DE60208317T2

DE60208317T2 - Ozonisator

Info

Publication number: DE60208317T2
Application number: DE60208317T
Authority: DE
Inventors: Akaru Chiyoda-ku Usui; Youichiro Chiyoda-ku Tabata; Yujiro Chiyoda-ku Okihara; Hiromichi Chiyoda-ku Komiya; Yuji Chiyoda-ku Ganryu; Masaki Chiyoda-ku Kuzumoto; Noboru Chiyoda-ku Wada; Koji Chiyoda-ku Ohta; Shigenori Chiyoda-ku Yagi; Hirozoh Chiyoda-ku Kanegae
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-11-22
Filing date: 2002-07-05
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2022-07-06
Also published as: TWI241275B; EP1314693A3; EP1314693B1; US6905659B2; CN1421380A; US20030095898A1; EP1314693A2; CN1288073C; JP3641608B2; JP2003160312A; DE60208317D1

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ozon erzeugende Vorrichtung mit laminierten flachen Platten, mit einer Vielzahl von laminierten plattenförmigen Hochspannungselektroden und Niederspannungselektroden, zwischen denen eine Wechselspannung angelegt wird, um eine Entladung zu produzieren und Ozongas zu erzeugen, und insbesondere einen Ozonisator, der ein wesentlicher Teil der Ozon erzeugenden Vorrichtung mit laminierten flachen Platten ist, und der die Hochspannungselektroden und die Niederspannungselektroden umfasst, und dem Sauerstoff zugeführt wird, um Ozongas zu erzeugen.
2. Beschreibung des Stands der Technik
25 ist eine Querschnittzeichnung eines herkömmlichen Ozonisators, der beispielsweise in dem Japanischen Patent Nr. 3113885, „Discharge Cell for Ozone Generator", beschrieben wird. Bei einem herkömmlichen Ozonisator, wie in 25 gezeigt, haben eine Vielzahl von Niederspannungselektroden 7, die aus ungefähr flachen plattenförmigen starren Körpern bestehen, zwischen sich ein Paar Block/Blöcke 25 an beiden Seiten angeordnet, und sind in einer Dickenrichtung der Platten überlagert, um eine Anzahl von laminierten Körpern des Elektrodenmoduls zu konstruieren. Die laminierten Körper des Elektrodenmoduls sind zwischen einer Elektroden-Druckplatte 22 und einer Basis 24 befestigt, mittels einer Vielzahl von Befestigungsbolzen 21, die durch beide Seitenabschnitte davon in der Laminierrichtung durchgehen.
Jedes Elektrodenmodul umfasst ein Paar von oberen und unteren Niederspannungselektroden 7, ein Paar von bilateralen Blöcken 25, die zwischen den Niederspannungselektroden 7, 7 angeordnet sind, dielektrische Einheit(en) 30, die zwischen den Niederspannungselektroden 7, 7 angeordnet sind und sich an einer inneren Seite der Blöcke 25, 25 befinden, und eine Vielzahl von elastischen Abstandshaltern 26, zur Ausbildung einer Vielzahl von Entladungsspalten, die zur Ausbildung von Entladungsspalt(en) 6 an beiden Seiten der dielektrischen Einheit(en) 30 vorgesehen sind. Die elastischen Abstandshalter 26 bilden Stabformen mit einem kreisförmigen Querschnitt, die sich in eine Richtung orthogonal zu der Seite erstrecken.
Das Paar bilateraler Blöcke 25 ist ein starrer bzw. steifer Körper aus einem leitfähigen Plattenmaterial, wie beispielsweise Platte(n) aus rostfreiem Stahl, und durch ein Legen der Blöcke zwischen beide Seitenabschnitte der Niederspannungselektroden 7 wird ein Raum eines gleichmäßigen Spaltbetrags bzw. mit gleichmäßiger Spaltgröße in der Dickenrichtung des Blocks/der Blöcke ausgebildet.
Auch sind (sämtliche) der Zeichnungen in der vertikalen Richtung erweitert, und eine tatsächliche Dicke ist extrem dünn ausgeführt, zum Beispiel 3 mm oder weniger in dem Fall der Niederspannungselektrode 7, und 3 mm oder weniger in dem Fall des Blocks 25.
