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JP2013184861A - Ozone generating apparatus and ozone generating method - Google Patents

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JP2013184861A
JP2013184861A JP2012052109A JP2012052109A JP2013184861A JP 2013184861 A JP2013184861 A JP 2013184861A JP 2012052109 A JP2012052109 A JP 2012052109A JP 2012052109 A JP2012052109 A JP 2012052109A JP 2013184861 A JP2013184861 A JP 2013184861A
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Takaaki Murata
隆昭 村田
Kiyoyuki Amemori
清行 雨森
Yuji Okita
裕二 沖田
Kikei Kubo
貴恵 久保
Kanako Nakajima
可南子 中嶋
Ryutaro Makise
竜太郎 牧瀬
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ozone generating apparatus and an ozone generating method capable of efficiently generating ozone in a higher saturation ozone concentration.SOLUTION: An ozone generating means of an ozone generating apparatus applies a given voltage between a high potential side electrode and a low electric potential side electrode to discharge electricity, and generates an ozone gas from a material gas, that contains an oxygen gas, supplied between the electrodes. A cooling means concurrently cools at least either of the high potential side electrode and the low electric potential side electrode to a temperature not more than 0°C and higher than the boiling point of the ozone gas.

Description

本発明の実施形態は、オゾン発生装置及びオゾン発生方法に関する。   Embodiments described herein relate generally to an ozone generator and an ozone generation method.

一般のオゾン発生装置においては、円筒状の放電管の内部に設けた一方の電極と、放電管の外側に、一方の電極を囲んで設けられた他方の電極とが一対となって放電電極を構成し、その間にスペーサを挿入することにより微小な放電ギャップ(空間)を形成している。一方の電極は通常、放電管の内面に導電膜として密着配置しており、放電管と導電膜および誘電体電極を構成する。放電管と他方の電極である金属電極であるステンレス管の間の放電ギャップに酸素ガスを含むオゾン原料ガスを流し、両電極間にAC高電圧を印加することにより放電ギャップに誘電体バリア放電が発生する。この誘電体バリア放電によりオゾン化ガスが生成される。誘電体バリア放電は単にバリア放電、あるいは無声放電と呼ばれることもある。   In a general ozone generator, a pair of one electrode provided inside a cylindrical discharge tube and the other electrode provided around the one electrode outside the discharge tube are used as a discharge electrode. A small discharge gap (space) is formed by inserting a spacer between them. One electrode is usually disposed in close contact with the inner surface of the discharge tube as a conductive film, and constitutes the discharge tube, the conductive film, and the dielectric electrode. A dielectric barrier discharge is generated in the discharge gap by flowing an ozone source gas containing oxygen gas into the discharge gap between the discharge tube and the stainless steel tube, which is the metal electrode as the other electrode, and applying an AC high voltage between the two electrodes. Occur. Ozonized gas is generated by this dielectric barrier discharge. The dielectric barrier discharge is sometimes simply referred to as barrier discharge or silent discharge.

特開平10−182109号公報JP-A-10-182109

しかしながら、従来のオゾン発生装置では、誘電体バリア放電で発生する熱は、例えば金属電極内に供給される冷却水により冷却される。これにより、放電ギャップのガス温度上昇を抑制し、オゾンの熱分解を抑制できる。この場合において、当然ながら放電部の温度は冷却水の温度までしか冷却できない。冷却水は通常15〜30℃付近にあるため、オゾンの熱分解が生じる。そのため、飽和オゾン濃度は300〜400g/Nmが最大値となる。
ここで、飽和オゾン濃度はオゾンの生成と分解がつりあったオゾンの濃度(値)であり、これ以上、生成するオゾンの濃度を高くすることはできなかった。
However, in the conventional ozone generator, the heat generated by the dielectric barrier discharge is cooled by, for example, cooling water supplied into the metal electrode. Thereby, the gas temperature rise of a discharge gap can be suppressed and the thermal decomposition of ozone can be suppressed. In this case, of course, the temperature of the discharge part can be cooled only to the temperature of the cooling water. Since the cooling water is usually around 15 to 30 ° C., thermal decomposition of ozone occurs. Therefore, the maximum value of the saturated ozone concentration is 300 to 400 g / Nm 3 .
Here, the saturated ozone concentration is the concentration (value) of ozone in which the generation and decomposition of ozone were balanced, and the concentration of the generated ozone could not be further increased.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、より高い飽和オゾン濃度でオゾンを効率よく生成することが可能なオゾン発生装置及びオゾン発生方法を提供することを目的としている。   This invention is made | formed in view of the above, Comprising: It aims at providing the ozone generator and ozone generating method which can produce | generate ozone efficiently with higher saturated ozone concentration.

