2008 Fiscal Year Annual Research Report
オゾン発生器におけるオゾン濃度異常減少メカニズムの解明と信頼性向上に関する研究
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20360128
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| Research Institution | Saga University |
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Principal Investigator |
山部 長兵衛 Saga University, 理工学部, 教授 (30093082)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
猪原 哲 佐賀大学, 理工学部, 准教授 (90260728)
佐藤 三郎 佐賀大学, 産学連携推進機構, 教授 (80264141)
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| Keywords | オゾン / オゾン濃度異常減少 / オゾン発生器 / オゾン発生効率 / バリア放電 / 窒素添加 |
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| Research Abstract |
【はじめに】水処理や大気浄化をはじめとした多くの分野でオゾンが利用されている。また、オゾン利用の歴史も非常に古い。このような経緯の中でオゾン発生技術に関する研究の大きな目的の一つはオゾン発生効率の向上である。これまでに各種タイプのオゾン発生器が提案され、オゾン発生効率をはじめとして発生濃度、単位時間当たりの発生量など生成特性の改善が試みられてきた。その中で、純酸素原料中でのオゾン発生濃度の急激減少問題が注目されている。本研究ではこの急激減少に関する基礎的な実験を実施し、その異常減少のメカニズムを調べ、オゾン発生器の信頼性向上に資するのが目的である。
【実験方法・結果】本研究では、まず純酸素ガス(99.6%)中においてオゾンゼロ現象が発現する状態を設定した後、窒素ガス添加時のオゾン生成の振舞いについて調べた。酸素ガスの流量は0.5L/min一定であり、高電圧定電流源により電圧を印加した。オゾン発生器内で放電を行うことによりオゾンが生成され、生成したオゾンはオゾン濃度計(荏原実業EG-2001)で濃度を計測した後、オゾン分解槽により分解されて大気中に排出される。針-銅平板電極系を用い放電電流は1μA一定のもとで実験を行った(針電極は市販の縫い針を使用し、銅電極の直径は約3mmで純度は99.8%である)。印加電圧は約4kVで、安定な放電状態が得られ、当初オゾン生成が確認されるギャップ間隔は1.94〜2.06mmであった。
純酸素ガス(99.6%)中において、針-銅平板電極系(ギャップ長1.94mm)を用い長時間の放電処理をほどこした後、オゾン濃度が約0.2ppm以下の低濃度状態を長時間安定に維持できることを確認した。放電条件は4kV、1μA一定である。放電開始後、オゾン生成が確認されるが、約1時間の間に増減が繰り返されその後、ほぼオゾンゼロ(〜0.2ppm)の状態が現れる。この状態が定常に得られるようになって初めて測定が開始される(装置組み立てが終わり実験を開始し、この状態になるまでに約2ヶ月を要した)。更に上記のようなオゾンゼロ状態が生じている状態で窒素ガス添加の効果(0〜50mL/min)について調べた。その結果、オゾン生成に対する窒素ガス添加の効果が確認された。この装置とは別に回転電極型オゾン発生器も試作されオゾンゼロ現象の発現および窒素ガス添加の効果が同じく確認された。
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