Kühlwasser-Durchgänge 9 sind im Inneren des Paars von oberen und unteren Niederspannungselektroden 7 ausgebildet, und kombinieren sich als ein Kühlkörper. Des Weiteren ist ein Kühlwasser-Durchgang 9 auch in Blöcken 25 von einer Seite ausgebildet. Die Kühlwasser-Durchgänge 9 im Inneren der Niederspannungselektroden 7 stehen mit einem Kühlwassereinlass/-auslass 12, der in der Basis 24 vorgesehen ist, über die Blöcke 25 in Verbindung, um Kühlwasser als ein Kühlmittel zu zirkulieren.
Auf der anderen Seite ist ein Ozongas-Durchgang 8 in einer Hauptoberfläche der Niederspannungselektrode 7 ausgebildet, die dem Entladungsspalt 6 zugewandt ist, mittels beispielsweise Ätzen und dergleichen. Der Ozongas-Durchgang 8 steht mit einem Ozongas-Auslass 11, der in der Basis 24 vorgesehen ist, über einen Ozongas-Durchgang 8 in Verbindung, der in den Blöcken 25 ausgebildet ist. Auch ein Sauerstoffgas-Einlass 10, zum Zuführen von Sauerstoffgas an die Entladungsspalte 6 entlang einer Richtung orthogonal zu der Seitenoberfläche, ist an beiden Seitenabschnitten der Entladungsspalte 6 vorgesehen.
Die dielektrische Einheit(en) 30, die in dem Raum angeordnet ist, der von den oberen und unteren Niederspannungselektroden 7 und den bilateralen Blöcken 25 umgeben ist, ist ein dünner bogen- bzw. plattenförmiger starrer Körper, mit einer Sandwich-Struktur einer Hochspannungselektrode 3, die zwischen einem Paar von oberen und unteren Glasplatten 5 angeordnet ist. Die Hochspannungselektrode 3 ist eine leitfähige dünne Platte, wie beispielsweise eine Platte aus rostfreiem Stahl und dergleichen, und ein Abschnitt davon ist als ein Speisungsanschluss (nicht gezeigt) nach außen geführt.
Die den Entladungsspalt ausbildenden elastischen Abstandshalter 26, die zur Ausbildung des Entladungsspalts 6 an beiden Seiten der dielektrischen Einheit 30 vorgesehen sind, sind dünne Harzdrahtstäbe mit einem kreisförmigen Querschnitt, die Ozonwiderstandseigenschaften und Elastizität aufweisen, und in den Entladungsspalten in einem vorbestimmten Intervall angeordnet sind. Eine Dicke von jedem elastischen Abstandshalter 26 (Außendurchmesser) ist so festgelegt, dass er 5–6% größer als jeder Spaltbetrag der Entladungsspalte 6 in einem nicht zusammengedrückten Zustand ist.
Mit einem derartigen Aufbau wird der elastische Abstandshalter 26 von oben und unten durch die Niederspannungselektrode 7 und die dielektrische Einheit 30 zusammengedrückt, und die dielektrische Einheit 30 wird von oben und unten durch einen gleichmäßigen Druck, durch dieses Zusammendrücken, elastisch gedrückt und in einer zentralen Position, in der vertikalen Richtung des oben genannten Raums, gehalten. Folglich sind die Entladungsspalte 6 mit einem gleichmäßigen Spaltbetrag an beiden Seiten der dielektrischen Einheit 30 ausgebildet.
Des Weiteren, in dem Fall wenn starre Abstandshalter anstelle von den elastischen Abstandshaltern 26 verwendet werden, wenn die Blöcke 25 befestigt sind, weisen die verwendeten starren Abstandshalter natürlich einen kleineren Durchmesser als die gewählte Entladungsspaltlänge (die Höhe des Entladungsspalts in der Laminierrichtung) auf. Somit werden die Abstandshalter nicht in der Laminierrichtung der Entladungsspalte zusammengedrückt.
Als nächstes wird der Betrieb erklärt.