実施形態のオゾン発生装置のオゾン生成手段は、高電位側電極と低電位側電極との間に所定の電圧を印加して放電を行わせ、電極間に供給された酸素ガスを含む原料ガスからオゾンガスを生成する。
これと並行して冷却手段は、高電位側電極あるいは記低電側電極の少なくともいずれか一方を0℃以下の温度であって、オゾンガスの沸点より高い温度に冷却する。
The ozone generation means of the ozone generator according to the embodiment causes a discharge by applying a predetermined voltage between the high potential side electrode and the low potential side electrode, and from the source gas containing oxygen gas supplied between the electrodes. Generates ozone gas.
In parallel with this, the cooling means cools at least one of the high potential side electrode and the low power side electrode to a temperature of 0 ° C. or lower and higher than the boiling point of ozone gas.

図1は、第1実施形態のオゾン発生装置の概要構成説明である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an ozone generator according to the first embodiment. 図2は、第1実施形態のオゾン発生装置におけるオゾン濃度とオゾン発生効率の関係を電極温度別に示した図である。FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the ozone concentration and the ozone generation efficiency in the ozone generator of the first embodiment for each electrode temperature. 図3は、第2実施形態のオゾン発生装置の概要構成説明である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an ozone generator according to the second embodiment. 図4は、第2実施形態のオゾン発生装置におけるオゾン濃度とオゾン発生効率の関係を電極温度別に示した図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the ozone concentration and the ozone generation efficiency in the ozone generator of the second embodiment for each electrode temperature. 図5は、第3実施形態のオゾン発生装置の概要構成説明である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram of an ozone generator according to the third embodiment.

次に実施形態について図面を参照して説明する。
[1]第1実施形態
図1は、第1実施形態のオゾン発生装置の概要構成説明である。
第1実施形態のオゾン発生装置10は、誘電体バリア放電式のオゾン発生装置として構成されている。
Next, embodiments will be described with reference to the drawings.
[1] First Embodiment FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an ozone generator according to a first embodiment.
The ozone generator 10 of the first embodiment is configured as a dielectric barrier discharge type ozone generator.

オゾン発生装置10は、ステンレス製の第1電極(電源側電極)11と、同じくステンレス製の第2電極(接地側電極)12と、第2電極12と対向させて、第1電極11側に配置された誘電体バリア(誘電体)13と、を備えている。ここで、誘電体バリア13は、熱膨張係数の小さい石英ガラスであることが望ましい。また、誘電体バリア13の第2電極と対向する面には、導電膜13Aが形成されている。さらに第1電極11と第2電極12との間の放電ギャップ長dは、供給される原料ガスのガス圧力(絶対圧)をpとした場合に、それらの積p・dが所望の値(例えば、20kPa・cm)となるように設定されている。   The ozone generator 10 has a first electrode 11 (power supply side electrode) 11 made of stainless steel, a second electrode 12 made of stainless steel (grounding side electrode) 12, and a second electrode 12 facing each other. And a disposed dielectric barrier (dielectric) 13. Here, the dielectric barrier 13 is preferably made of quartz glass having a small thermal expansion coefficient. A conductive film 13A is formed on the surface of the dielectric barrier 13 that faces the second electrode. Further, the discharge gap length d between the first electrode 11 and the second electrode 12 is such that when the gas pressure (absolute pressure) of the supplied source gas is p, the product p · d is a desired value ( For example, it is set to 20 kPa · cm.

また、オゾン発生装置10は、冷凍機14を備えており、第2電極12が冷凍機14の熱交換器とされ、あるいは、第2電極12が冷凍機14の図示しない熱交換器に熱的に結合されている。
さらに、第1電極11には、高電圧交流電源15が接続され、第2電極12は、接地されている。
The ozone generator 10 includes a refrigerator 14, and the second electrode 12 is a heat exchanger for the refrigerator 14, or the second electrode 12 is thermally connected to a heat exchanger (not shown) of the refrigerator 14. Is bound to.
Further, a high voltage AC power supply 15 is connected to the first electrode 11, and the second electrode 12 is grounded.

