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    公开号:WO1992006917A1
    申请号:PCT/JP1991/001396
    申请日:1991-10-14
    公开日:1992-04-30
    发明作者:Sachiko Okazaki；Masuhiro Kogoma；Masahiro Hirakawa；Kazuo Kasai
    申请人:Sumitomo Precision Products Co., Ltd.；
    IPC主号:B01J19-00
    专利说明:
    [0001] 明 細
    [0002] 被覆細線極型活性種発生装置
    [0003] 技術分野
    [0004] 本発明は、 気相放電を使用する活性種発生装置に閩する, 背景技術
    [0005] 気相放電によるプラズマの発生は、 各種物質の合成や、 固相面上 へ Iの薄膜合成等に広く用いられている。 気相放電によって発生した プラズマの中には、 電子、 イオン、 各種励起種等の気相反応を生じ る種、 即ち活性種が生じ、 気相反応を進行させるものとなっている。 放電を利用した活性種発生装置の代表的な実用例は、 オゾンを合 成するォゾナイザであり、 放電による有害物質 （窒素酸化物等） の 除去等も、 同様に活性種を発生させ、 その活性種から生じる反応を 利用するものである。
    [0006] このような活性種発生装置では、 気相放電時に電子が気相中の分 子と如何に効率よく衝突するかということ、 即ち、 衝突の際の電子 エネルギーがどれだけ無駄なく分子の活性種化に利用できるかが重 要になる。 そのために、 実用ォゾナイザでは、 金属一金属間の放電 によらず、 金属一金属間に誘電体層を介在させることにより、 放電 を空間に分散させてマイクロ放電化していることは周知である。 更に、 発生する電子ヱネルギーを制御するために、 金属線を網状 等に密集させて電極とした活性種発生装置も、 特公昭 6 1 - 3 2 2 4 2号公報に開示されている。 この装置をォゾナイザに用いた場合 の典型的な構造を第 1 0図に示す。
    [0007] 円筒状の誘電体 9 1の内面側には、 金属線を錯綜状態に密集させ た立体的な密集電極 9 2が挿入されている。 密集電極 9 2と対をな す電極としては、 金属層からなる面状電極 9 3が誘電体 9 1の外周 面に被覆されている。 そして、 誘電体 9 1内に空気、 酸素等の原料 ガスを流通させると共に、 誘電体 9 1内の軸心部に挿入された給電 新たな用紙 棒 9 4を介して密集電極 9 2と面状電極 9 3との間に電圧を印加す ることにより、 誘電体 9 1と密集電極 9 2との間にコロナ放電が生 じ、 原料ガスがオゾン化される （OZONE SCIENCE & ENGINEERING Vo £ . 10. PP.137- 151 参照） 。
    [0008] このような活性種発生装置は、 密集電極における線柽の調整、 嵩 密度の調整等により、 コロナ放電の開始電圧を広範囲に制御できる 特徴がある。 その結果、 ォゾナイザでは、 放電開始電圧近くの低放 電電圧領域で極めて高いオゾン生成効率が得られる。 また、 気体の 流れの断面形状が自由に設定できるため、 気体の流れに対する圧力 損失が、 通常ォゾナイザの平板型、 円筒型電極間に誘電体を介在さ せた放電空間に比して著しく小さい。 更に、 他の面でも通常型と同 様の効果を合せ持つことが確認されている。
    [0009] しかし、 その一方では、 放電領域が誘電体の表面に沿った二次元 的な領域に制限されるという不利益があり、 金属線の立体的な固ま りからなる密集電極の利得が充分に活用されているとは言い難い。 本発明の目的は、 放電領域を誘電体に接する平面的な狭い領域に 制限されることなく、 細線の存在する全領域に展開させた高効率な 被覆細線極型活性種発生装置を提供することにある。 発明の開示
    [0010] 本発明の被覆細線極型活性種発生装置は、 導電性線材の表面に誘 電体をコーティングした線状電極を密集させ、 その密集電極を複数 組合せて Ξ次元に展開する放電領域を形成したことを特徴としてな る。
    [0011] 密集電極は、 立体的なものでも平面的なものでもよい。 密集電極 が平面的な場合も、 これを組合せることにより、 三次元に展開する 広い放電領域が形成される。
    [0012] 密集電極は更に、 線状電極が不規則に密集されたものでも規則的 に密集されたものでもよい。
    [0013] 新たな用 密集電極の組合せ体は、 線状電極が相互に入り組んだものでよい し、 密集電極を所定間隔で配列したものでもよい。
    [0014] 線状電極が相互に入り組んだ密集電極の組合せ体としては、 例え ば、 極性の異なる少なくとも 2本の線状電極を相互にからませ合つ た規則性のない線状電極の固まりを挙げることができる。
    [0015] 線状電極を構成する導電性線材としては、 導電性カーボンフアイ バ一等の非金属線を使用してもよいが、 一般的なものとして金属線 を挙げることができる。 金属線の材質は特に限定せず、 A g， A u ,