Wenn eine Wechselhochspannung zwischen der Niederspannungselektrode 7 und der Hochspannungselektrode 3 angelegt ist, wird eine dielektrische Barriere-Entladung in dem Entladungsspalt 6 über ein Dielektrikum 5 erzeugt. Sauerstoffgas wird durch diese Entladung zu einzelnen Sauerstoffatomen dissoziiert, und ungefähr zur gleichen Zeit wird eine drei-Körper-Kollision zwischen diesen Sauerstoffatomen, anderen Sauerstoffmolekülen und einer Wand und dergleichen, induziert und Ozongas wird erzeugt. Durch die Verwendung dieses Mechanismus und dem kontinuierlichen Zuführen von Sauerstoffgas an die Entladungsspalte 6, kann das durch die Entladung erzeugte Ozongas kontinuierlich von dem Ozongas-Auslass 11 abgezweigt werden.
Eine von dieser Entladung abgeleitete Ozonerzeugungseffizienz beträgt normalerweise höchstens 20%. Das heißt, 80% der Entladungsenergie erwärmt die Elektroden und ist verloren. Auch ist die Erzeugungseffizienz des Ozongases von der Temperatur der Elektroden (genau genommen, der Temperatur des Entladungsgases) abhängig, und je niedriger die Temperatur der Elektrode, desto höher die Erzeugungseffizienz. Folglich werden die Elektroden direkt mit Kühlwasser und dergleichen gekühlt, oder ein Anstieg der Gastemperatur in den Entladungsspalten 6 kann durch ein Verkürzen der Spaltlänge des Entladungsspalts 6 unterdrückt werden, und die Ozonerzeugungseffizienz wird durch die Erhöhung der Elektronentemperatur erhöht, ein Ozonabbau wird behindert und als Folge davon kann ein effizienter Ozonisator, von dem hoch konzentriertes Ozongas abgezweigt werden kann, bereitgestellt werden.
Bei einem herkömmlichen Ozonisator mit einer derartigen Konstruktion ist die Elektrodenkühlung eine einseitige Kühlung der Niederspannungselektrodenseite 7, und die Hochspannungselektrode 3 wird nicht gekühlt. Somit ist in dem Fall wenn die gleiche (Menge von) Energie zugeführt wird, die Temperatur des Gases in den Entladungsspalten 6 ungefähr vier (4) mal derjenigen eines beidseitigen Verfahrens für das Kühlen der Hoch- und Niederspannungselektroden. Da die Menge von erzeugtem Ozon, das abgebaut wird, durch diesen Temperaturanstieg erhöht ist, muss die Entladungsenergiedichte-Einspeisung an die Elektrode weiter erhöht werden, und das Ozongas kann nicht effizient erzeugt werden.
Außerdem, wenn die elastischen Abstandshalter 26 verwendet werden, weil es Elektronen mit einer ausreichend hohen Energie in den Entladungsspalten 6 aufgrund der Entladung gibt, kollidieren die elastischen Abstandshalter 26, die aus einem organischen Material ausgebildet sind, mit den Hochenergie-Elektronen (Entladungsenergie) durch einen Kontakt mit dieser Entladung, und die chemische Bindung erleidet einen Trennungsschaden. Wenn der Ozonisator in einem kontinuierlichen Betrieb verwendet wird, verschlechtert sich die Güte der elastischen Abstandshalter 26 in einem kurzen Zeitraum, verglichen mit Metall-Abstandshaltern, und ein gleichmäßiger Gasfluss wird durch diese Verschlechterung unmöglich gemacht, und es gibt Rückschläge dahingehend, dass die Effizienz schnell verringert wird und die Standzeit der Vorrichtung verkürzt ist.
Auch sogar in dem Fall wenn elastische Abstandshalter, aus die einem Ozon-resistenten Teflon (eingetragene Marke) hergestellt sind, verwendet werden, kollidieren die oben genannten Hochenergie-Elektronen (Entladungsenergie) und die chemische Bindung erleidet einen Trennungsschaden. Ferner, sogar falls ein Material verwendet wird, das im allgemeinen ein „flammhemmendes Material" an der Luft ist, wie in dem Fall von hochkonzentriertem Ozon- oder Sauerstoffgas-Atmosphären „brennbarem Material", besteht ein Problem dahingehend, das eine Sublimationsreaktion der elastischen Abstandshalter durch die Entladungsenergie an einem Abschnitt aktiviert wird, der dem direkten Kontakt mit dem Entladungsspalt ausgesetzt ist, und sauberes Ozon kann nicht erhalten werden.
