JPS60204604A - 特にオゾン製造用のコロナ放電発生装置 - Google Patents

特にオゾン製造用のコロナ放電発生装置

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JPS60204604A
JPS60204604A JP60040977A JP4097785A JPS60204604A JP S60204604 A JPS60204604 A JP S60204604A JP 60040977 A JP60040977 A JP 60040977A JP 4097785 A JP4097785 A JP 4097785A JP S60204604 A JPS60204604 A JP S60204604A
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corona discharge
ceramic
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electrode
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ジヤン‐マリー ベナ
クリスチヤン コスト
ロベール ルブタン
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、循環ガスが、コロナ型放電を誘発し、その間
、長命又は短命の、新規な種類の分子を生成する冷プラ
ズマをつくる電界にさらされる、コロナ放電発生用装置
に関し、更に詳しくは、例えば、純酸素又は大気からの
オゾン製造用に使用できる、上記の如き装置に関する。
本発明を具現する装置は、オラン製造のため先行技術か
ら公知の仕方で使用され、かつ同時にガスと電気エネル
ギーを供給される複数管を含む管型のものである。
これらの管の各々は直径が50〜80mmで、2mmの
オーダーの、できるだけ一定の厚みと1mのオーダーの
有効長をもつ、誘電体、通常はガラスから形成され、そ
の一端は閉ざされ、内部を導電性金属層でコーティング
されている。 ”高電圧電極”と称されるかかるガラス
管は、低電圧電極を構成する金属管で囲まれ、 ”放電
間隙”と称される数mmの間隙がに記二木の管の間に榮
えられ、この間隙の中を酸素又は酸素含有ガスが循環し
、かつその中に交番電界が生成される。この電界は、カ
ラス管の内部金属層と、コロナ放電を生ずるようにガラ
ス管を囲む金属管との間に加えられる、通常、to、0
00ないし20.000ポルI・の範囲内の交流電圧を
引出す。
この型の装置においては、加えた電力の10〜15%を
越えない部分しか、オゾン生成に必要なエネルギーに相
当しない点で、冷却の問題がある。従って、高い電力密
度(電力密度とは誘電体表面単位当りの電力である)を
得、かつオゾンの大量生産を得たい場合には、装置に加
えられる成る電力を越えるとオゾン生産の減少を誘起す
る熱減少の程度を減少しなければならない。
この問題は、低電圧金属電極だけが冷却されるに過ぎな
いため、慣用のコロナ放電発生器では、満足には解決さ
れない。又、一方ではガラス管製造技術が必要とする寸
法許容差の程度と、他方では電界の作用下で破断を受け
易いことと結びついた、技術的本性の困難が生ずる。更
に、高い誘電率をもつガラス誘電体は、水と接触した時
、依然として系の最も熱い点となっているガラス電極の
、受入れできる経済条件下における冷却を本実上、阻止
する。
更に、コロナ放電発生器中で伝達される電力は、電気フ
ラッシュオーバー及びブラシ放電現象の出現前に発生器
をよぎって加えられる電圧の最高値により制限される。
それ故、慣用のコロナ放電発生器を用いて得られるより
も、より高い電力密度を達成するには、固体誘電体のイ
ンピーダンスの事実上の減少、従って高誘電率材料の選
択が必要となる。一般に使用されるカラスは最高相対誘
電率が7であるが、少なくともその2倍の高さの値が望
ましいであろう。
かくして、かつ誘電体の冷却に関する」二記の考察を開
削すると、オゾン製造用、慣用のコロナ放電発生器に加
えられる電力は現在のところ、2ないし3 KW/rn
’のオーターの値に制限される。
ガラス以外の材料1例えばエナメルガラス又は雲(It
からなる誘電体の使用が従来、記述されているが、これ
らの材料を使用しても極めて高いエネルギー効率は達成
されない。
誘電体として知られている、他の一つの材料はセラミッ