    [0016] P d , F e , A £ , C u , その他ステンレス鐧等の合金類などを適 宜使用することができる。 線柽として通常選択される範囲は 0. 0 1
    [0017] 〜 1. 0跏である。
    [0018] 導電性線材の表面にコーティングされる誘電体は、 有機系、 無機 系のいずれの物質でもよい。 有機系物質としてはボリエテスル、 ポ リウレタン、 ポリイアミ ド等があり、 無機系物質としては A £ 2 0 3 等のセラミ ックス、 ガラス、 ホーロー、 S i 0 2 等がある。 誘電体 の厚みとして通常選択される範囲は 1〜 1 0 0 0 / m である。
    [0019] 本発明の被覆細線極型活性種発生装置では、 密集電極を構成する 導電性線材の表面に誘電体がコ一ティングされている。 そのため、 密集電極の組合された空間全体に放電領域が広く展開される。 従つ て、 活性種発生効率の向上が達成される。
    [0020] 密集電極乃至はその組合せ体における線状電極の線径および嵩密 度は、 放電エネルギーを制御し、 優れた活性種発生効率が得られる ように適宜選択される。
    [0021] 本発明の被覆細線極型活性種発生装置は、 密集電極を構成する導 電性線材の表面に誘電体をコーティ ングしたので、 密集電極を組合 せることにより、 密集電極が組合された空間全体での放電を可能に する。 従って、 放電領域の気体流路に占める比率が飛躍的に広がり、 活性種発生効率が向上する。
    [0022] 円筒型や平板型という既存の放電構造にとらわれることなく、 自 新たな ,¾紙 由な空間形状での放電が可能になり、 円筒型や平板型の誘電体も不 用になる。
    [0023] 従来の放電構造のような厳しい寸法の管理が不必要となり、 安価、 容易に製作できる。
    [0024] 密集電極の組合せ体が、 極性の異なる少なくとも 2本の線状電極 を相互にからませ合った規則性のない線状電極の固まりである場合 は、 その製作が特に安価、 容易になる。
    [0025] また、 密集電極の構造にかわらず、 線径、 嵩密度の調整による放 電電圧制御や、 放電開始電圧の低下による電源小型化が可能である。 また、 低電圧化により、 過大なエネルギーを持つ電子の誘電体への 衝突がなくなることで、 発熱も少ない。 従って、 誘電体の寿命も長 く、 装置の信頼性も高くなる。 更に、 気体の流れに対する圧力損失 も一層低下し、 圧縮機等の省エネ化も可能になる。 図面の簡単な説明
    [0026] 第 1図〜第 9図は本発明の被覆細線極型活性種発生装置における 電極構造の説明図、 第 1 1図は本発明の被覆細線極型活性種発生装 置をォゾナイザとして使用した場合の放電電圧とオゾン濃度との関 係を示すグラフである。 発明を実施するための最良の形態
    [0027] 以下に本発明の被覆細線極型活性種発生装置における放電構造を 図面に基づいて説明する。
    [0028] 第 1図の放電構造では、 耐熱性、 耐食性を有する外筒 1 0の内部 に、 線状電極 2 1 a , 2 1 bが規則性なく相互にからまり合った状 態で収容されている。
    [0029] 線状電極 2 1 aは一方の密集電極 2 0 aを構成し、 その両端は電 源 3 0の一方の極 3 1 aに接続されている。 線状電極 2 1 は他方 の密集電極 2 0 bを構成し、 その両端は電源 3 0の他方の極 3 1
    [0030] 新たな甩紙 に接続されている。 そして、 線状電極 21 a， 21 bのいずれも、 導電性線材の表面に誘電体をコーティングした構造になっている。 なお、 40は外筒 10の両端部に取付けたメ ッシュ状のストツバ である。
    [0031] 外筒 10の内部に気体を流通させた状態で、 電源 30により線状 電極 2 l a, 21 b間に所定の電圧を印加することにより、 線状電 極 21 a, 21 bの収容された外筒 10内の空間全体で放電を生じ させることができる。 従って、 気体は全て放電領域を通過する。 第 1図の放電構造のように、 密集電極 20 a, 20 bの組合せ体 20力 線状電極 21 a, 21 bの固まりからなる場合は、 その固 まりの嵩密度が平均空隙長を決定する。
    [0032] 第 2図の放電構造では、 U状に束ねられ 両端が電源 30の各極 31 a, 31 bに接続された線状電極 21 a， 21 bの各束が、 外 筒 10の両端から外筒 10内へ挿入されて、 外筒 10の中央部で相 互にからまり合った状態になっている。 このような放電構造でも、 密集電極 20 a， 20 bの組合された空間全体が放電領域になる。 密集電極 20 a, 20 bの組合せ体 20は、 第 3図に示すように、 外筒 10に対して着脱自在なカートリ ッジ式とすることができる。 また、 第 4図に示すように、 線状電極 21 a, 21 b…をそれぞ れ U字状に束ねた密集電極 20 a， 2 O b"'をダク ト 50内に、 気 体の流通方向に略直角に挿入するような放電構造であってもよい。 以上は、 線状電極が不規則に密集された密集電極についての例で あるが、 第 5図〜第 9図に示すように、 線状電極を規則的に密集さ せた密集電極とすることもできる。
