オゾンおよびコロナ発生器
【課題】オゾンやコロナ発生に際し、生産性、信頼性及び発生効率の高い発生器を提供すること。また、オゾンやコロナを必要とする有機ガス又はＮＯｘ等の有害ガスの分解に活用すること。
【解決手段】オゾン発生器は、容器の中に外表面に突起を持つ活性炭素や金属の一体又は表面メッキを施した粒子状物質を詰め、マイクロ波長の電磁波を照射し、金属性粒子状物質の突起部からコロナを発生させて、容器内を流れる空気又は酸素中でオゾンを発生させると共に、コロナ、オゾンの何れかのエネルギーを用いて粒子中に担持させた金属の酸化物の触媒作用により有害ガスの分解を可能にする。 電極の一方を絶縁体の外皮で覆い長い線状、帯状、棒状または板状にし、もう一方の電極をそれぞれの形状にあわせて裸線にして他の絶縁芯線に沿わせて平行、直角、螺旋、網状あるいはジグザグ状などに密着配置して行うことにより、電圧を低くすることが可能となる。
【解決手段】オゾン発生器は、容器の中に外表面に突起を持つ活性炭素や金属の一体又は表面メッキを施した粒子状物質を詰め、マイクロ波長の電磁波を照射し、金属性粒子状物質の突起部からコロナを発生させて、容器内を流れる空気又は酸素中でオゾンを発生させると共に、コロナ、オゾンの何れかのエネルギーを用いて粒子中に担持させた金属の酸化物の触媒作用により有害ガスの分解を可能にする。 電極の一方を絶縁体の外皮で覆い長い線状、帯状、棒状または板状にし、もう一方の電極をそれぞれの形状にあわせて裸線にして他の絶縁芯線に沿わせて平行、直角、螺旋、網状あるいはジグザグ状などに密着配置して行うことにより、電圧を低くすることが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
殺菌、脱臭、化学物質分解、化学反応促進などに使うオゾンやコロナ発生装置にかかわる。
【背景技術】
【０００２】
従来のオゾン発生装置は絶縁破壊を起こさない程度に離した相対峙した電極間（空間または絶縁物）に高電圧の直流単独または交流を重畳したり、単独に交流電圧を印加して発生させている。
【０００３】
この場合安全上空間距離や絶縁物を介して高電圧を印加するため高価となり経済的ではない。また、コロナ放電時に空気中で行わせる場合ＮＯｘが必ず陰極部に発生し、絶縁劣化や漏洩のため、機能停止やオゾン発生量の低下で頻繁に保守をして機能維持をしないと実用に供しないものになっている。又、高温雰囲気でのオゾンやコロナ発生に供し得るものは見当たらない。また、マイクロ波を用いたコロナ発生装置は見当たらない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
オゾンやコロナ発生に際し、生産性、信頼性及び発生効率の高い発生器を提供すること。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
オゾンやコロナ発生に際し電極間に印加する電圧をできるだけ低くすることの実現について述べる。電極の一方を絶縁体の外皮で覆い長い線状、帯状、棒状または板状にし、もう一方の電極をそれぞれの形状にあわせて裸線にして、絶縁芯線に沿わせて平行、直角、螺旋、網状あるいはジグザグ状などに密着配置して行うことにより、電圧を低くすることが可能となる。
【０００６】
両電極をオゾンやコロナ発生部所では完全に隔離することの実現について述べる。この手段の基本は両電極をオゾンやコロナ発生部所では表面及び空間的においても、電気的及び機械的に完全に隔離することである。１）で説明した線状等の電極対のオゾンやコロナ発生部を発生容器内に配置し、両端の異極端子間を適当な絶縁距離または絶縁体で隔離する。この場合片方を完全に絶縁して発生容器内に置き、片方のみ容器外に隔離して電極端子を形成してもよい。この場合空間を有効に活用して複数の電極対で構成してもよい。
【０００７】
オゾンやコロナ発生時に伴うＮＯｘによる影響をなくすることの実現について述べる。オゾンやコロナ発生容器外にゼオライトなどによる窒素除去装置をもうけて、ほとんど酸素雰囲気でオゾンやコロナ発生を行えばＮＯｘを発生せずにオゾンやコロナを効率よく発生できる。また、オゾンやコロナ発生を空気中で行う場合、ＮＯｘの発生は避けて通れないので、運転中に発生容器内を空気または水でＮＯｘを除去する機構を容器外に設ける。空気の場合は圧搾空気を容器内に適宜吹き込むことにより、またＮＯｘ自身は水によく溶けるためオゾンやコロナ発生容器内の天井または側壁にシャワーのノズルを取り付けて噴射洗浄除去し、下部に設けた排水孔より排水するようにする。また、圧搾空気と水シャワーを組み合わせてもよい。
【０００８】
また、絶縁被覆材料を耐熱性の高い材料たとえばテフロン（登録商標）、耐熱シリコン樹脂、ガラスやセラミックスなどで作ることにより、外部からの熱風や蒸気などにより洗浄性をより高めることもできる。また外部の裸線や絶縁芯線に通電してヒーターとして機能させ、より洗浄、浄化や反応等の効果を上げることも可能となる。
【０００９】
オゾンやコロナ発生量をより効率よく発生させることの実現について述べる。裸電極線の形状や構造を単純な細い単線を平行に絶縁芯線に這わせるのみでなく、絶縁芯線外皮表面に網状に被服したり、螺旋状に敷設したり、さらに素線自身を毛ばらせたりすることによりコロナ発生を容易にして、オゾンやコロナの発生量を増加させることができる。
【００１０】
また、高電圧の直流に重畳したり、単独のパルスや交流の周波数（１〜３０ｋｚ）を変化させるか，周期的に変化させることにより、コロナ発生をより効果的に行わせることができる。
【００１１】
また、コロナ発生と同時に発生する紫外線の波長を変化して、絶縁芯線の外皮や発生容器の内壁に塗布した酸化チタンや増長剤のパラジウムなどからの活性酸素の発生をより効果的に行わせることによりオゾンやコロナの発生を大幅に増加できる。
【００１２】
また、外表面に突起を持つ活性炭素、金属、金属をメッキしたもの、セラミックスに蒸着したもの等の粒子をセラミックスやガラス容器に入れその外部から電子レンジ等に使うマイクロ波で照射すると粒子の突起部からコロナや火花放電が起こり、空気や酸素雰囲気ではオゾンが大量に発生する。コロナや火花放電は有機ガスやデイーゼル排ガス等の有害ガスは勿論、化学反応の促進にも有効で、高電圧を直接使用せずに電磁波を使うので装置を安全に纏めることができる。この場合オゾンが放電に伴ってできるので、脱臭、殺菌や化学反応促進などを行うことができるのは勿論である。
【００１３】
また、容器内や容器自身にセラミックスやガラス等の耐熱誘電体を用いることにより、マイクロ波でこれらを直接加熱ができ、殺菌、化学反応の触媒作用を効果的に行わせることが可能となる。高圧放電線の絶縁被覆にこれらの耐熱誘電体を用いればこの誘電体をヒーターとして利用することもできる。勿論高圧線の芯線や外部に布設する放電線をヒーターとして本来機能のコロナ発生の他に活用することもできる。
【００１４】
生産性を向上することの実現について述べる。コロナ発生部は電極対になった細長い単数または複数の電極対になっており、電線や光フアイバーの製造技術で簡単に製造でき、これをランダムまたは電極対間の間隔に意を用いずに配置するだけで構成できるので、従来の針電極など用いるオゾンやコロナ発生器に比べ格段の生産性アップとなり大幅なコスト低減が可能となる。
【００１５】