Auf der anderen Seite, in dem Fall wenn die starren Abstandshalter anstelle von den elastischen Abstandshaltern 26 verwendet werden, sie sind natürlich so ausgestaltet, dass sie einen kleineren Durchmesser als die gewählte Entladungsspaltlänge aufweisen, wenn sie über die Blöcke 25 befestigt werden. Folglich, wenn die Entladungsspalte 6 winzige Spalte sind und eine hohe Konzentration von Ozon erzeugt werden soll, ist ein Druckverlust des Spalts, der durch die Abstandshalter 26 zur Ausbildung der Entladungsspalte (Druckverlust der winzigen Spalte zwischen dem Dielektrikum 5 und den Abstandshaltern 26 zur Ausbildung der Entladungsspalte) unterteilt wird, viel kleiner als der Druckverlust der Entladungsgas-Durchgänge (Druckverlust der Gas-Durchgänge orthogonal zu der Seitenoberfläche von 25). Somit wird ein gleichmäßiger Gasfluss durch die Abstandshalter 26 zur Ausbildung der Entladungsspalte erschwert. Folglich bestehen Probleme dahingehend, dass die Ozonerzeugungseffizienz verschlechtert ist, und der Ozonisator nicht kompakt ausgeführt werden kann.
Im Allgemeinen kann ein Fluid nicht gleichmäßig fließen, wenn nicht der Druckverlust des Spalts, der durch den Abstandshalter 26 ausgebildet wird, als ungefähr zehn (10) mal oder mehr des Druckverlusts des Entladungs-Durchgangsabschnitts ausgeführt werden kann. Zum Beispiel, wenn der Entladungsspalt 6 0,1 mm ist, muss ein Spalt zwischen der Dicke des Abstandshalters 26 und des Entladungsspalts hoch präzise sein. Es ist äußerst schwierig, die Abstandshalter 26 mit dieser Art der Präzision herzustellen, und sie ohne den Entladungsspalt zu berühren anzuordnen. Aus diesem Grund wird eine große Kostenerhöhung eingegangen, um die Abstandshalter 26 mit guter Präzision herzustellen, und eine preiswerte Herstellung der Vorrichtung ist unmöglich.
Des Weiteren ist bei dem herkömmlichen Ozonisator, der wie oben konstruiert ist, das Elektrodenmodul mit dem Paar von oberen und unteren Niederspannungselektroden 7, den bilateralen Blöcken 25, die zwischen diesen Niederspannungselektroden 7, 7 angeordnet sind, den dielektrischen Einheiten 30, die an der Innenseite der Blöcke 25, 25 positioniert und zwischen den Niederspannungselektroden 7, 7 angeordnet sind, und der Vielzahl von elastischen Abstandshaltern 26 zur Ausbildung der Entladungsspalt(e), die an beiden Seiten der dielektrischen Einheit 30 zur Ausbildung der Entladungsspalte 6 vorgesehen sind, als eine Vielzahl über die Niederspannungselektroden 7 laminiert, und ist zwischen der Elektroden-Druckplatte 22, die oben vorgesehen ist, und der Basis 24, die unten vorgesehen ist, durch die Vielzahl von Befestigungsbolzen 21 als ein Befestigungsmittel, das durch das Elektrodenmodul an beiden Seitenabschnitten davon in der Laminierrichtung geht, befestigt. Das heißt, da die Struktur derart ist, dass das dielektrische Modul, das zwischen den Niederspannungselektroden 7 gehalten wird, an beiden Enden davon befestigt ist, werden beide Seiten des Elektrodenmoduls zu Hebelstützen und die Niederspannungselektroden 7, die gerade sein sollen, werden in eine kreisförmige Bogenform verformt, und es besteht ein Problem dahingehend, dass, insbesondere bei einem Entladungsspalt von 0,1 mm Dicke, die Spaltlänge nicht gleichmäßig sein kann, und hoch konzentriertes Ozon nicht erhalten werden kann.