上記構成において、高電圧交流電源15により交流高電圧を第1電極11と、第2電極12と、の間に印加すると、誘電体バリア13と、第2電極12との間で誘電体バリア放電16が発生する。
このとき、第1電極11と第2電極12との間、より詳細には、誘電体バリア13と第2電極12との間には、原料ガスとしての酸素ガス(Oガス)が図示しない配管によって供給されており、冷凍機14は、第2電極12を、0℃以下の温度であって、オゾン(O)の沸点(1気圧の下では、−111.9℃)以上の温度に冷却している。
In the above configuration, when an AC high voltage is applied between the first electrode 11 and the second electrode 12 by the high voltage AC power supply 15, a dielectric barrier discharge is generated between the dielectric barrier 13 and the second electrode 12. 16 is generated.
At this time, oxygen gas (O 2 gas) as a source gas is not shown between the first electrode 11 and the second electrode 12, more specifically, between the dielectric barrier 13 and the second electrode 12. The refrigerator 14 supplies the second electrode 12 with a temperature of 0 ° C. or lower and a temperature equal to or higher than the boiling point of ozone (O 3 ) (−111.9 ° C. under 1 atm). It has cooled down.

この結果、平衡状態に至ると、誘電体バリア13と第2電極12との間に供給される酸素ガス(Oガス)の温度は、オゾンの沸点〜0℃となり、比較的低温のガスとなっている。
そして、第2電極12と誘電体バリア13の間で発生した誘電体バリア放電16により、比較的低温の酸素ガス(Oガス)からオゾンガス(Oガス)が生成され、電極外に排出される。
排出されたオゾンガス(Oガス)を回収し、例えば、水中でバブリングすることにより、オゾン水を形成することができる。
As a result, when the equilibrium state is reached, the temperature of the oxygen gas (O 2 gas) supplied between the dielectric barrier 13 and the second electrode 12 becomes the boiling point of ozone to 0 ° C., which is a relatively low temperature gas. It has become.
Then, the dielectric barrier discharge 16 generated between the second electrode 12 and the dielectric barrier 13 generates ozone gas (O 3 gas) from oxygen gas (O 2 gas) at a relatively low temperature, and is discharged outside the electrode. The
The discharged ozone gas (O 3 gas) is recovered, and ozone water can be formed by bubbling in water, for example.

図2は、第1実施形態のオゾン発生装置におけるオゾン濃度とオゾン発生効率の関係を電極温度別に示した図である。
図2において、符号L0は、第2電極12の温度が0℃の場合、符号L−50は、第2電極12の温度が−50℃の場合、符号L−100は、第2電極12の温度が−100℃の場合である。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the ozone concentration and the ozone generation efficiency in the ozone generator of the first embodiment for each electrode temperature.
In FIG. 2, the symbol L0 indicates that the temperature of the second electrode 12 is 0 ° C., the symbol L-50 indicates that the temperature of the second electrode 12 is −50 ° C., and the symbol L-100 indicates that the temperature of the second electrode 12 is This is the case when the temperature is −100 ° C.

また、図2において、オゾン発生効率[g/kWh]は、オゾン濃度[g/Nm]と電力[kW]とガス流量[Nm/h]を計測し、その比を求めることにより算出した。
また、オゾン濃度は、放電部から排出されるオゾン濃度を荏原実業製オゾンモニターを用いて計測して得られた。
In FIG. 2, the ozone generation efficiency [g / kWh] was calculated by measuring the ozone concentration [g / Nm 3 ], power [kW], and gas flow rate [Nm 3 / h] and obtaining the ratio. .
The ozone concentration was obtained by measuring the ozone concentration discharged from the discharge part using an ozone monitor manufactured by Sugawara Jitsugyo.

図2に示すように、第2電極12の温度が低いほど、生成されるオゾン濃度は高くなる。各温度のオゾン濃度の最大値が飽和オゾン濃度である。
詳細には、飽和オゾン濃度は、第2電極12の温度が0℃で300g/Nm、−50℃で550g/Nm、−100℃で900g/Nmとなっている。
また、オゾン発生効率も第2電極12の温度が低いほど高く、0℃で225g/kWh、−50℃で250g/kWh、−100℃で260g/kWhになる。すなわち、低温にするほど、オゾン発生効率、オゾン濃度ともに高くできることがわかる。
As shown in FIG. 2, the lower the temperature of the second electrode 12, the higher the generated ozone concentration. The maximum ozone concentration at each temperature is the saturated ozone concentration.
Specifically, the saturated ozone concentration, 300 g / Nm 3 temperature at 0 ℃ of the second electrode 12, 550 g / Nm 3 at -50 ° C., and has a 900 g / Nm 3 at -100 ° C..
The ozone generation efficiency is higher as the temperature of the second electrode 12 is lower, and becomes 225 g / kWh at 0 ° C., 250 g / kWh at −50 ° C., and 260 g / kWh at −100 ° C. That is, it can be seen that the lower the temperature, the higher the ozone generation efficiency and the ozone concentration.