また、マイクロ波を用いた導電性粒子によるコロナ発生は高電圧を直接扱わずに電磁波にて行うので、構造が簡単で安全性に優れ、メンテ性が抜群で、トータルの生産性も優れている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の効果は絶縁体にて被覆された細長い電極の外皮に沿って密着した裸電極との間に比較的低い高電圧の直流または交流にてコロナ放電を起こし、効率的にオゾンを発生できる。本発明ではオゾン発生容器内外ともに高圧電極間を完全に電気的に隔離し、使用時に塵埃や電極周辺にコロナにて発生するＮＯｘにて漏電、スパークなどを発生することが少なくでき、在来の機器に比べメンテナンス期間を大幅に伸ばすことができる。
【００１７】
さらに、酸素発生器などを備え、ＮＯｘを発生させずにオゾンやコロナを効率的に発生させることも可能である。塵埃やＮＯｘ除去を機器内でできる清浄、除去及び乾燥などの機能を備え、従来機器が頻繁にメンテナンスを必要とするのに対し抜群のメンテナンスフリーを実現可能となる。
【００１８】
絶縁物に耐熱性の高いテフロン（登録商標）、耐熱シリコン樹脂、ガラスやセラミックスなどが容易に適用できる構造になっており、高温雰囲気でのオゾンやコロナ発生が可能になる。中空電極に液体電解液を用い、循環させることにより、冷却機能を持たせることが可能となりさらに高温雰囲気での範囲を広げることができる。耐熱性を上げることにより、清掃、付着塵埃除去や反応促進時に電極線に通電してヒーターとして働かせより効果を上げることも可能となる。
【００１９】
オゾンやコロナ発生の効率を上げるため、絶縁芯線の外皮に密着して布設している裸電極線の形状を平行な単線をはじめ、螺旋状、網状等とし、さらに素線の外面に突起物などを形成している。直流高電圧に重畳したり、単独に印可するパルスや高周波の周波数を変化させたり、周期的に周波数を変化することによりオゾンやコロナの発生を容易に起こさせることが可能となる。絶縁芯線の外皮やオゾンやコロナ発生容器の内面に紫外線により活性酸素を発生、増長する酸化金属例えば酸化チタンやパラジウムなどを塗布して、その近傍の裸電極でコロナやコロナ発生時に発生する紫外線をまともに浴びて多量の活性酸素を発生し、オゾン生成を増長することになる。
【００２０】
また、本発明の布状のオゾンやコロナ発生器は一枚のものを折り重ねたり、複数枚のものを重ねて機械式フイルター機能を持たせながら、そのものでオゾンやコロナ発生をも行わせる複合機能を持たせることができる。
【００２１】
さらに、マイクロ波によるオゾンやコロナ発生、加熱を上記のオゾン及びコロナ発生装置に単独又は付加的に組み合わせることにより、性能、安全性及び生産性において画期的な装置を構築できる。
【００２２】
次に生産性についても、本発明のオゾンやコロナ発生部は電極対になった細長い単数または複数の電極対になっており、電線や光フアイバーの製造技術で簡単に製造でき、これをランダムに配置するだけで構成できるので、従来の針電極など用いる複雑なオゾンやコロナ発生器に比べ格段の生産性アップとなり大幅なコスト低減が可能となる等数多くの効果を期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、この発明の実施の形態をオゾン発生に絞り、図面を参照して説明する。
【００２４】
図１はオゾン発生器で、図１ａ、ｂは本発明のオゾン発生器の断面図及び側断面図を示し、オゾン発生部２を有し、その断面形状は細い円形、帯状、板状やそれらの中空形状よりなっておる。絶縁芯線４の外部に密着して平行に張られた、裸の単線や撚り線をはじめ、螺旋巻や網状などの裸電極線１３で構成され、一本（図示）又は複数本のものをオゾン発生容器１の中に通気性を保ちながら、ランダム又は規則正しく収納されている。高圧電源３にて発生した、直流単独（５０００Ｖ以上）又は１ｋＨｚから３０ｋＨｚのパルスや高周波電圧（直流の１／３程度）を重畳したり、交流単独の電圧をオゾン発生部２の端子に印加してオゾンを大量に発生させる。
【００２５】
１７は導体１３からの漏電や感電などからの安全確保のための絶縁電線で、オゾン発生容器１の口出し部や高圧電源間に用いられている。ａは空気や酸素の吸入口でｂはオゾン吹き出し口である。図１ｃ、ｄは従来の針電極７と円筒状の電極６との間に、高圧電源３’にて発生した高電圧の直流又は交流を重畳した電気を印加して、コロナ放電を起こさせて付随的にオゾンを発生させるもので、積極的にオゾンを発生させる本案のものに比べ数倍劣る。同じオゾンの量を発生させようとすると、大型で、構造が複雑で、コストも非常に高くなる。４’、１７’は高電圧電線である。ｃはｈ針電極に対峙する円筒電極の吸入口である。
【００２６】
図２は本案オゾン発生部２を活用したオゾン発生器を示し、気中コロナ放電によるオゾン発生に付き物のＮＯｘ対策を施したシステムとなっている。オゾン発生時に生成されるＮｏｘは裸電極線１３の周辺に付着して、電気的漏洩やオゾン発生機能を低下させる。機能維持の為には頻繁にメンテをしないとだめで、手間と費用が膨大となる。そこで、ＮＯｘ除去のシステムを盛り込んでそれを解消しようとするものである。即ち、圧搾空気や蒸気、水にて、コロナ放電にて生成したＮＯｘを必要に応じて除去してしまうものである。これを可能にするため、オゾン発生部２の絶縁芯線４を電気的に完全にシールして、即ち、裸線１３とは電気的に完全に隔絶して初めて実現できるものである。
【００２７】
発生器８を容器１外に設けて水や蒸気を発生させ、ノズル１１より噴射させたり、さらに、圧搾空気の発生器９をも備え、ＮＯｘや塵埃の除去をはじめ洗浄後の乾燥により効果を発揮できるようになっている。又、それぞれ単独に設置しても勿論良い。
【００２８】
次に、ＮＯｘの発生を完全に抑えるための酸素雰囲気でのオゾン発生システムとして、ゼオライト等の吸着式酸素発生器２０や酸素ボンベを備えても良い、オゾンの発生も酸素１００％の雰囲気では、オゾン発生効率も飛躍的に向上する。１１ａは酸素や圧搾空気噴射用のノズルで、１０は排水用のドレン口である。
【００２９】
図３は本発明のオゾン発生部２を容器１へ収納する場合の実施例を示す図で、図３ａ、ｂは単一の発生部にて構成している。勿論容器１内の端部は完全に電気的、機械的にシールされていて、容器１からの出口は一個所となっている。発生部２がフレキシブルな細い線にてできている場合、設置の時ごみを丸めて捨てるが如く無造作に容器１に押し込んでもよく、生産性は抜群に向上し、コストも飛躍的に安くなる。
【００３０】
図３ｃ、ｄはオゾン発生部２’が比較的リジットなものでできていて、複数のものを組み合わせて、容器１に収納にてオゾン発生器を構成する例である。その場合の特殊な応用例として、発生部の絶縁芯線４を中空にして、その中に導電性の溶液を密封して芯部の電極を形成したり、中空部を適当な太さの菅にして溶液を循環させるようにして、発生容器内が発熱したり、高温になった時にオゾンの消滅温度４００度以下に抑えるため、冷却水を流してオゾンの発生効果の低下を防ぐようにするのに用いることもできる。
【００３１】
図４、５は断面が円形の細長のオゾン発生部２の構成例を示す図である。
【００３２】
図５の芯線１２ｄ、ｅは中空になっている。図４ａ、ｃ、ｅは細長方向の断面図で、図４ｂ、ｄ、ｆは断面図を示す。図４ａ、ｂは芯線１２を絶縁物５にて被覆している。芯線と平行に密着配置した裸線１３の端子部は絶縁物５ａにて被覆している。
【００３３】
製造方法は電線や光フアイバーの製造技術で簡単にでき，コストパフォーマンス抜群である。耐熱性を持たせるために、絶縁物５にテフロン（登録商標）、ガラス、セラミックスなどを用いる。この絶縁物の外皮部分にナノ粒子の酸化チタン等金属酸化物やパラジウムを塗布してオゾン発生とともに発生する紫外線に反応して活性酸素の生成を助長し、オゾンの発生を効果的にすることもできる。