クであるが、一定の直径と均一かつ小さい厚みをもつ管
の構造を必要とする管型コロナ放電発生器におけるセラ
ミックの使用はこれまで正確には記載されていない。
更に、コロナ放電発生器中の反応物質についての最近の
研究は、所与の反応については、加えられる、ある値の
換算電界(reduced field) (この換算
電界はコロナ放電発生器内に存在する反応分子数に対す
る電界の比の定義される)に相当する最小のエネルギー
が存在することを示している。
従って、この最小のエネルギーのアプローチは、空気又
は酸素からオゾンを生ずる反応について、1mm以下の
オーダーの間隙に相当することが見出されている最適値
に電界を固定することを要求している。
実際においては、このような値は、多数の基本コロナ放
電発生器からなる供用装置において工業的規模で得るこ
とはできない、何故ならば、直径の値に対する許容差が
、ガラス管とこれを囲む金属管の間にl+u+かその程
度以下の間隙をつくることと両立するのに十分に低い、
直径50〜80mm、長さ1mのガラス管を製作するこ
とは不可能であるからである。
本発明に依るコロナ放電発生器は慣用のコロナ放電発生
器の欠点を克服し、特に上記放電間隙の創出及び高電力
密度の適用、従って著しく改善したエネルギー収率条件
下に単位誘電体表面当りの大量のオゾンの製造を可能に
する。
本発明は更に詳しくは、純酸素、酸素am空気又は大気
空気からオゾンを製造するためのコロナ放電発生器から
なり、セラミック材料から作られる、高電圧電極をもつ
少なくとも1個の誘電管を含んでいる。高電圧電極は高
誘電率をもつセラミックの機械加ニジリンダ−から作ら
れ、均一なノ1みをもち、できるだけ薄く(最高5mm
)、かつ放電間隙が、通常、純酸素については0.6な
いし0.88mm、大気については1ないし1.5mm
の範囲内の、コロナ放電に付されるガスにとって最適の
幅を持つ如き外径を持つ。
本発明に依れば、均一厚み(最高5mm厚み)をもつ均
一厚みのセラミックシリンダーを例えば、アイソスタテ
ィックプレス(1sopress ing)方の先行技
術の方法により作り、焼成した後、修整され本発明に依
れば、誘電体として使用される上記機械加工セラミ−/
りは値が7ないし30の範囲内にあり、かつその値を越
えると空気中放電かも早、コロナ型でない誘電率の値よ
りは低い誘電率をもつ。
コロナ放電に付されるガスかも早、純酸素でなっくて、
セラミックの、ある誘電率値より上で、窒素濃度が少く
とも20%の酸素と窒素の混合物である場合には、等し
い電力密度を用いた時、酸化窒素の多量生成に一致する
オゾン生産の事実上の減少が生じ、かかる生産の減少は
、」二重ガス組成が大気空気のそれに近づくにつれて増
加することが見出された。その場合には、放電間隙にお
ける電圧降下の増加を、加えた電力の増加として示すこ
とができ、このことは、も早、電圧降下が単に下記のよ
うに生成物の関数にすぎないことが知られているコロナ
型放電とは関係がないことを示している: P(圧)Xd(所与のガスについての放電間隙) (P
aschenの法則)。
本発明の一つの特徴に依れば、高電力密度の適用を可能
にするため、装置は、系の最熱要素となる機械加工セラ
ミックの高電圧電極内での脱イオン水の循環による閉冷
却回路及びこのような電極とこれを囲む金属管との間に
おける水の循環による低電圧電極用冷却回路からなる二
重冷却回路を備えている。
本発明の、他の目的、特徴及び利点は添4=1図面を参
照して、以下に実施例により与えられる下記の記述から
明らかになるであろう。
第1図に示すように、本発明のコロナ放電発生器は管型
のものであって、長さLを通じて内部機械加工され、か
つ既知の金属管でライニングされたセラミック材料の管
の型の晶型圧電ai1を含んでいる。このセラミック管
は、4mmのオーダーの一定厚みをもち、かつ焼成後、
外径値に対し+0゜05mmの許容差を得るように外部
を修整されたシリンダーを作るため、既知のアイソノタ
テイリップ1フス枯唐v k 411!Lられる一雷極
IL士絶緩材でできた両端部材2と3の間で締めつけら
れる。電極1はその一端で、端子4により、及びフラン
ス特許No、 2.4Of(、fiOElに開示された
場そらせ板を形成する部材5により、高交流電極源に連
結される。
同じ場そらせ板が、先行技術から既知の非密閉の仕方で
その電極の他端を閉じている。
この電極の内側に同心円的に絶縁部材ででき、軸に沿っ
てダクト7を持ち、かくして円筒部材6の外部と電極l