以上の説明においては、第2電極12が冷凍機14の熱交換器とされ、あるいは、第2電極12が冷凍機14の熱交換器に熱的に結合されているものとして説明したが、第1電極11あるいは第2電極12の少なくともいずれか一方が冷凍機14の熱交換器とされ、あるいは、第1電極11あるいは第2電極12の少なくともいずれか一方が冷凍機の熱交換器に熱的に結合されているようにすれば、同様の効果を得ることが可能である。   In the above description, the second electrode 12 is described as the heat exchanger of the refrigerator 14 or the second electrode 12 is thermally coupled to the heat exchanger of the refrigerator 14. At least one of the first electrode 11 and the second electrode 12 is a heat exchanger of the refrigerator 14, or at least one of the first electrode 11 and the second electrode 12 is thermally connected to the heat exchanger of the refrigerator. If it is made to couple | bond with, it is possible to acquire the same effect.

[2]第2実施形態
図3は、第2実施形態のオゾン発生装置の概要構成説明である。
上記第1実施形態のオゾン発生装置10は、誘電体バリア放電式のオゾン発生装置として構成されていたが、本第2実施形態のオゾン発生装置20は、パルス放電式のオゾン発生装置として構成したものである。
図3において、図1と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。
[2] Second Embodiment FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an ozone generator according to a second embodiment.
Although the ozone generator 10 of the first embodiment is configured as a dielectric barrier discharge type ozone generator, the ozone generator 20 of the second embodiment is configured as a pulse discharge type ozone generator. Is.
In FIG. 3, the same parts as those in FIG.

本第2実施形態が第1実施形態と異なる点は、高電圧交流電源15に代えて、高電圧パルス電源21を備えている点である。
これにより、第1実施形態と比較して、放電中のイオン損失が低減でき、より高効率でオゾンを発生することができる。
The second embodiment is different from the first embodiment in that a high voltage pulse power supply 21 is provided instead of the high voltage AC power supply 15.
Thereby, compared with 1st Embodiment, the ion loss during discharge can be reduced and ozone can be generated more efficiently.

この場合において、パルス電圧の印加時間を、第1電極11と第2電極12との間のイオンの移動にかかる時間(10マイクロ秒程度)より短くすることによってイオンの伝導損失を低減し、オゾン発生効率も400g/kWhという高効率を得ることができる。   In this case, the conduction loss of ions is reduced by making the application time of the pulse voltage shorter than the time required for the movement of ions between the first electrode 11 and the second electrode 12 (about 10 microseconds). The generation efficiency can be as high as 400 g / kWh.

ところで、単に電源をパルス電源にしただけでは、オゾン濃度の上昇とともにオゾン発生効率は低下してしまう。たとえば、倉本らの論文“nsパルス放電を用いたオゾン生成”電気学会放電研究会資料ED−8−94(2008年)P51−56の図14(b)に示されているように、酸素原料からのオゾン生成ではオゾン濃度が数g/Nmでは500g/kWhという高い効率が得られているが、30g/Nmでは効率は半分程度に下がってしまう。 By the way, if the power source is simply a pulse power source, the ozone generation efficiency decreases as the ozone concentration increases. For example, as shown in FIG. 14 (b) of Kuramoto et al.'S paper “Ozone generation using ns pulsed discharge”, IEEJ Discharge Study Group document ED-8-94 (2008) P51-56, oxygen source ozone generation from is higher efficiency of several g / Nm 3 in 500 g / kWh ozone concentration is obtained, the 30 g / Nm 3 efficiency would dropped to about a half.

これに対し、本第2実施形態によれば、冷凍機14を使って第2電極12を低温にすることで効率の低下を抑制できる。   On the other hand, according to this 2nd Embodiment, the fall of efficiency can be suppressed by making the 2nd electrode 12 into low temperature using the refrigerator 14. FIG.