【００３４】
更に、発生容器１の内壁に同じように塗布してその効果を上げることもできる。図５で芯線を中空にしたり、または絶縁物５のみにて中空を形成して、その中空部に導電性の溶液を充填して芯線を形成したり、この中空部を閉鎖ループにしてポンプでこの溶液を循環させて、オゾン発生部の冷却や非常時に消火の機能を持たせ、オゾンの消滅温度４００℃以下に下げるようにすることもできる。又、中空電極の場合、形状が複雑になっても対応が容易で、コスト的にも安価にできる。
【００３５】
裸線１３は化学的に安定な炭素繊維を用いて腐食による断線を防ぎメンテナンスや耐熱性向上に有効である。裸線１３と絶縁芯線４を密着させなくても、平行にバラで容器内にランダムまたは規則正しく敷設してもよいことは勿論である。図４ｃ、ｄは裸線１３ａを螺旋状に絶縁芯線４ａに布設した例を示し、図４ｅ、ｆは細い素線を網状に編んだ裸線１３ｂを絶縁芯線４ｂの外皮に布設した例を示している。これらの裸線１３の素線の外皮の面に突起を設けてオゾン発生効果を更に増すようにしてもよい。
【００３６】
図６ａ、ｂは長方形の絶縁芯線４ａ’の断面の長尺面に裸線１３’の複数本を芯線１２’に平行して布設した例を示し、図６ｃ、ｄは絶縁芯線４ｂ’の外皮に芯線１２ａ’に沿って裸線１３ａ’を螺旋状に布設した例を示している。図５ｅ、ｆ及び図５ｇ、ｈはそれぞれ網状裸線１３ｂ’を用いて絶縁芯線４ｃ’の外皮に布設した例を、また、ジグザグ状裸線１３ｃ’を用いて絶縁芯線４ｄ’の外皮に布設した例を示している。
【００３７】
図７は絶縁芯線４’’や中空絶縁芯線４ａ’’を横糸に裸線１６、１６ａを縦糸に布状に編んでオゾン発生部を形成した例を示し、機械式積層フイルターを形成できるようにして、単独または複合機能を持たせるようにしたものである。束ねた絶縁電極１７’’は縦糸状素線１６を連結線１４にて束ねている。一枚を折りたたんで容器に入れて使ったり、複数のものを積層して用いてもよい。また、絶縁芯線４’’と放電線としての素線１６をそれぞれ布状にしたものを交互に積層などして構成してもよい。
【００３８】
図７ｂは中空の絶縁芯線４ａ’’を図５に示す芯線１２ｄ、ｅに電解液などを充填して形成し、これを横糸状に裸素線１６ａを縦糸として布状に織り、中空の中の溶液を密封して固定的に使用したり、電解液を循環して使用したりして、冷却性能を持たせるようにしている。束ねた絶縁電極１７ａ’’は縦糸状素線１６ａを連結線１４ａにて束ねている。オゾン発生雰囲気が高温の場合に有効である。
【００３９】
図８は活性炭素、金属、金属をメッキしたもの、セラミックスに蒸着したもの等の外表面が突起を持つ粒子にマイクロ波をあてて、火花やコロナ放電を起こして、空気や酸素雰囲気等でオゾンを大量に発生する装置の構造図である。
【００４０】
図８ａはマイクロ波単独で行った場合を示し、図８ｂは前述の高圧放電線を用いたコロナやオゾン発生装置と組み合わせた一例を示している。処理するガスは入り口ａ部より入れ、処理後排出口ｂ部より取り出すようになっている。充填している粒子の大きさや密度により、通気抵抗が大きい場合は高静圧タイプの送風機（不図示）で圧力補償を行ってやる。この金属や活性炭素等の突起性金属粒子４０で多孔性のものは銅、ニッケル、チタン、パラジウム等の金属酸化物を担持させたり、多孔性でないものは表面にこれらの金属酸化物を接着や焼き付け等で固着させ触媒作用を持たせて、有機ガスや微粒子、ＮＯＸ等の分解に有効に働かせるようにしている。３０、３０ａはマイクロ波発生装置、３１、３１ａはマイクロ波噴射ノズルでコロナ発生容器１ａ、１ｂ内に電磁波を噴射するようになっている。コロナ発生容器１ａ、１ｂはマイクロ波が外部に漏れないように電磁気シール構造になっている。３３、３３ａはガラスやアルミナや耐熱シリコン樹脂やテフロン（登録商標）等の耐熱誘電体でできた耐熱誘電性隔壁で、電磁波の透過性が良く、マイクロ波による誘電加熱に十分耐える構造になっている。３２、３２ａは通気性のある隔壁で突起性金属粒子４０を確実に保持するようになっている。３４は隔壁ｂで、コロナ発生部２ａをマイクロ波から保護する為のものである。３ａは高圧電源である。
【００４１】
図９ａは図８ａのマイクロ波によるコロナやオゾン発生装置の金属や活性炭素等でできた突起性金属粒子４０と併置した絶縁芯線２ｂを容器内に設けたもので、絶縁芯線２ｂと突起性金属粒子４０との間でコロナや火花放電を起こさせ、マイクロ波による放電と重畳して付加的に機能させるようにすると同時に、絶縁芯線外皮にセラミックスや耐熱シリコン等を用いことにより、マイクロ波による加熱によってヒーター機能も持たせてガス分解反応等の効果を助長させるようにしている。絶縁芯線外皮表面に酸化金属などの触媒を塗布したり蒸着したりして、必要に応じ触媒効果もあわせ持たせている。
【００４２】
図９ｂは図９ａの突起性金属粒子４０の代わりにセラミックス等の耐熱誘電体でできたボール状等の耐熱誘電体ボール４１に置き換えると同時に絶縁芯線２ｂの代わりに絶縁外皮が耐熱性セラミックス誘電体などでできたコロナ発生部２ｃを併設した構成となっており、高圧電源３ｃにより高圧交流を２ｃに印加してコロナ放電を容器内で発生させると同時に放電線から出る紫外線で絶縁芯線外皮に塗布した金属酸化物や耐熱誘電体ボール４１に担持、塗布した金属酸化物から出る活性酸素により反応を助けるようになっている。この際必要な熱はマイクロ波による絶縁芯線外皮や耐熱誘電体ボール４１の誘電加熱で持たせるようになっている。３ｂ、３ｃは高圧電源、３０ｂ、３０ｃはマイクロ波発生装置、３１ｂ、３１ｃはマイクロ波噴射ノズル、３２ｂ、３２ｃは隔壁、３３ｂ、３３ｃは耐熱誘電性隔壁、１ｃ、１ｄはコロナ発生容器を示す。
【００４３】
図１０ａは図９ａで、マイクロ波による放電や加熱の代わりに、放電は絶縁芯線２ｄで行わせ、加熱は通常のＩＨなどの誘導性ヒーター５０や抵抗ヒーター（不図示）を用いるようにした構成になっている。また、図１０ｂは図８ｂに誘導性ヒーター５０ａや抵抗ヒーター（不図示）を付加した構成になっていて、加熱容量を上げて触媒作用を活性化しガス分解や特に粒子状物質等のガス化反応をより確実なものにしたものである。３ｄ、３ｅは高圧電源、２ｅはコロナ発生部、３０ｄはマイクロ波発生装置、３１ｄはマイクロ波噴射ノズル、３２ｄ、３２ｅは隔壁、３３ｄ、３３ｅは耐熱誘電性隔壁、３４ａは隔壁ｂ、１ｅ、１ｆはコロナ発生容器を示す。
【００４４】
図１１は図８での突起性金属粒子４０の代わりにセラミックス等の耐熱誘電性ボール４１に置き換えた構成になっている。
【００４５】
図１１ａはマイクロ波発生装置３０ｅで発生したマイクロ波をマイクロ波噴射ノズル３１ｅから出して耐熱誘電性粒子４１を誘電加熱で加熱してその発生した高温下で耐熱誘電性粒子４１に担持した金属酸化物等による触媒作用で高分子廃棄物やバイオマスのガス化、さらに有害ガス等を分解無害化しようとするものである。この場合は高温下での触媒作用のみで行うので反応部分の温度は高温状態で行われる。
【００４６】
また、図１１ｂは図１１ａにシステムの前段階で高電圧によるオゾンやコロナ発生部２ｆを設けていて、オゾンによる作用を付加してガス分解などの反応を助ける構成になっている。３ｆは高圧電源、３０ｅ、３０ｆはマイクロ波発生装置、３１ｅ、３１ｆはマイクロ波噴射ノズル、３２ｆ、３２ｇは隔壁、３３ｆ、３３ｇは耐熱誘電性隔壁、３４ｂは隔壁ｂ、１ｇ、１ｈはコロナ発生容器を示す。