Ferner wird ein herkömmlicher Ozon-Durchgang 8 hergestellt, ohne dass ein Gas abgedichtet ist. Somit kann nicht 100% des Sauerstoffgas-Ausgangsmaterials jedem Elektrodenmodul zugeführt werden, das zwischen den laminierten Niederspannungselektroden 7 angeordnet ist. Das heißt, ein „Kurzdurchlauf-Phänomen" tritt auf, bei dem Sauerstoffgas direkt zu dem Ozongasauslass entweicht, ohne durch den Entladungsdurchgang des Elektrodenmoduls zu gehen. Wenn dieses „Kurzdurchlauf-Phänomen" auftritt, wird die Ozonerzeugungseffizienz des Elektrodenmoduls verringert und hoch konzentriertes Ozon kann nicht erzeugt werden; ferner, da die Konzentration des durch den Entladungsspalt 6 erzeugten Ozons durch einen Kurzdurchlauf-Fluidfluss des Ausgangsmaterial-Sauerstoffgases verdünnt ist, gibt es ein Problem dahingehend, dass hoch konzentriertes Ozongas nicht weiter abgezweigt werden kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Aspekte der vorliegenden Erfindung sind in den Ansprüchen 1 und 8 definiert. Die abhängigen Ansprüche sind auf optionale und bevorzugte Merkmale gerichtet.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um sämtliche der oben genannten Probleme zu lösen.
Eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Ozonisator zu schaffen, in dem eine Elektrodenmodul-Konstruktion eine hohe Verlässlichkeit aufweist, ohne Charakteristika der Ozonerzeugung zu beschädigen, und wobei dennoch die Lebensdauer des Elektrodenmoduls erhöht werden kann.
Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Ozonisator zu schaffen, in dem eine Laminierung eines extrem dünnen plattenförmigen Elektrodenmoduls mittels eines einfachen Vorgangs durchgeführt werden kann, und wobei ferner eine kompakte Modularisierung realisiert werden kann.
Eine dritte Aufgabe der Erfindung ist es, einen Ozonisator zu schaffen, in dem eine Konstruktion von beiden, einer Hochspannungselektrode 3 und einer Niederspannungselektrode 7, gut gekühlt werden kann.
Eine vierte Aufgabe der Erfindung ist es, einen Ozonisator zu schaffen, in dem eine Reinheit des erzeugten Ozongases hoch ist, das heißt, dass sauberes Ozongas erzeugt werden kann.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ozonisator bereitgestellt, mit einer flachen plattenförmigen Niederspannungselektrode, einer flachen plattenförmigen Hochspannungselektrode, die einer Hauptoberfläche der Niederspannungselektrode zugewandt ist. Der Ozonisator umfasst auch ein flaches plattenförmiges Dielektrikum und einen Abstandshalter zur Ausbildung eines Entladungsspalts mit einer dünnen Dicke in einer Laminierrichtung, der zwischen der Niederspannungselektrode und der Hochspannungselektrode vorgesehen ist, eine Hochspannungselektroden-Kühleinheit zur Ausbildung eines Kühlwasserdurchgangs, der von der Hochspannungselektrode isoliert ist, im Inneren der Hochspannungselektrode. Ein Wechselstrom wird zwischen der Niederspannungselektrode und der Hochspannungselektrode angelegt, und eine Entladung wird in dem Entladungsspalt erzeugt, in den Sauerstoffgas injiziert wird, um Ozongas zu produzieren.
Somit ist die Kühleffizienz der Entladungsspalte verbessert, und die Temperatur der Entladungsspalte kann zufriedenstellend verringert werden. Folglich kann eine Energiedichte erhöht werden, ohne die Effizienz der Ozonerzeugung zu erniedrigen, und eine Größenverringerung und eine Kostenreduzierung können für eine Vorrichtung geschaffen werden, bei der es möglich ist, die Anzahl von Elektrodenmodulen zu verringern. Ferner, da die Hochspannungselektroden über die Hochspannungselektroden-Kühleinheit gekühlt werden, kann Standard-Brauchwasser als Kühlwasser verwendet werden, ohne deionisiertes Wasser und dergleichen mit einer kleinen elektrischen Leitfähigkeit zu verwenden. Somit ist eine Überwachungsvorrichtung für die elektrische Leitfähigkeit oder eine Einrichtung zur Zirkulation von deionisiertem Wasser und dergleichen unnötig, und durch die Verringerung der Anzahl der Vorrichtungskomponenten ist es möglich, Kostenverringerungen vorzusehen und Instandhaltungskosten zu verringern.