図4は、第2実施形態のオゾン発生装置におけるオゾン濃度とオゾン発生効率の関係を電極温度別に示した図である。
図4において、符号L0Aは、第2電極12の温度が0℃の場合、符号L−50Aは、第2電極12の温度が−50℃の場合、符号L−100Aは、第2電極12の温度が−100℃の場合である。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the ozone concentration and the ozone generation efficiency in the ozone generator of the second embodiment for each electrode temperature.
In FIG. 4, symbol L0A indicates that the temperature of the second electrode 12 is 0 ° C., symbol L-50A indicates that the temperature of the second electrode 12 is −50 ° C., symbol L-100A indicates that the second electrode 12 This is the case when the temperature is −100 ° C.

図4に示すように、電極の温度が低いほど、生成されるオゾン濃度が高くなるのは、図2の高電圧交流電源15を用いる場合と同様である。
各温度における最大オゾン発生効率は0℃で350g/kWh、−50℃で375g/kWh、−100℃で400g/kWhになる。低温にするほど、オゾン発生効率、オゾン濃度ともに高くできることがわかる。また、オゾン濃度の上昇によるオゾン発生効率の低下は小さく、オゾン発生効率が半分に落ちるオゾン濃度は0℃で240g/Nm、−50℃で500g/Nm、−100℃で860g/Nmになる。
As shown in FIG. 4, the lower the electrode temperature is, the higher the generated ozone concentration is, as in the case of using the high voltage AC power supply 15 of FIG.
The maximum ozone generation efficiency at each temperature is 350 g / kWh at 0 ° C., 375 g / kWh at −50 ° C., and 400 g / kWh at −100 ° C. It can be seen that the lower the temperature, the higher the ozone generation efficiency and the ozone concentration. Also, small decrease of the ozone generating efficiency due to an increase in the ozone concentration, the ozone concentration is 0 ℃ at 240 g / Nm 3 of ozone generating efficiency drops to half, 500 g / Nm 3 at -50 ℃, 860g / Nm 3 at -100 ° C. become.

本第2実施形態によれば、パルス放電式のオゾン発生装置20においても、冷凍機14を使って低温にすることで効率の低下を抑えられ、高効率かつ高濃度が得られることがわかる。   According to the second embodiment, it can be seen that also in the pulse discharge type ozone generator 20, a decrease in efficiency can be suppressed by using the refrigerator 14 to lower the temperature, and high efficiency and high concentration can be obtained.

以上の説明においては、第2電極12が冷凍機14の熱交換器とされ、あるいは、第2電極12が冷凍機14の熱交換器に熱的に結合されているものとして説明したが、第1電極11あるいは第2電極12の少なくともいずれか一方が冷凍機14の熱交換器とされ、あるいは、第1電極11あるいは第2電極12の少なくともいずれか一方が冷凍機の熱交換器に熱的に結合されているようにすれば、同様の効果を得ることが可能である。   In the above description, the second electrode 12 is described as the heat exchanger of the refrigerator 14 or the second electrode 12 is thermally coupled to the heat exchanger of the refrigerator 14. At least one of the first electrode 11 and the second electrode 12 is a heat exchanger of the refrigerator 14, or at least one of the first electrode 11 and the second electrode 12 is thermally connected to the heat exchanger of the refrigerator. If it is made to couple | bond with, it is possible to acquire the same effect.

[3]第3実施形態
図5は、第3実施形態のオゾン発生装置の概要構成説明である。
本第3実施形態のオゾン発生装置20は、パルス・ワイヤ放電式のオゾン発生装置として構成するとともに、液体酸素を気化させて前記温度とした酸素ガスを前記原料ガスとして前記電極間に供給して、電極を0℃以下の温度であって、オゾンの沸点以上の温度に冷却する場合のものである。
[3] Third Embodiment FIG. 5 is a schematic configuration diagram of an ozone generator according to a third embodiment.
The ozone generator 20 of the third embodiment is configured as a pulse / wire discharge type ozone generator, and supplies oxygen gas, which is vaporized liquid oxygen and has the above temperature, as the source gas between the electrodes. The electrode is cooled to a temperature not higher than 0 ° C. and not lower than the boiling point of ozone.