【００４７】
図１２ａは図９ａにおいて、突起性金属粒子４０に耐熱誘電体ボール４１を付加して構成したものである。
【００４８】
また、図１２ｂは図１１ｂにおいて、耐熱誘電体ボール４１に突起金属粒子４０を付加して構成したものである。図１２ａでの作用効果はは図９ａにおいて説明した作用効果の他耐熱誘電体ボール４１とマイクロ波や高圧放電線との作用が重畳的に付加されることになり、高性能なガス分解の装置を提供可能となる。
【００４９】
また同様に、図１２ｂでの作用効果は図１１ｂにおいて説明した作用効果の突起性金属粒子４０とマイクロ波や高圧放電線との作用が重畳的に付加されることになり、高性能なガス分解の装置を提供可能となる。これに誘導加熱や抵抗加熱を付加して高温状況を作り出し、触媒効果を一層高めることは差し支えない。３ｇ、３ｈは高圧電源、２ｇは絶縁芯線、２ｈはコロナ発生部、３０ｇ、３０ｈはマイクロ波発生装置、３１ｇ、３１ｈはマイクロ波噴射ノズル、３２ｈ、３２ｉは隔壁、３３ｈ、３３ｉは耐熱誘電性隔壁、３４ｃは隔壁ｂ、１ｉ、１ｊはコロナ発生容器を示す。
【００５０】
図１３は図１１において、付加的に誘導加熱ヒーター５０ｂ、５０ｃや抵抗ヒーター（不図示）を付加して、機能をさらに活性化させたものである。３ｉは高圧電源、２ｉはコロナ発生部、３０ｉ、３０ｊはマイクロ波発生装置、３１ｉ、３１ｊはマイクロ波噴射ノズル、３２ｊ、３２ｋは隔壁、３３ｊ、３３ｋは耐熱誘電性隔壁、３４ｄは隔壁ｂ、１ｋ、１ｌはコロナ発生容器を示す。
【００５１】
以上述べたオゾン及びコロナ発生器は従来の発生器に比べ比較的簡単な構造で、格段に多量に放電時に生ずるコロナに伴ってオゾンを発生でき、オゾンやコロナを必要とするあらゆる分野に活用できる。その有用性は言うまでもない。
【００５２】
殺菌、脱臭はいうに及ばず、自動車、ボイラー、エンジンなどの公害対策や化学反応促進や燃焼促進、有害物質などの分解に大いに効果的に活用できる。しかも電線や光フアイバー及び電子レンジ等の進んだ生産技術で製造でき、品質、生産性に優れた構造簡単でコストも非常に安いオゾンやコロナ発生器を提供できる。
【００５３】
また、自動車、エンジン、ボイラー等の高温雰囲気での有害物質の分解にも対応できるマイクロ波によるコロナ発生機構や冷却構造、リアルタイムに対応できるメンテナンス容易なオゾンやコロナ発生器を提供できる。
【技術分野】
【０００１】
殺菌、脱臭、化学物質分解、化学反応促進などに使うオゾンやコロナ発生装置にかかわる。
【背景技術】
【０００２】
従来のオゾン発生装置は絶縁破壊を起こさない程度に離した相対峙した電極間（空間または絶縁物）に高電圧の直流単独または交流を重畳したり、単独に交流電圧を印加して発生させている。
【０００３】
この場合安全上空間距離や絶縁物を介して高電圧を印加するため高価となり経済的ではない。また、コロナ放電時に空気中で行わせる場合ＮＯｘが必ず陰極部に発生し、絶縁劣化や漏洩のため、機能停止やオゾン発生量の低下で頻繁に保守をして機能維持をしないと実用に供しないものになっている。又、高温雰囲気でのオゾンやコロナ発生に供し得るものは見当たらない。また、マイクロ波を用いたコロナ発生装置は見当たらない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
オゾンやコロナ発生に際し、生産性、信頼性及び発生効率の高い発生器を提供すること。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
オゾンやコロナ発生に際し電極間に印加する電圧をできるだけ低くすることの実現について述べる。電極の一方を絶縁体の外皮で覆い長い線状、帯状、棒状または板状にし、もう一方の電極をそれぞれの形状にあわせて裸線にして、絶縁芯線に沿わせて平行、直角、螺旋、網状あるいはジグザグ状などに密着配置して行うことにより、電圧を低くすることが可能となる。
【０００６】
両電極をオゾンやコロナ発生部所では完全に隔離することの実現について述べる。この手段の基本は両電極をオゾンやコロナ発生部所では表面及び空間的においても、電気的及び機械的に完全に隔離することである。１）で説明した線状等の電極対のオゾンやコロナ発生部を発生容器内に配置し、両端の異極端子間を適当な絶縁距離または絶縁体で隔離する。この場合片方を完全に絶縁して発生容器内に置き、片方のみ容器外に隔離して電極端子を形成してもよい。この場合空間を有効に活用して複数の電極対で構成してもよい。
【０００７】
オゾンやコロナ発生時に伴うＮＯｘによる影響をなくすることの実現について述べる。オゾンやコロナ発生容器外にゼオライトなどによる窒素除去装置をもうけて、ほとんど酸素雰囲気でオゾンやコロナ発生を行えばＮＯｘを発生せずにオゾンやコロナを効率よく発生できる。また、オゾンやコロナ発生を空気中で行う場合、ＮＯｘの発生は避けて通れないので、運転中に発生容器内を空気または水でＮＯｘを除去する機構を容器外に設ける。空気の場合は圧搾空気を容器内に適宜吹き込むことにより、またＮＯｘ自身は水によく溶けるためオゾンやコロナ発生容器内の天井または側壁にシャワーのノズルを取り付けて噴射洗浄除去し、下部に設けた排水孔より排水するようにする。また、圧搾空気と水シャワーを組み合わせてもよい。
【０００８】
また、絶縁被覆材料を耐熱性の高い材料たとえばテフロン（登録商標）、耐熱シリコン樹脂、ガラスやセラミックスなどで作ることにより、外部からの熱風や蒸気などにより洗浄性をより高めることもできる。また外部の裸線や絶縁芯線に通電してヒーターとして機能させ、より洗浄、浄化や反応等の効果を上げることも可能となる。
【０００９】
オゾンやコロナ発生量をより効率よく発生させることの実現について述べる。裸電極線の形状や構造を単純な細い単線を平行に絶縁芯線に這わせるのみでなく、絶縁芯線外皮表面に網状に被服したり、螺旋状に敷設したり、さらに素線自身を毛ばらせたりすることによりコロナ発生を容易にして、オゾンやコロナの発生量を増加させることができる。
【００１０】
また、高電圧の直流に重畳したり、単独のパルスや交流の周波数（１〜３０ｋｚ）を変化させるか，周期的に変化させることにより、コロナ発生をより効果的に行わせることができる。
【００１１】
また、コロナ発生と同時に発生する紫外線の波長を変化して、絶縁芯線の外皮や発生容器の内壁に塗布した酸化チタンや増長剤のパラジウムなどからの活性酸素の発生をより効果的に行わせることによりオゾンやコロナの発生を大幅に増加できる。
【００１２】
また、外表面に突起を持つ活性炭素、金属、金属をメッキしたもの、セラミックスに蒸着したもの等の粒子をセラミックスやガラス容器に入れその外部から電子レンジ等に使うマイクロ波で照射すると粒子の突起部からコロナや火花放電が起こり、空気や酸素雰囲気ではオゾンが大量に発生する。コロナや火花放電は有機ガスやデイーゼル排ガス等の有害ガスは勿論、化学反応の促進にも有効で、高電圧を直接使用せずに電磁波を使うので装置を安全に纏めることができる。この場合オゾンが放電に伴ってできるので、脱臭、殺菌や化学反応促進などを行うことができるのは勿論である。
【００１３】
また、容器内や容器自身にセラミックスやガラス等の耐熱誘電体を用いることにより、マイクロ波でこれらを直接加熱ができ、殺菌、化学反応の触媒作用を効果的に行わせることが可能となる。高圧放電線の絶縁被覆にこれらの耐熱誘電体を用いればこの誘電体をヒーターとして利用することもできる。勿論高圧線の芯線や外部に布設する放電線をヒーターとして本来機能のコロナ発生の他に活用することもできる。