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ozonisator bereitgestellt, mit einer flachen plattenförmigen Niederspannungselektrode, einer flachen plattenförmigen Hochspannungselektrode, die einer Hauptoberfläche der Niederspannungselektrode zugewandt ist. Der Ozonisator umfasst auch ein flaches plattenförmiges Dielektrikum und einen Abstandshalter zur Ausbildung eines Entladungsspalts mit einer dünnen Dicke in einer Laminierrichtung, der zwischen der Niederspannungselektrode und der Hochspannungselektrode vorgesehen ist. Der Ozonisator umfasst auch eine Hochspannungselektroden-Kühleinheit zur Ausbildung eines Kühlwasserdurchgangs, der von der Hochspannungselektrode isoliert ist, im Inneren der Hochspannungselektrode, einen Verteilerblock, der an die Niederspannungselektrode angrenzend vorgesehen ist, und mit einem Kühlwasserdurchgang ausgebildet ist, der mit dem in der Niederspannungselektrode vorgesehenen Kühlwasserdurchgang verbunden ist, oder mit einem Ozongasdurchgang ausgebildet ist, der mit dem in der Niederspannungselektrode vorgesehenen Ozongasdurchgang verbunden ist, wobei beide Hauptoberflächen der Niederspannungselektrode, die dem Entladungsspalt zugewandt sind, mit einem anorganischen dielektrischen Film bedeckt sind. Eine Hauptoberfläche des Dielektrikums, die der Hochspannungselektrode zugewandt ist, ist mit einem leitfähigen Film mit leitfähigen Eigenschaften beschichtet, und der leitfähige Film berührt die Hochspannungselektrode.
Somit ist es möglich, Entladungsspalte zur Erzeugung von sauberem Ozon auszubilden, in denen sich eine metallische Verunreinigung nicht entwickelt, und die Kühleffizienz der Entladungsspalte kann verbessert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine typische erklärende Zeichnung zur Erklärung des Ozonisators der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine typische detaillierte Querschnittzeichnung einer Ozonisator-Elektrode eines Ozonisators einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine Draufsicht einer Niederspannungselektrode eines Ozonisators einer Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
4 ist eine Querschnitt-Perspektivansicht im Schnitt nach A-A in 3;
5 ist eine Querschnitt-Perspektivansicht im Schnitt nach B-B in 3;
6 ist eine Draufsicht einer Hochspannungselektroden-Kühleinheit 2 eines Ozonisators einer Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung;
7 ist eine detaillierte Querschnittzeichnung von einer Ozonisator-Elektrode eines Ozonisators einer Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung;
8 ist eine Draufsicht einer Niederspannungselektrode eines Ozonisators einer Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung;
9 ist eine Querschnitt-Perspektivansicht im Schnitt nach E-E in 8;
10 ist eine Querschnitt-Perspektivansicht im Schnitt nach F-F in 8;
11 ist eine Draufsicht einer Niederspannungselektrode eines Ozonisators einer Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung;
12 ist eine Querschnitt-Perspektivansicht im Schnitt nach G-G in 11;
13 ist eine Querschnitt-Perspektivansicht im Schnitt nach H-H in 11;
14 ist eine detaillierte Querschnittzeichnung einer Ozonisator-Elektrode eines Ozonisators einer Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung;
15 ist eine Seitenansicht einer Hochspannungselektrode und eines Dielektrikums eines Ozonisators einer Ausführungsform 9 der vorliegenden Erfindung;
16 ist eine Zeichnung eines Dielektrikums, im Blick von oben und von der Seite, eines Ozonisators einer Ausführungsform 10 der vorliegenden Erfindung;
17 ist eine Seitenansicht einer Hochspannungselektrode und eines Dielektrikums eines Ozonisators einer Ausführungsform 11 der vorliegenden Erfindung;
18 ist eine Querschnittzeichnung eines Verteilerblocks eines Ozonisators einer Ausführungsform 14 der vorliegenden Erfindung;
19 ist eine Draufsicht einer Niederspannungselektrode eines Ozonisators einer Ausführungsform 15 der vorliegenden Erfindung;
20 ist eine Querschnitt-Perspektivansicht im Schnitt nach I-I in 19;
21 ist eine detaillierte Querschnittzeichnung einer Ozonisator-Elektrode eines Ozonisators einer Ausführungsform 16 der vorliegenden Erfindung;
22 ist eine Zeichnung eine Dielektrikums eines Ozonisators einer Ausführungsform 18 der vorliegenden Erfindung, im Blick von oben;
23 ist eine Draufsicht einer Niederspannungselektrode eines Ozonisators einer Ausführungsform 19 der vorliegenden Erfindung;
24 ist eine Querschnitt-Perspektivansicht im Schnitt nach J-J in 23;
25 ist eine Querschnittzeichnung eines herkömmlichen Ozonisators.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung wird unten unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erklärt.