オゾン発生装置30は、ステンレス製の円筒型電極である第1電極31と、この第1電極31の内部に、第1電極31の長手方向に平行に挿入されたワイヤ電極として構成された第2電極32と、この第2電極32に接続された高電圧パルスを印加する高電圧パルス電源33と、液体酸素(LOX)34を収容し、徐々に気化(蒸発)させて酸素ガスとし、原料ガスとして供給するための蒸発器35と、蒸発器35から第1電極31の内部に酸素ガスを供給するための図示しない配管とを備えている。   The ozone generator 30 includes a first electrode 31 that is a cylindrical electrode made of stainless steel, and a second electrode configured as a wire electrode that is inserted into the first electrode 31 in parallel with the longitudinal direction of the first electrode 31. An electrode 32, a high-voltage pulse power source 33 for applying a high-voltage pulse connected to the second electrode 32, and liquid oxygen (LOX) 34 are accommodated and gradually vaporized (evaporated) to form oxygen gas. As an evaporator 35 and a pipe (not shown) for supplying oxygen gas from the evaporator 35 to the inside of the first electrode 31.

この場合において、第1電極31よりも一回り大きく、第1電極31を収納した状態で配置可能な円筒型の伝熱管と、この伝熱管から蒸発器35内にひきこまれて気化(蒸発)に要する熱を伝える電熱線と、を備えた伝熱部材を設けるようにすることも可能である。   In this case, a cylindrical heat transfer tube that is slightly larger than the first electrode 31 and can be disposed in a state where the first electrode 31 is accommodated, and is drawn into the evaporator 35 from the heat transfer tube to be vaporized (evaporated). It is also possible to provide a heat transfer member provided with a heating wire that transmits the required heat.

上記構成において、高電圧パルス電源33と第2電極32との間にパルス高電圧が印加されると、第1電極31内部にパルス放電が発生する。
蒸発器35には、例えば、−182.96℃の液体酸素(LOX)34が収容されている。液体酸素(LOX)34を蒸発器35により蒸発させて、酸素ガスを得ることができる。気化した酸素は−111.9℃〜0℃の低温の酸素ガス(図5の例では、−100℃)となり、図示しない配管により第1電極31内に供給される。この場合において、供給される酸素ガスの温度を制御したい場合等には、図示しない配管途中にヒータ及び温度センサなどを設けて、所望の温度となるように加熱しても良い。
In the above configuration, when a pulse high voltage is applied between the high voltage pulse power source 33 and the second electrode 32, a pulse discharge is generated inside the first electrode 31.
In the evaporator 35, for example, liquid oxygen (LOX) 34 of −182.96 ° C. is accommodated. Liquid oxygen (LOX) 34 can be evaporated by an evaporator 35 to obtain oxygen gas. Vaporized oxygen becomes low-temperature oxygen gas of −111.9 ° C. to 0 ° C. (−100 ° C. in the example of FIG. 5), and is supplied into the first electrode 31 through a pipe (not shown). In this case, when it is desired to control the temperature of the supplied oxygen gas, a heater, a temperature sensor, and the like may be provided in the middle of a pipe (not shown) to heat it to a desired temperature.

これに伴い、第1電極31と、第2電極32との間でパルス放電が生じ、低温の酸素ガスはオゾンを生成し、第1電極31外部に排出される。
ここで、伝熱部材が設けられている場合には、第1電極31内部に発生した熱エネルギーを伝熱管から蒸発器35に供給することとなり、この熱エネルギーは液体酸素34を蒸発させるために利用することができる。
Accordingly, pulse discharge occurs between the first electrode 31 and the second electrode 32, and the low-temperature oxygen gas generates ozone and is discharged outside the first electrode 31.
Here, when the heat transfer member is provided, the heat energy generated in the first electrode 31 is supplied from the heat transfer tube to the evaporator 35, and this heat energy is used to evaporate the liquid oxygen 34. Can be used.

生成されたオゾンガスは、例えば水とバブリングすることにより、オゾン水を形成し得る。
実施形態にかかるオゾン発生装置を用いて形成されたオゾンあるいはオゾン水は、例えば水処理技術などに適用し、処理されるべき水の脱臭、脱色、及び殺菌等に使用することができる。
The generated ozone gas can form ozone water by, for example, bubbling with water.
The ozone or ozone water formed using the ozone generator according to the embodiment can be applied to, for example, water treatment technology and used for deodorization, decolorization, sterilization, and the like of water to be treated.