【００１４】
生産性を向上することの実現について述べる。コロナ発生部は電極対になった細長い単数または複数の電極対になっており、電線や光フアイバーの製造技術で簡単に製造でき、これをランダムまたは電極対間の間隔に意を用いずに配置するだけで構成できるので、従来の針電極など用いるオゾンやコロナ発生器に比べ格段の生産性アップとなり大幅なコスト低減が可能となる。
【００１５】
また、マイクロ波を用いた導電性粒子によるコロナ発生は高電圧を直接扱わずに電磁波にて行うので、構造が簡単で安全性に優れ、メンテ性が抜群で、トータルの生産性も優れている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の効果は絶縁体にて被覆された細長い電極の外皮に沿って密着した裸電極との間に比較的低い高電圧の直流または交流にてコロナ放電を起こし、効率的にオゾンを発生できる。本発明ではオゾン発生容器内外ともに高圧電極間を完全に電気的に隔離し、使用時に塵埃や電極周辺にコロナにて発生するＮＯｘにて漏電、スパークなどを発生することが少なくでき、在来の機器に比べメンテナンス期間を大幅に伸ばすことができる。
【００１７】
さらに、酸素発生器などを備え、ＮＯｘを発生させずにオゾンやコロナを効率的に発生させることも可能である。塵埃やＮＯｘ除去を機器内でできる清浄、除去及び乾燥などの機能を備え、従来機器が頻繁にメンテナンスを必要とするのに対し抜群のメンテナンスフリーを実現可能となる。
【００１８】
絶縁物に耐熱性の高いテフロン（登録商標）、耐熱シリコン樹脂、ガラスやセラミックスなどが容易に適用できる構造になっており、高温雰囲気でのオゾンやコロナ発生が可能になる。中空電極に液体電解液を用い、循環させることにより、冷却機能を持たせることが可能となりさらに高温雰囲気での範囲を広げることができる。耐熱性を上げることにより、清掃、付着塵埃除去や反応促進時に電極線に通電してヒーターとして働かせより効果を上げることも可能となる。
【００１９】
オゾンやコロナ発生の効率を上げるため、絶縁芯線の外皮に密着して布設している裸電極線の形状を平行な単線をはじめ、螺旋状、網状等とし、さらに素線の外面に突起物などを形成している。直流高電圧に重畳したり、単独に印可するパルスや高周波の周波数を変化させたり、周期的に周波数を変化することによりオゾンやコロナの発生を容易に起こさせることが可能となる。絶縁芯線の外皮やオゾンやコロナ発生容器の内面に紫外線により活性酸素を発生、増長する酸化金属例えば酸化チタンやパラジウムなどを塗布して、その近傍の裸電極でコロナやコロナ発生時に発生する紫外線をまともに浴びて多量の活性酸素を発生し、オゾン生成を増長することになる。
【００２０】
また、本発明の布状のオゾンやコロナ発生器は一枚のものを折り重ねたり、複数枚のものを重ねて機械式フイルター機能を持たせながら、そのものでオゾンやコロナ発生をも行わせる複合機能を持たせることができる。
【００２１】
さらに、マイクロ波によるオゾンやコロナ発生、加熱を上記のオゾン及びコロナ発生装置に単独又は付加的に組み合わせることにより、性能、安全性及び生産性において画期的な装置を構築できる。
【００２２】
次に生産性についても、本発明のオゾンやコロナ発生部は電極対になった細長い単数または複数の電極対になっており、電線や光フアイバーの製造技術で簡単に製造でき、これをランダムに配置するだけで構成できるので、従来の針電極など用いる複雑なオゾンやコロナ発生器に比べ格段の生産性アップとなり大幅なコスト低減が可能となる等数多くの効果を期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、この発明の実施の形態をオゾン発生に絞り、図面を参照して説明する。
【００２４】
図１はオゾン発生器で、図１ａ、ｂは本発明のオゾン発生器の断面図及び側断面図を示し、オゾン発生部２を有し、その断面形状は細い円形、帯状、板状やそれらの中空形状よりなっておる。絶縁芯線４の外部に密着して平行に張られた、裸の単線や撚り線をはじめ、螺旋巻や網状などの裸電極線１３で構成され、一本（図示）又は複数本のものをオゾン発生容器１の中に通気性を保ちながら、ランダム又は規則正しく収納されている。高圧電源３にて発生した、直流単独（５０００Ｖ以上）又は１ｋＨｚから３０ｋＨｚのパルスや高周波電圧（直流の１／３程度）を重畳したり、交流単独の電圧をオゾン発生部２の端子に印加してオゾンを大量に発生させる。
【００２５】
１７は導体１３からの漏電や感電などからの安全確保のための絶縁電線で、オゾン発生容器１の口出し部や高圧電源間に用いられている。ａは空気や酸素の吸入口でｂはオゾン吹き出し口である。図１ｃ、ｄは従来の針電極７と円筒状の電極６との間に、高圧電源３’にて発生した高電圧の直流又は交流を重畳した電気を印加して、コロナ放電を起こさせて付随的にオゾンを発生させるもので、積極的にオゾンを発生させる本案のものに比べ数倍劣る。同じオゾンの量を発生させようとすると、大型で、構造が複雑で、コストも非常に高くなる。４’、１７’は高電圧電線である。ｃはｈ針電極に対峙する円筒電極の吸入口である。
【００２６】
図２は本案オゾン発生部２を活用したオゾン発生器を示し、気中コロナ放電によるオゾン発生に付き物のＮＯｘ対策を施したシステムとなっている。オゾン発生時に生成されるＮｏｘは裸電極線１３の周辺に付着して、電気的漏洩やオゾン発生機能を低下させる。機能維持の為には頻繁にメンテをしないとだめで、手間と費用が膨大となる。そこで、ＮＯｘ除去のシステムを盛り込んでそれを解消しようとするものである。即ち、圧搾空気や蒸気、水にて、コロナ放電にて生成したＮＯｘを必要に応じて除去してしまうものである。これを可能にするため、オゾン発生部２の絶縁芯線４を電気的に完全にシールして、即ち、裸線１３とは電気的に完全に隔絶して初めて実現できるものである。
【００２７】
発生器８を容器１外に設けて水や蒸気を発生させ、ノズル１１より噴射させたり、さらに、圧搾空気の発生器９をも備え、ＮＯｘや塵埃の除去をはじめ洗浄後の乾燥により効果を発揮できるようになっている。又、それぞれ単独に設置しても勿論良い。
【００２８】
次に、ＮＯｘの発生を完全に抑えるための酸素雰囲気でのオゾン発生システムとして、ゼオライト等の吸着式酸素発生器２０や酸素ボンベを備えても良い、オゾンの発生も酸素１００％の雰囲気では、オゾン発生効率も飛躍的に向上する。１１ａは酸素や圧搾空気噴射用のノズルで、１０は排水用のドレン口である。
【００２９】
図３は本発明のオゾン発生部２を容器１へ収納する場合の実施例を示す図で、図３ａ、ｂは単一の発生部にて構成している。勿論容器１内の端部は完全に電気的、機械的にシールされていて、容器１からの出口は一個所となっている。発生部２がフレキシブルな細い線にてできている場合、設置の時ごみを丸めて捨てるが如く無造作に容器１に押し込んでもよく、生産性は抜群に向上し、コストも飛躍的に安くなる。
【００３０】
図３ｃ、ｄはオゾン発生部２’が比較的リジットなものでできていて、複数のものを組み合わせて、容器１に収納にてオゾン発生器を構成する例である。その場合の特殊な応用例として、発生部の絶縁芯線４を中空にして、その中に導電性の溶液を密封して芯部の電極を形成したり、中空部を適当な太さの菅にして溶液を循環させるようにして、発生容器内が発熱したり、高温になった時にオゾンの消滅温度４００度以下に抑えるため、冷却水を流してオゾンの発生効果の低下を防ぐようにするのに用いることもできる。
【００３１】