1 ist eine typische erklärende Zeichnung zur Erklärung einer Ozon erzeugenden Vorrichtung mit laminierten flachen Platten. Die Ozon erzeugende Vorrichtung mit laminierten flachen Platten umfasst einen Ozonisator 100 als eine wesentliche Konstruktion zur Erzeugung von Ozon, einen Ozon-Transformator 200, zur Versorgung des Ozonisators 100 mit Energie bzw. Leistung, und einen Hochfrequenz-Wechselrichter 300.
Der Hochfrequenz-Wechselrichter 300 ändert den Leistungseintrag von einem Leistungsquelleneingang 404 auf eine erforderliche Frequenz und gibt ihn an ein Wechselrichter-Ausgabekabel 403 aus. Der Ozon-Transformator 200 erhöht diese Energie auf eine vorbestimmte Spannung und führt sie als Energie, die zur Erzeugung von Ozon notwendig ist, dem Ozonisator 100 zu. Der Hochfrequenz-Wechselrichter 300 hat ferner die Funktion des Regulierens von Strom/Spannung und steuert eine Injektionsrate von zugeführter Energie.
Von dem Ozon-Transformator 200 zugeführte Hochspannung wird Hochspannungselektroden 3 des Ozonisators von einem Hochspannungskabel 401, durch eine Hochspannungshülse 120, zugeführt. Auf der anderen Seite wird Niederspannung einer Niederspannungselektrode 7 von einem Niederspannungskabel 402 über eine Basis 24 zugeführt.
Der Ozonisator 100 umfasst eine Vielzahl von Elektrodenmodulen 102 mit Hochspannungselektroden 3 und einer Niederspannungselektrode 7. Eine vorbestimmte Anzahl von Elekrodenmodulen 102 sind an der Basis 24 in einer Richtung eines Pfeils Z in der Zeichnung laminiert, um eine Ozonisator-Elektrode 101 zu konstruieren. Die Ozonisator-Elektrode 101 ist von einer Generatorabdeckung 110 bedeckt. Ein Ozonisator-Sauerstoffgaseinlass 130 zum Zuführen von Sauerstoffgas, einschließlich Spuren von Stickstoff und Kohlenstoffdioxid, ist an der Generatorabdeckung 110 vorgesehen. Das zugeführte Sauerstoffgas durchtränkt die Generatorabdeckung 110 und wird in später beschriebenen Entladungsspalten gefangen. Unterdessen sind ein Ozongasauslass 11 zum Ausstoßen von Ozongas, das durch die später beschriebenen Entladungsspalte gebildet wird, nach außerhalb des Ozonisators 100, und ein Kühlwassereinlass/-auslass 12 zum Hereinbringen und Ausgeben von Kühlwasser zum Kühlen der Elektrodenmodule 102, in der Basis 24 vorgesehen.
Bei der Ozon erzeugenden Vorrichtung mit laminierten flachen Platten, die wie oben konstruiert ist, betrifft die vorliegende Erfindung insbesondere den Ozonisator 100, der ein essentieller Teil der Ozon erzeugenden Vorrichtung ist, und speziell eine Konstruktion einer Ozonisator-Elektrode 101 und eines Elektrodenmoduls 102 des Ozonisators 100.
Ausführungsform 1
2 ist eine typische detaillierte Querschnittzeichnung einer Ozonisator-Elektrode eines Ozonisators der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. In 2 umfasst eine Ozonisator-Elektrode 101 eine flache plattenförmige Niederspannungselektrode 7, eine flache plattenförmige Hochspannungselektrode 3, die einer Hauptoberfläche der Niederspannungselektrode 7 zugewandt ist, ein erstes flaches plattenförmiges Dielektrikum 5 und einen Abstandshalter (nicht gezeigt), zum Ausbilden eines Entladungsspalts 6 mit einer dünnen Dicke in einer Laminierrichtung, der zwischen der Niederspannungselektrode 7 und der Hochspannungselektrode 3 vorgesehen ist.
