンの発生がなされる。
【００２５】
上記のような筒状の表面プラズマを発生する装置は、例えば図２（ｂ）に示すような態様で製作し、オゾン発生装置３０として製品化することができる。図２（ｂ）に示す例においては、３個の断面矩形の筒状オゾン発生部４４を並設した例を示しており、各オゾン発生部４４は同図（ａ）に示すものと同様の構成をなし、これをケーシング４３内に収納している。このようなオゾン発生装置３０は前記図１（ｃ）に示した装置よりも効率よくオゾンを発生することができ、また空気流も充分高速にすることができる。
【００２６】
図２（ｃ）には同図（ｂ）に示したオゾン発生装置３０におけるオゾン発生部４４を円筒状に形成した例を示しており、各オゾン発生部４４を図示の例では３個並設し、同図（ｂ）と同様の作用によって表面プラズマによるプルズマジェットを発生し、誘導気流の空気の一部をオゾン化し、オゾン含有空気流として室内に供給する。前記のようなオゾン発生部４４における内径及び併設する個数等は任意に選択して製造することができる。
【００２７】
上記実施例においては、表面プラズマを発生する表面プラズマ発生部を複数個並設した例を示したが、そのほか例えば図３に示すように、前記図２に示す表面プラズマ発生部を筒体３８内において、内部を流れる空気流の方向に沿って複数個、即ち多段に配置しても良い。図３に示す例においては表面プラズマ発生部Ａ、Ｂ、Ｃの３個設けた例を示しており、その段数は任意に選択することができる。このように表面プラズマ発生部を多段に設ける場合は、前記図１に示すような１つの筒体の装置において多段に設けるもののほか、図２（ｂ）（ｃ）のように筒体を複数並設したものにおいて多段に設けるようにしても良い。
【００２８】
このように表面プラズマ発生部を多段に設けるオゾン発生装置は、表面プラズマ発生部を単段としたオゾン発生装置よりも、発生するオゾンの濃度を高めることができる。即ち、１つの表面プラズマ発生部で発生するオゾンは、導入した空気流の一部から生成されるに過ぎず、したがって同様の表面プラズマ発生部を多段設けることにより、未だ充分オゾン発生能力のある空気流に対して、多段の表面プラズマ発生部によって、より高濃度のオゾンを発生することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明によるオゾン発生装置の説明図であり、（ａ）は表面プラズマ発生の原理図であり、（ｂ）は同表面プラズマ発生によるオゾン発生装置の基本構成を示し、（ｃ）はオゾン発生装置の製品化例を示す図である。
【図２】本発明の他のオゾン発生装置を示す図であり、（ａ）の断面図、（ｂ）はその製品化例の斜視図、（ｃ）は他の製品化例の斜視図である。
【図３】表面プラズマ発生部を多段に配置した他の実施例を示す図である。
【図４】従来のオゾン発生装置の例を示す図である。
【図５】従来の他のオゾン発生装置の例を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  絶縁体
２  表面側電極
３  裏面側電極
４  交流電源
５  縁部
６  プラズマジェット
７  誘導気流
１０  オゾン発生装置
１１  絶縁体
１２  表面側電極
１３  裏面側電極
１４  交流電源
１５  縁部
１６  プラズマジェット
１７  誘導気流
１８  筒体
１９  開口
２０  吸入空気流
２１  オゾン含有空気流
２２  開口
２３  ケーシング
【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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