以上の説明においては、円筒型電極である第1電極31は、ステンレス製としていたが、誘電体である円筒ガラスの内面に、アルミ、ニッケル等のメッキを施したり、アルミ、ニッケル、ステンレス等の導体をスパッタリングにより薄膜状に形成するようにすることも可能である。これにより、耐食性に優れた第1電極を構成でき、安定した濃度でオゾンを高効率に生成することが可能となる。   In the above description, the first electrode 31 that is a cylindrical electrode is made of stainless steel. However, the inner surface of the cylindrical glass that is a dielectric is plated with aluminum, nickel, or the like, or aluminum, nickel, stainless steel, or the like is used. It is also possible to form the conductor into a thin film by sputtering. Thereby, the 1st electrode excellent in corrosion resistance can be comprised, and it becomes possible to produce | generate ozone with a stable density | concentration with high efficiency.

[4]実施形態の変形例
以上の第1実施形態及び第2実施形態においては、単純にオゾン発生装置外部から原料ガスである酸素ガスを供給する構成を採っていたが、第3実施形態と同様に蒸発器を設け、液体酸素を気化させて得られる酸素ガスを原料ガスとして供給するようにすることも可能である。
また、第3実施形態の液体酸素で冷却した外部から導入した酸素ガスを供給するように構成することも可能である。
[4] Modification of Embodiment In the first embodiment and the second embodiment described above, a configuration in which oxygen gas, which is a raw material gas, is simply supplied from the outside of the ozone generator has been adopted. Similarly, it is also possible to provide an evaporator and supply oxygen gas obtained by vaporizing liquid oxygen as a raw material gas.
It is also possible to supply the oxygen gas introduced from the outside cooled with liquid oxygen according to the third embodiment.

[5]実施形態の効果
これらの実施形態によれば、液体酸素を蒸発させて気化させた酸素ガスを原料として、放電によりオゾンを生成するオゾン発生装置において気化した酸素の温度を低温(0℃以下の温度であって、オゾンの沸点以上の温度:例えば、−111.9℃から0℃の温度)にすることによってオゾンの熱分解を抑制し、高効率かつ高濃度オゾンの発生できる。
[5] Effects of Embodiments According to these embodiments, the temperature of oxygen vaporized in an ozone generator that generates ozone by discharge is reduced to a low temperature (0 ° C.) using oxygen gas vaporized by evaporating liquid oxygen as a raw material. By setting the temperature to the following temperature, which is equal to or higher than the boiling point of ozone: for example, a temperature of -111.9 ° C. to 0 ° C., the thermal decomposition of ozone can be suppressed, and high-concentration ozone can be generated with high efficiency.

そして生成されたオゾンガスあるいはこのオゾンガス水とバブリングすることにより得られるオゾン水は、例えば水処理技術などに適用し、処理されるべき水の脱臭、脱色、及び殺菌等に使用することで、より効率的にこれらの処理を行うことができる。   The generated ozone gas or ozone water obtained by bubbling with this ozone gas water is applied to, for example, water treatment technology, and is used for deodorization, decolorization, sterilization, etc. of water to be treated, thereby making it more efficient. Therefore, these processes can be performed.

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   As mentioned above, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

10 オゾン発生装置
11 第1電極(オゾン生成手段)
12 第2電極(オゾン生成手段)
13 誘電体バリア(誘電体)
13A 導電膜
14 冷凍機(冷却手段)
15 高電圧交流電源(オゾン生成手段)
16 誘電体バリア放電
20 オゾン発生装置
21 高電圧パルス電源
30 オゾン発生装置
31 第1電極
32 第2電極(ワイヤ電極)
33 高電圧パルス電源
34 液体酸素(冷却手段)
35 蒸発器(冷却手段)
10 Ozone generator 11 First electrode (ozone generating means)
12 Second electrode (Ozone generating means)
13 Dielectric barrier (dielectric)
13A conductive film 14 refrigerator (cooling means)
15 High-voltage AC power supply (ozone generating means)
16 Dielectric Barrier Discharge 20 Ozone Generator 21 High Voltage Pulse Power Supply 30 Ozone Generator 31 First Electrode 32 Second Electrode (Wire Electrode)
33 High-voltage pulse power supply 34 Liquid oxygen (cooling means)
35 Evaporator (cooling means)

Claims (9)