の内部の間に数1の環状空間8の限界を定めている円筒
部材6が置かれる。ダクト7は端部材3内で軸方向に形
成されたダクト9と連通しており、端部材3も環状空間
8と、及び管又は通路11と連通ずる1個以」二のダク
ト10を持っている。
セラミック電極1は、キャリヤーガス及び二電極間のか
かるガスの圧に応じて最適値となされる幅をもつ放電間
隙13を得るため、金属管12により同心円的にとり囲
まれる。この放電間隙はそれぞれ、入口及び出口管16
と17を備えた二端室14と15に連通している。低電
圧電極12は、端子19により電気的に地に接続され、
入口及び出口管20と21を備えた金属管18によりと
り囲まれている。
木コロナ放電発生器の操作は下記の如くである。
高交流電圧を端T−4と19の間に加え、一方、コロナ
放電に付されるガス、例えば純酸素、大気又は散票濃縮
空気を、管16を経て室14と連通ずる放電間隙13に
入れる。所グーの操作圧についてのオゾン濃度が1ll
eckerのパラメーター(加えた電力対ガス流の比)
の一義的関数であるガス混合物を室15内に集め管17
を経て装置から出す。
放電間隙13内の電気エネルギーの漸次の損失から生ず
る熱エネルギーの除去は二つの仕方で確実にされる。第
一に、脱イオン水を環状空間8内を循環させ、この水は
ダクト9と7を経て高電圧電極lの内部に入り、電極l
の内壁に沿って流れ、ダク)10及び管11を経て出る
。高い抵抗率をもつ脱イオン水を熱伝流体として使用す
ると短絡が防止される。第二に、水は管20と21を経
て、地ポテンシャルにもたらされる低電圧電極12とこ
れをとり囲む金属管18の間を循環させる。
第2図は同心円的に二つの冷却回路を備えた数個のコロ
ナ放電発生器lを示している。回路22は高電圧電極冷
却用回路であって、閉ループを形成し、その中に熱交換
器23が挿入され、かつその中で、中を循環する脱イオ
ン水の質が、その抵抗率を測定し、かつ抵抗率値を測定
し、かつ抵抗率値の異常な降下の際、コロナ放電発生器
の高供給電圧を自動的に遮断させるプローブ24により
終始、調整される。
相対誘電率εγ−17をもつセラミックを使用すること
により、本発明のコロナ放電発生器を用いて、下表に示
す結果が111られた、この結果は相対誘電率εγ−7
をもつガラス誘電体をもつ慣用コロナ放電発生器により
得られた結果と比較しており、両アプライアンスには乾
燥空気が供給された。
」ユ記の結果は本発明のコロナ放電発生器の有利性を示
しており、そのイ当りのオラン生産量は慣用のコロナ放
電発生器を用いて得られた量より3倍大であり、かつ比
エネルギー消費量(時間当り、生産されるオゾンのg当
りのワット数)は2oz少ない。
又、本発明により与えられるエネルギー節約は、キャリ
ヤーガス中の一層高いオゾン濃度を得ようとする程、大
きくなることが見出された。かくして、30g/m3の
空気中オゾン濃度については、慣用コロナ放電発生器を
用いて消費された電力は25w/g八であり、一方、本
発明を具現したコロナ放電発生器を用いた場合、僅かに
17w/g/hに過ぎない。これは32%の電気エネル
ギー節約に相当し、加えた電力対単位表面の比は先術の
例の場合と同じである。
本発明の種々の要素を形成する材料は同様の装置内に使
用される既知の材料であることが意図されているが、本
発明の重要な特徴は、既知の装置におけるよりも一層高
い誘電率をもつセラミック材料の低電圧電極lの形成で
あることを理解されるへきである。当業者はどの様な型
のセラミック材料が電極I用に使用できるかを容易に理
解するであろう、かつ又、かかる電極を本発明による寸
法限定のものであるように形成するためのアイソスタテ
ィンクプレス及び修整技術を理解するであろう。
本発明はその好ましい実施態様に関して記述されている
が、本発明の範ちゅうを逸脱することなく、ここに特定
的に記述し、例示ξれた記載に対して種々の変更と改修
をなし得ることが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を具現する基本コロナ放電発生器の概略
断面図である。 第2図は同時に二重冷却回路をfi+えた、一連の基本
コロナ放電発生器の樫1断面図である。 l・・・高電圧電極(第1図)、コロナ放電発生器(第
2図)、 2.3・・・端部材、 4・・・端子、5・・・場そら
せ板形成部材、 6・・・円筒部材、7・・・ダクト、 8・拳・環状空間、9・・拳ダクト、 10−−−ダクト、11−−−管、