    [0033] 第 5図の電極構造では、 線状電極 21 a, 21 b…が蛇行により 所定間隔で並列されて平面的な密集電極 20 a, 20 b…を構成し ている。 密集電極 20 a, 20 b…は、 通気性の支持板 60, 60 …にそれぞれ取付けられ、 気休の流通方向に所定間隔で配列されて いる。 新たな用紙 第 6図の電極構造では、 線状電極 21 a, 21 b…を支持棒 22, 22…の周囲にコイル状に卷回して立体的な密集電極 20 a, 20 b…を構成している。 線状電極の径が大きい場合は、 コイル状に形 成後、 支持棒 22を抜いた構成としても良いことは当然である。 ま た、 第 6図の電極構造でオゾンを発生させる場合は、 支持棒 22と して複数本の細い棒を円形に構成したものを使用すれば良く、 逆に、 特に沿面放電を発生させたい場合は、 1本の管状又はむくの支持棒 上に、 正負極を構成する 2本の細線を交互に卷いて電極を構成すれ ば良い。
    [0034] 第 7図の電極構造では、 耐熱性、 耐食性、 絶緣性のあるガラスフ ァィバ等からなる縦線 23を支持体として、 これに線状電極からな る横線 24をから.ませて網状の密集電極 20 a, 20 b…を構成し ている。 第 8図に示された密集電極 20 a, 20 bも網状である力、'、 これは、 金属網に誘電体を直接コーティングして網線全体を線状電 極 21 a， 21 bとした点で、 第 7図の密集電極 20 a, 20 と は相違している。
    [0035] 第 8図の密集電極 20 a, 20 bは、 例えば第 9図に示すように、 環状のスぺーサ 70を用いて気体流通方向に所定間隔で整列させる ことができる。
    [0036] なお、 第 5図〜第 9図の電極構造では、 密集電極 20 a, 20 b …における線状電極 21 a, 21 b…が相互に入り組んでいない力、'、 密集電極 20 a, 20 b…を所定間隔で配列することにより、 放電 のギャップを一定値にとって放電エネルギーを制御し、 密集電極 2 0 a, 20 b…の配列空間全体を放電領域とすることができる。
    [0037] 次に、 本発明の被覆細線極型活性種発生装置で実際にオゾンを 発生させた結果を述べる。
    [0038] 密集電極は、 直径 0.04纖のエナメル線に 0.04讓の厚みでシリコン ゴムをコーティングした数十本、 総長 270mの細線を 2グループに分 け、 それらをパイ レックスガラスチューブ （外径 42讓 X厚み 1.6 譲
    [0039] 新たな用紙 X長さ 300 讓） 内に両端から差し込み、 中央部で錯綜させることに より構成した。 密集電極に放電電圧 （60H z ) を印加し、 バイレツ クスガラスチューブ内に Oz ガスを 1 リ ッ トル/分の流量で通流さ せたときの発生オゾン化ガスのオゾン濃度と放電電圧との関係を第 1 1図に示す。 これで見ると、 一般的に数 kVを要する放電開始電 圧が、 わずか 500Vと大変低くなり、 放電電圧 750 および 1005Vで それぞれ 2.4 および 3.5 03 -g/5 m3(0'C,latm)のオゾン化ガス が得られた。 産業上の利用可能性
    [0040] 以上のように、 本発明の被覆細線極型活性種発生装置は、 ォゾナ ィザとして、 また、 各種排ガス中の有害成分を除去する装置として 有用である。
    [0041] 新たな ^
    权利要求:
    Claims
    請 求 の 範 西 . 導電性線材の表面に誘電体をコーティングした線状電極を密集 させ、 その密集電極を複数組合せて三次元に展開する放電領域を 形成したことを特徴とする被覆細線極型活性種発生装置。
    . 偭々の密集電極が、 立体的または平面的であることを特徴とす る請求の範囲第 1項記載の被覆細線極型活性種発生装置。
    . 線状電極が、 規則的または不規則に密集して密集電極を構成す ることを特徴すとる請求の範囲第 1項記載の被覆細線極型活性種 . 放電領域を形成する複数の密集電極の組合せ体において、 各密 集電極の線状電極が、 相互に入り組んでいることを特徴とする請 求の範囲第 1項記載の被覆細線極型活性種発生装置。
    . 複数の密集電極が、 所定の間隔で配列されていることを特徴と する請求の範囲第 1項記載の被覆細線極型活性種発生装置。. 密集電極の組合せ体が、 極性の異なる少なくとも 2本の線状電 極を相互にからませ合った規則性のない線状電極の固まりである ことを特徴とする請求の範囲第 4項記載の被覆細線極型活性種発
    新たな用紙
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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