図４、５は断面が円形の細長のオゾン発生部２の構成例を示す図である。
【００３２】
図５の芯線１２ｄ、ｅは中空になっている。図４ａ、ｃ、ｅは細長方向の断面図で、図４ｂ、ｄ、ｆは断面図を示す。図４ａ、ｂは芯線１２を絶縁物５にて被覆している。芯線と平行に密着配置した裸線１３の端子部は絶縁物５ａにて被覆している。
【００３３】
製造方法は電線や光フアイバーの製造技術で簡単にでき，コストパフォーマンス抜群である。耐熱性を持たせるために、絶縁物５にテフロン（登録商標）、ガラス、セラミックスなどを用いる。この絶縁物の外皮部分にナノ粒子の酸化チタン等金属酸化物やパラジウムを塗布してオゾン発生とともに発生する紫外線に反応して活性酸素の生成を助長し、オゾンの発生を効果的にすることもできる。
【００３４】
更に、発生容器１の内壁に同じように塗布してその効果を上げることもできる。図５で芯線を中空にしたり、または絶縁物５のみにて中空を形成して、その中空部に導電性の溶液を充填して芯線を形成したり、この中空部を閉鎖ループにしてポンプでこの溶液を循環させて、オゾン発生部の冷却や非常時に消火の機能を持たせ、オゾンの消滅温度４００℃以下に下げるようにすることもできる。又、中空電極の場合、形状が複雑になっても対応が容易で、コスト的にも安価にできる。
【００３５】
裸線１３は化学的に安定な炭素繊維を用いて腐食による断線を防ぎメンテナンスや耐熱性向上に有効である。裸線１３と絶縁芯線４を密着させなくても、平行にバラで容器内にランダムまたは規則正しく敷設してもよいことは勿論である。図４ｃ、ｄは裸線１３ａを螺旋状に絶縁芯線４ａに布設した例を示し、図４ｅ、ｆは細い素線を網状に編んだ裸線１３ｂを絶縁芯線４ｂの外皮に布設した例を示している。これらの裸線１３の素線の外皮の面に突起を設けてオゾン発生効果を更に増すようにしてもよい。
【００３６】
図６ａ、ｂは長方形の絶縁芯線４ａ’の断面の長尺面に裸線１３’の複数本を芯線１２’に平行して布設した例を示し、図６ｃ、ｄは絶縁芯線４ｂ’の外皮に芯線１２ａ’に沿って裸線１３ａ’を螺旋状に布設した例を示している。図５ｅ、ｆ及び図５ｇ、ｈはそれぞれ網状裸線１３ｂ’を用いて絶縁芯線４ｃ’の外皮に布設した例を、また、ジグザグ状裸線１３ｃ’を用いて絶縁芯線４ｄ’の外皮に布設した例を示している。
【００３７】
図７は絶縁芯線４’’や中空絶縁芯線４ａ’’を横糸に裸線１６、１６ａを縦糸に布状に編んでオゾン発生部を形成した例を示し、機械式積層フイルターを形成できるようにして、単独または複合機能を持たせるようにしたものである。束ねた絶縁電極１７’’は縦糸状素線１６を連結線１４にて束ねている。一枚を折りたたんで容器に入れて使ったり、複数のものを積層して用いてもよい。また、絶縁芯線４’’と放電線としての素線１６をそれぞれ布状にしたものを交互に積層などして構成してもよい。
【００３８】
図７ｂは中空の絶縁芯線４ａ’’を図５に示す芯線１２ｄ、ｅに電解液などを充填して形成し、これを横糸状に裸素線１６ａを縦糸として布状に織り、中空の中の溶液を密封して固定的に使用したり、電解液を循環して使用したりして、冷却性能を持たせるようにしている。束ねた絶縁電極１７ａ’’は縦糸状素線１６ａを連結線１４ａにて束ねている。オゾン発生雰囲気が高温の場合に有効である。
【００３９】
図８は活性炭素、金属、金属をメッキしたもの、セラミックスに蒸着したもの等の外表面が突起を持つ粒子にマイクロ波をあてて、火花やコロナ放電を起こして、空気や酸素雰囲気等でオゾンを大量に発生する装置の構造図である。
【００４０】
図８ａはマイクロ波単独で行った場合を示し、図８ｂは前述の高圧放電線を用いたコロナやオゾン発生装置と組み合わせた一例を示している。処理するガスは入り口ａ部より入れ、処理後排出口ｂ部より取り出すようになっている。充填している粒子の大きさや密度により、通気抵抗が大きい場合は高静圧タイプの送風機（不図示）で圧力補償を行ってやる。この金属や活性炭素等の突起性金属粒子４０で多孔性のものは銅、ニッケル、チタン、パラジウム等の金属酸化物を担持させたり、多孔性でないものは表面にこれらの金属酸化物を接着や焼き付け等で固着させ触媒作用を持たせて、有機ガスや微粒子、ＮＯＸ等の分解に有効に働かせるようにしている。３０、３０ａはマイクロ波発生装置、３１、３１ａはマイクロ波噴射ノズルでコロナ発生容器１ａ、１ｂ内に電磁波を噴射するようになっている。コロナ発生容器１ａ、１ｂはマイクロ波が外部に漏れないように電磁気シール構造になっている。３３、３３ａはガラスやアルミナや耐熱シリコン樹脂やテフロン（登録商標）等の耐熱誘電体でできた耐熱誘電性隔壁で、電磁波の透過性が良く、マイクロ波による誘電加熱に十分耐える構造になっている。３２、３２ａは通気性のある隔壁で突起性金属粒子４０を確実に保持するようになっている。３４は隔壁ｂで、コロナ発生部２ａをマイクロ波から保護する為のものである。３ａは高圧電源である。
【００４１】
図９ａは図８ａのマイクロ波によるコロナやオゾン発生装置の金属や活性炭素等でできた突起性金属粒子４０と併置した絶縁芯線２ｂを容器内に設けたもので、絶縁芯線２ｂと突起性金属粒子４０との間でコロナや火花放電を起こさせ、マイクロ波による放電と重畳して付加的に機能させるようにすると同時に、絶縁芯線外皮にセラミックスや耐熱シリコン等を用いことにより、マイクロ波による加熱によってヒーター機能も持たせてガス分解反応等の効果を助長させるようにしている。絶縁芯線外皮表面に酸化金属などの触媒を塗布したり蒸着したりして、必要に応じ触媒効果もあわせ持たせている。
【００４２】
図９ｂは図９ａの突起性金属粒子４０の代わりにセラミックス等の耐熱誘電体でできたボール状等の耐熱誘電体ボール４１に置き換えると同時に絶縁芯線２ｂの代わりに絶縁外皮が耐熱性セラミックス誘電体などでできたコロナ発生部２ｃを併設した構成となっており、高圧電源３ｃにより高圧交流を２ｃに印加してコロナ放電を容器内で発生させると同時に放電線から出る紫外線で絶縁芯線外皮に塗布した金属酸化物や耐熱誘電体ボール４１に担持、塗布した金属酸化物から出る活性酸素により反応を助けるようになっている。この際必要な熱はマイクロ波による絶縁芯線外皮や耐熱誘電体ボール４１の誘電加熱で持たせるようになっている。３ｂ、３ｃは高圧電源、３０ｂ、３０ｃはマイクロ波発生装置、３１ｂ、３１ｃはマイクロ波噴射ノズル、３２ｂ、３２ｃは隔壁、３３ｂ、３３ｃは耐熱誘電性隔壁、１ｃ、１ｄはコロナ発生容器を示す。
【００４３】
図１０ａは図９ａで、マイクロ波による放電や加熱の代わりに、放電は絶縁芯線２ｄで行わせ、加熱は通常のＩＨなどの誘導性ヒーター５０や抵抗ヒーター（不図示）を用いるようにした構成になっている。また、図１０ｂは図８ｂに誘導性ヒーター５０ａや抵抗ヒーター（不図示）を付加した構成になっていて、加熱容量を上げて触媒作用を活性化しガス分解や特に粒子状物質等のガス化反応をより確実なものにしたものである。３ｄ、３ｅは高圧電源、２ｅはコロナ発生部、３０ｄはマイクロ波発生装置、３１ｄはマイクロ波噴射ノズル、３２ｄ、３２ｅは隔壁、３３ｄ、３３ｅは耐熱誘電性隔壁、３４ａは隔壁ｂ、１ｅ、１ｆはコロナ発生容器を示す。
【００４４】
図１１は図８での突起性金属粒子４０の代わりにセラミックス等の耐熱誘電性ボール４１に置き換えた構成になっている。
【００４５】
図１１ａはマイクロ波発生装置３０ｅで発生したマイクロ波をマイクロ波噴射ノズル３１ｅから出して耐熱誘電性粒子４１を誘電加熱で加熱してその発生した高温下で耐熱誘電性粒子４１に担持した金属酸化物等による触媒作用で高分子廃棄物やバイオマスのガス化、さらに有害ガス等を分解無害化しようとするものである。この場合は高温下での触媒作用のみで行うので反応部分の温度は高温状態で行われる。