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 l)内部を導電性金属層でコーチングされ、かつ低電圧
    電極を形成する金属管により取り囲まれたセラミック材
    料の円筒の形状の高電圧電極を持つ少なくとも1個の誘
    電管を含有する型のものである、特に、純酸素、大気又
    は酸素濃縮空気からのオゾン製造用のコロナ放電発生装
    置において、上記高電圧電極を構成する上記シリンダー
    が高誘電率、5mm厚みより大きくない均一な厚み及び
    上記高圧電極と」二記低電圧電極との間の放電間隙の幅
    が、コロナ放電にイ+1される上記ガス又はガス混合物
    に応じて0.6ないし1.5mmである如き外径を持つ
    ことを特徴とする、」−記装置の改良。 2)」二記高電圧電極を構成する上記セラミックが、あ
    る相対誘電率を越えるとコロナ放電にイリされる上記ガ
    ス混合カス中の放電かも早、コロナ型のものではないよ
    うな誘電率値よるも低く、かつ7ないし30の範囲内に
    ある相対誘電率を持つ、特許請求の範囲第1項に依る改
    良。 3)上記高電圧セラミック電極内を脱イオン水を循環さ
    せるための閉冷却回路及び上記水の質を終始、調整する
    ための抵抗率測定用プローブを更に含む、特許請求の範
    囲第1項に依る改良。 4)上記低電圧電極及びこれを取り囲む金属管の間を水
    を循環させることにより、上記低電圧電極を冷却するた
    めの回路を更に含む、特許請求の範囲第3項に依る改良
    。 5)上記高電圧電極を構成する上記セラミック円筒がア
    イソスタティックプレス(1sopress ing)
    技術により作られ、かつ焼成後、修整される、特許請求
    の範囲t31項に(&−る改良。
JP60040977A 1984-03-06 1985-03-01 特にオゾン製造用のコロナ放電発生装置 Pending JPS60204604A (ja)

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FR84-03464 1984-03-06
FR8403464A FR2560867B1 (fr) 1984-03-06 1984-03-06 Appareil generateur d'effluves electriques, en particulier pour la production d'ozone

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Publication Number Publication Date
JPS60204604A true JPS60204604A (ja) 1985-10-16

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JP (1) JPS60204604A (ja)
CA (1) CA1251419A (ja)
DE (2) DE172756T1 (ja)
ES (1) ES8604832A1 (ja)
FR (1) FR2560867B1 (ja)
ZA (1) ZA851262B (ja)

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DE3564418D1 (en) 1988-09-22
DE172756T1 (de) 1986-07-24
ZA851262B (en) 1985-10-30
FR2560867B1 (fr) 1990-03-23
EP0172756B1 (fr) 1988-08-17
ES8604832A1 (es) 1986-03-16
ES540404A0 (es) 1986-03-16
EP0172756A1 (fr) 1986-02-26

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