第1電極と第2電極との間に所定の電圧を印加して放電を行わせ、前記電極間に供給された酸素ガスを含む原料ガスからオゾンガスを生成するオゾン生成手段と、
前記第1電極あるいは前記低電側電極の少なくともいずれか一方を0℃以下の温度であって、前記オゾンガスの沸点以上の温度に冷却する冷却手段と、
を備えたオゾン発生装置。
An ozone generating means for applying a predetermined voltage between the first electrode and the second electrode to cause discharge, and generating ozone gas from a source gas containing oxygen gas supplied between the electrodes;
A cooling means for cooling at least one of the first electrode and the low power side electrode to a temperature of 0 ° C. or less and a temperature of a boiling point or more of the ozone gas;
Ozone generator equipped with.
前記冷却手段は、液体酸素を気化させて前記温度とした酸素ガスを前記原料ガスとして前記電極間に供給する、
請求項1記載のオゾン発生装置。
The cooling means supplies oxygen gas having the temperature by vaporizing liquid oxygen as the source gas between the electrodes.
The ozone generator according to claim 1.
前記液体酸素を気化させる気化部を備え、
前記放電により発生する熱を、前記気化部に供給する、
請求項1又は請求項2記載のオゾン発生装置。
A vaporization unit for vaporizing the liquid oxygen;
Supplying heat generated by the discharge to the vaporizing unit;
The ozone generator of Claim 1 or Claim 2.
冷凍機を有し、
前記第1電極あるいは前記第2電極の少なくともいずれか一方が前記冷凍機の熱交換器とされ、あるいは、前記第1電極あるいは前記第2電極の少なくともいずれか一方が前記冷凍機の熱交換器に熱的に結合されている、
請求項1記載のオゾン発生装置。
Have a refrigerator,
At least one of the first electrode and the second electrode is used as a heat exchanger for the refrigerator, or at least one of the first electrode and the second electrode is used as a heat exchanger for the refrigerator. Thermally coupled,
The ozone generator according to claim 1.
前記オゾン生成手段は、前記第1電極あるいは前記第2電極のうちいずれか一方に接続されたパルス電源を含み、パルス電圧を印加するパルス放電方式の放電手段を備えた、
請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のオゾン発生装置。
The ozone generation means includes a pulse power supply connected to either the first electrode or the second electrode, and includes a pulse discharge type discharge means for applying a pulse voltage.
The ozone generator in any one of Claim 1 thru | or 4.
前記第1電極あるいは前記第2電極のうちいずれか一方がワイヤ電極として形成され、他方が円筒型電極として形成され、
前記ワイヤ電極が前記円筒型電極内に挿入されたパルス・ワイヤ放電方式の放電手段を備えた、
請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のオゾン発生装置。
Either the first electrode or the second electrode is formed as a wire electrode, the other is formed as a cylindrical electrode,
The wire electrode comprises a pulse wire discharge type discharge means inserted into the cylindrical electrode,
The ozone generator in any one of Claim 1 thru | or 4.
前記パルス電圧の印加時間は、前記第1電極と、前記第2電極との間におけるイオン移動時間よりも短く設定されている、
請求項5又は請求項6記載のオゾン発生装置。
The application time of the pulse voltage is set shorter than the ion movement time between the first electrode and the second electrode.
The ozone generator of Claim 5 or Claim 6.
前記オゾン生成手段は、前記第1電極と、前記第2電極と、の間に設けられた誘電体及び前記前記第1電極あるいは前記第2電極のうちいずれか一方に接続された交流電源を含む誘電体バリア放電方式の放電手段を備えた、
請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のオゾン発生装置。
The ozone generating means includes a dielectric provided between the first electrode and the second electrode, and an AC power source connected to either the first electrode or the second electrode. Provided with a dielectric barrier discharge type discharge means,
The ozone generator in any one of Claim 1 thru | or 4.
第1電極と第2電極とを備えたオゾン発生装置において実行されるオゾン発生方法であって、
前記第1電極と前記第2電極との間に所定の電圧を印加して放電を行わせ、前記電極間に供給された酸素ガスを含む原料ガスからオゾンガスを生成するオゾン生成過程と、
前記第1電極あるいは前記低電側電極の少なくともいずれか一方を0℃以下の温度であって、前記オゾンガスの沸点より高い温度に冷却する冷却過程と、
を備えたオゾン発生方法。
An ozone generation method executed in an ozone generator provided with a first electrode and a second electrode,
An ozone generation process in which discharge is performed by applying a predetermined voltage between the first electrode and the second electrode, and ozone gas is generated from a source gas containing oxygen gas supplied between the electrodes;
A cooling process in which at least one of the first electrode and the low power side electrode is cooled to a temperature of 0 ° C. or lower and higher than the boiling point of the ozone gas;
A method for generating ozone.
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