【００４６】
また、図１１ｂは図１１ａにシステムの前段階で高電圧によるオゾンやコロナ発生部２ｆを設けていて、オゾンによる作用を付加してガス分解などの反応を助ける構成になっている。３ｆは高圧電源、３０ｅ、３０ｆはマイクロ波発生装置、３１ｅ、３１ｆはマイクロ波噴射ノズル、３２ｆ、３２ｇは隔壁、３３ｆ、３３ｇは耐熱誘電性隔壁、３４ｂは隔壁ｂ、１ｇ、１ｈはコロナ発生容器を示す。
【００４７】
図１２ａは図９ａにおいて、突起性金属粒子４０に耐熱誘電体ボール４１を付加して構成したものである。
【００４８】
また、図１２ｂは図１１ｂにおいて、耐熱誘電体ボール４１に突起金属粒子４０を付加して構成したものである。図１２ａでの作用効果はは図９ａにおいて説明した作用効果の他耐熱誘電体ボール４１とマイクロ波や高圧放電線との作用が重畳的に付加されることになり、高性能なガス分解の装置を提供可能となる。
【００４９】
また同様に、図１２ｂでの作用効果は図１１ｂにおいて説明した作用効果の突起性金属粒子４０とマイクロ波や高圧放電線との作用が重畳的に付加されることになり、高性能なガス分解の装置を提供可能となる。これに誘導加熱や抵抗加熱を付加して高温状況を作り出し、触媒効果を一層高めることは差し支えない。３ｇ、３ｈは高圧電源、２ｇは絶縁芯線、２ｈはコロナ発生部、３０ｇ、３０ｈはマイクロ波発生装置、３１ｇ、３１ｈはマイクロ波噴射ノズル、３２ｈ、３２ｉは隔壁、３３ｈ、３３ｉは耐熱誘電性隔壁、３４ｃは隔壁ｂ、１ｉ、１ｊはコロナ発生容器を示す。
【００５０】
図１３は図１１において、付加的に誘導加熱ヒーター５０ｂ、５０ｃや抵抗ヒーター（不図示）を付加して、機能をさらに活性化させたものである。３ｉは高圧電源、２ｉはコロナ発生部、３０ｉ、３０ｊはマイクロ波発生装置、３１ｉ、３１ｊはマイクロ波噴射ノズル、３２ｊ、３２ｋは隔壁、３３ｊ、３３ｋは耐熱誘電性隔壁、３４ｄは隔壁ｂ、１ｋ、１ｌはコロナ発生容器を示す。
【００５１】
以上述べたオゾン及びコロナ発生器は従来の発生器に比べ比較的簡単な構造で、格段に多量に放電時に生ずるコロナに伴ってオゾンを発生でき、オゾンやコロナを必要とするあらゆる分野に活用できる。その有用性は言うまでもない。
【００５２】
殺菌、脱臭はいうに及ばず、自動車、ボイラー、エンジンなどの公害対策や化学反応促進や燃焼促進、有害物質などの分解に大いに効果的に活用できる。しかも電線や光フアイバー及び電子レンジ等の進んだ生産技術で製造でき、品質、生産性に優れた構造簡単でコストも非常に安いオゾンやコロナ発生器を提供できる。
【００５３】
また、自動車、エンジン、ボイラー等の高温雰囲気での有害物質の分解にも対応できるマイクロ波によるコロナ発生機構や冷却構造、リアルタイムに対応できるメンテナンス容易なオゾンやコロナ発生器を提供できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス又はセラミックスの容器の中に外表面が尖った突起を持つ活性炭素や金属の一体又は表面メッキを施した粒子状物質を詰め、その容器の外部から電子レンジで使われているマイクロ波長の電磁波を照射し、金属性粒子状物質の突起部からコロナを発生させて、容器内を流れる空気又は酸素中でオゾンを発生させると共に、コロナ、オゾンの何れかのエネルギーを用いて粒子中に担持させた銅、ニッケル、チタン、パラジウムの何れかの金属の酸化物の触媒作用により、有機ガス又はＮＯｘの有害ガスを分解するようにしたオゾン発生器。
【請求項２】
完全に絶縁された絶縁芯線を収納容器外に設けて一方の電極とし、セラミックや耐熱シリコン樹脂の薄い絶縁体の外皮で覆った絶縁芯線に沿わせて平行、直角、螺旋、網状あるいはジグザグ状に密着配置し、容器内に設けるとともに、該裸線をもう一方の電極とした電極対を形成し、
絶縁芯線の非印加側の端部を外皮を溶融して完全に絶縁強化し、半永久的な長期の劣化に耐えるようにし、該電極対間に高電圧を印加してコロナ放電を発生させるようにしたオゾン発生部と請求項１のマイクロ波によるオゾン発生部を組み合わせたことを特徴とするオゾン発生器。
【請求項３】
請求項２において、線状又は帯状の電気的に完全に隔離された対電極にて、発生容器内に単数か複数設けたオゾン発生部を配置し、片方または両端の異極端子間を適当な絶縁距離または絶縁体で隔離するとともに、複数の場合は同極端子相互を結束してオゾン発生容器外に設置して、オゾンを発生させるように構成したオゾン発生部と請求項１のマイクロ波によるオゾン発生部を組み合わせたことを特徴とするオゾン発生器。
【請求項４】
請求項２において、外部からの熱風、蒸気、化学溶剤のいずれかによる洗浄が行えるような構造やシステムを構築したたことを特徴とするオゾン発生器。
【請求項５】
請求項２において、電極間に単独に印加する電源の１）パルス又は交流の周波数（１〜３０ｋＨｚ）を変化させる、又は、２）高電圧の直流を重畳するに加え、高電圧の直流の電圧を周期的に変化させ、コロナ発生を行わせるようにしたことを特徴とするオゾン発生器。
【請求項６】
請求項５において、パルス又は交流の周波数（１〜３０ｋＨｚ）を変化してコロナ発生と同時に発生する紫外線の波長を変え、絶縁芯線の被覆に担持した活性酸化チタンからの活性酸素の発生を行わせることによりオゾンの発生を助長させるようにしたことを特徴とするオゾン発生器。
【請求項７】
請求項２において、発生部を単数又は複数の電極対線で構成する場合に規則正しく配置するのでなくランダムにオゾン発生容器に入れるのみで構成し、電極対線の相互の接触部の裸電極線が接触しても放電に影響しないように、裸電極線を接地するようにしたことを特徴とするオゾン発生器。
【請求項８】
請求項２の細長い単線の絶縁芯線を縦糸とし、裸線を横糸として一枚の布状に放電電極を構成し、これを１枚又は複数回折り曲げ、隣接する布間の間隔を数ミリ空けて積層し、該電極間に高電圧を印加してオゾンの発生させると同時に、機械的フイルター機能をも持たせたことを特徴とするオゾン発生器。
【請求項９】
請求項２において、オゾン発生器の接続両端部は容器外に設置した絶縁芯線を中空にして、その中に電解液を充填し、電極として用いたことを特徴とするオゾン発生器。
【請求項１０】
請求項２において、オゾン発生器の絶縁芯線を中空にして、その中に電解液にて充填し電極として用い、電解液をポンプで循環してオゾン発生部を冷却、消火の機能を持たせたことを特徴とするオゾン発生器。
【請求項１１】
請求項２の中で絶縁芯線と突起状活性炭素と突起性金属粒子をガラス又はセラミックスの容器の中に併置して高電圧によるコロナ発生とマイクロ波によるコロナ発生を同時に粒子表面で起こすと共に、絶縁芯線の外皮をマイクロ波で誘電加熱し、容器内の温度を粒子中に担持した触媒が十分機能するようにしたことを特徴とするオゾン発生器。
【請求項１２】
請求項１１において活性炭素又は金属粒子をセラミック又は耐熱シリコン樹脂の突起状耐熱誘電体粒子とこれら表面を金属皮膜を施した粒子とを混合したものと置き換え、マイクロ波で誘電加熱し、粒子中に担持した触媒の反応温度に十分な加熱を行わせると共に、突起状の金属皮膜から発生するコロナやオゾンの作用により、殺菌又はガスの分解を行わせるようにしたことを特徴とするオゾン発生器。
【請求項１３】
請求項９において、マイクロ波によるオゾン及びコロナ発生装置を組み合わせることにより、殺菌、脱臭、ガス分解及び化学反応の機能を持たせたことを特徴とするオゾン発生器。
【請求項１４】
請求項１３において活性炭素又は金属粒子のかわりに、耐熱誘電体ボールの誘電体粒子と置き換え、さらに絶縁芯線の代わりに高圧放電線と置き換えたシステムにおいて、耐熱誘電体ボールをマイクロ波で誘電加熱し、粒子中に担持した触媒の反応温度に十分な加熱を行わせると共に、高圧放電線からのコロナやオゾンの作用とあいまって、殺菌又は廃棄ガスの分解を行わせるようにしたことを特徴とするオゾン発生器。
【請求項１５】
空気又は酸素雰囲気以外の気体中で使用して、デイーゼル排ガス、ボイラーの排ガスに代表されるＮＯｘ汚染ガス、有機物質の何れかの分解又は反応のエネルギーとして利用する際に、請求項１〜１４に記載した本案の構造、発生機構の何れか一つでシステムを構築し、コロナを発生できるようにしたことを特徴とするコロナ発生装置。
【請求項１】
ガラス又はセラミックスの容器の中に外表面が尖った突起を持つ活性炭素や金属の一体又は表面メッキを施した粒子状物質を詰め、その容器の外部から電子レンジで使われているマイクロ波長の電磁波を照射し、金属性粒子状物質の突起部からコロナを発生させて、容器内を流れる空気又は酸素中でオゾンを発生させると共に、コロナ、オゾンの何れかのエネルギーを用いて粒子中に担持させた銅、ニッケル、チタン、パラジウムの何れかの金属の酸化物の触媒作用により、有機ガス又はＮＯｘの有害ガスを分解するようにしたオゾン発生器。
【請求項２】
完全に絶縁された絶縁芯線を収納容器外に設けて一方の電極とし、セラミックや耐熱シリコン樹脂の薄い絶縁体の外皮で覆った絶縁芯線に沿わせて平行、直角、螺旋、網状あるいはジグザグ状に密着配置し、容器内に設けるとともに、該裸線をもう一方の電極とした電極対を形成し、
絶縁芯線の非印加側の端部を外皮を溶融して完全に絶縁強化し、半永久的な長期の劣化に耐えるようにし、該電極対間に高電圧を印加してコロナ放電を発生させるようにしたオゾン発生部と請求項１のマイクロ波によるオゾン発生部を組み合わせたことを特徴とするオゾン発生器。
【請求項３】
請求項２において、線状又は帯状の電気的に完全に隔離された対電極にて、発生容器内に単数か複数設けたオゾン発生部を配置し、片方または両端の異極端子間を適当な絶縁距離または絶縁体で隔離するとともに、複数の場合は同極端子相互を結束してオゾン発生容器外に設置して、オゾンを発生させるように構成したオゾン発生部と請求項１のマイクロ波によるオゾン発生部を組み合わせたことを特徴とするオゾン発生器。
【請求項４】
請求項２において、外部からの熱風、蒸気、化学溶剤のいずれかによる洗浄が行えるような構造やシステムを構築したたことを特徴とするオゾン発生器。
【請求項５】
請求項２において、電極間に単独に印加する電源の１）パルス又は交流の周波数（１〜３０ｋＨｚ）を変化させる、又は、２）高電圧の直流を重畳するに加え、高電圧の直流の電圧を周期的に変化させ、コロナ発生を行わせるようにしたことを特徴とするオゾン発生器。
【請求項６】
請求項５において、パルス又は交流の周波数（１〜３０ｋＨｚ）を変化してコロナ発生と同時に発生する紫外線の波長を変え、絶縁芯線の被覆に担持した活性酸化チタンからの活性酸素の発生を行わせることによりオゾンの発生を助長させるようにしたことを特徴とするオゾン発生器。
【請求項７】
請求項２において、発生部を単数又は複数の電極対線で構成する場合に規則正しく配置するのでなくランダムにオゾン発生容器に入れるのみで構成し、電極対線の相互の接触部の裸電極線が接触しても放電に影響しないように、裸電極線を接地するようにしたことを特徴とするオゾン発生器。
【請求項８】
請求項２の細長い単線の絶縁芯線を縦糸とし、裸線を横糸として一枚の布状に放電電極を構成し、これを１枚又は複数回折り曲げ、隣接する布間の間隔を数ミリ空けて積層し、該電極間に高電圧を印加してオゾンの発生させると同時に、機械的フイルター機能をも持たせたことを特徴とするオゾン発生器。
【請求項９】
請求項２において、オゾン発生器の接続両端部は容器外に設置した絶縁芯線を中空にして、その中に電解液を充填し、電極として用いたことを特徴とするオゾン発生器。
【請求項１０】
請求項２において、オゾン発生器の絶縁芯線を中空にして、その中に電解液にて充填し電極として用い、電解液をポンプで循環してオゾン発生部を冷却、消火の機能を持たせたことを特徴とするオゾン発生器。
【請求項１１】
請求項２の中で絶縁芯線と突起状活性炭素と突起性金属粒子をガラス又はセラミックスの容器の中に併置して高電圧によるコロナ発生とマイクロ波によるコロナ発生を同時に粒子表面で起こすと共に、絶縁芯線の外皮をマイクロ波で誘電加熱し、容器内の温度を粒子中に担持した触媒が十分機能するようにしたことを特徴とするオゾン発生器。
【請求項１２】
請求項１１において活性炭素又は金属粒子をセラミック又は耐熱シリコン樹脂の突起状耐熱誘電体粒子とこれら表面を金属皮膜を施した粒子とを混合したものと置き換え、マイクロ波で誘電加熱し、粒子中に担持した触媒の反応温度に十分な加熱を行わせると共に、突起状の金属皮膜から発生するコロナやオゾンの作用により、殺菌又はガスの分解を行わせるようにしたことを特徴とするオゾン発生器。
【請求項１３】
請求項９において、マイクロ波によるオゾン及びコロナ発生装置を組み合わせることにより、殺菌、脱臭、ガス分解及び化学反応の機能を持たせたことを特徴とするオゾン発生器。
【請求項１４】
請求項１３において活性炭素又は金属粒子のかわりに、耐熱誘電体ボールの誘電体粒子と置き換え、さらに絶縁芯線の代わりに高圧放電線と置き換えたシステムにおいて、耐熱誘電体ボールをマイクロ波で誘電加熱し、粒子中に担持した触媒の反応温度に十分な加熱を行わせると共に、高圧放電線からのコロナやオゾンの作用とあいまって、殺菌又は廃棄ガスの分解を行わせるようにしたことを特徴とするオゾン発生器。
【請求項１５】
空気又は酸素雰囲気以外の気体中で使用して、デイーゼル排ガス、ボイラーの排ガスに代表されるＮＯｘ汚染ガス、有機物質の何れかの分解又は反応のエネルギーとして利用する際に、請求項１〜１４に記載した本案の構造、発生機構の何れか一つでシステムを構築し、コロナを発生できるようにしたことを特徴とするコロナ発生装置。
【公開番号】特開２００６−９６６６０（Ｐ２００６−９６６６０Ａ）
【公開日】平成１８年４月１３日（２００６．４．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２９７２０６（Ｐ２００５−２９７２０６）
【出願日】平成１７年１０月１２日（２００５．１０．１２）
【分割の表示】特願２０００−３０７３５３（Ｐ２０００−３０７３５３）の分割
【原出願日】平成１２年１０月６日（２０００．１０．６）
【出願人】（３０４０５７３９１）株式会社ＩＮＰ技術研究所 (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月１３日（２００６．４．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月１２日（２００５．１０．１２）
【分割の表示】特願２０００−３０７３５３（Ｐ２０００−３０７３５３）の分割
【原出願日】平成１２年１０月６日（２０００．１０．６）
【出願人】（３０４０５７３９１）株式会社ＩＮＰ技術研究所 (6)
【Ｆターム（参考）】
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