Die Ozonisator-Elektrode 101 umfasst ferner eine Hochspannungselektroden-Kühleinheit 2 zur Ausbildung eines Kühlwasserdurchgangs, die von der Hochspannungselektrode 3 im Inneren der Hochspannungselektrode 3 isoliert ist.
Bei der Ozonisator-Elektrode 101 wird eine Wechselspannung zwischen der Niederspannungselektrode 7 und der ersten Hochspannungselektrode 3 (3-1), beziehungsweise der Niederspannungselektrode 7 und der zweiten Hochspannungselektrode 3 (3-2) angelegt, und in dem ersten Entladungsspalt 6 (6-1) und dem zweiten Entladungsspalt 6 (6-2), in die Sauerstoffgas injiziert wurde, wird eine Entladung produziert, um Ozongas zu erzeugen.
Energie wird einem Speisungsanschluss 4 der Hochspannungselektrode 3 von einem Ozon-Transformator 200 (in 2 gezeigt) über eine Hochspannungshülse 120 zugeführt. Die Hochspannungselektrode 3 ist aus einem Metall, wie beispielsweise rostfreiem Stahl, Aluminium und dergleichen, hergestellt. Eine Hauptoberfläche des Dielektrikums 5 ist an die Hochspannungselektrode 3 angehaftet. Das Dielektrikum 5 ist aus einem Material wie beispielsweise Keramik, Glas, Silikon und dergleichen hergestellt. Ein Entladungsspalt 6 ist zwischen dem Dielektrikum 5 und der Niederspannungselektrode 7 mittels eines später beschriebenen Abstandshalters ausgebildet. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Entladungsspalt 6 in einer Scheibenform ausgebildet, und Sauerstoffgas, das die Generatorabdeckung 110 von 1 durchtränkt, wird von einem gesamten Umfang des Entladungsspalts 6 zu einer zentralen Richtung injiziert.
Sauerstoffgas, das in den Entladungsspalt 6 strömt, wird durch das Anlegen einer Wechselspannung zwischen der Niederspannungselektrode 7 und der Hochspannungselektrode 3 in Ozon umgewandelt. Das durch den Entladungsspalt 6 zu ozonifiziertem Sauerstoff umgewandelte Ozongas wird zu dem Ozongasauslass 11 geführt, von einem zentralen Abschnitt der Niederspannungselektrode 7 über einen Ozongas-Durchgang 8, der in der Niederspannungselektrode 7 vorgesehen ist.
Die Niederspannungselektrode 7 ist ein dünner plattenförmiger leitfähiger starrer Körper mit zwei (2) leitfähigen Platten, wie beispielsweise Platten aus rostfreiem Stahl und dergleichen, die verbunden sind, um den Ozongas-Durchgang 8 dazwischen auszubilden. Ein Kühlwasser-Durchgang 9 zur Erhöhung einer Ozonerzeugungseffizienz ist in der Niederspannungselektrode 7 zusätzlich zu dem/den Ozongas-Durchgang/Durchgängen 8 vorgesehen. Eine Gastemperatur in dem Entladungsspalt 6 wird durch ein Fließen von Kühlwasser in dem Kühlwasser-Durchgang 9 erniedrigt.
Auf der anderen Seite ist die Hochspannungselektroden-Kühleinheit 2 im Inneren von jeder Hochspannungselektrode 3 zur Kühlung der Hochspannungselektrode 3 vorgesehen. Die Hochspannungselektroden-Kühleinheit 2 umfasst ein Durchflussrohr 2b, das aus einem hoch thermisch leitenden/hoch elektrisch isolierenden Material hergestellt ist, zur Zirkulation von Kühlwasser darin, das in eine Durchgangsbohrung eingeführt ist, die durch die Hochspannungselektrode 3 gebohrt ist, und ein thermisch leitendes Haftmittel 2a mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit, das zwischen dem Durchflussrohr 2b und der Durchgangsbohrung eingefüllt ist, zur Befestigung des Durchflussrohrs 2b in der Durchgangsbohrung.
Der Ozongas-Durchgang 8, der in der Niederspannungselektrode 7 ausgebildet ist, ist mit dem Ozongasauslass 11, der in der Basis 24 vorgesehen ist, über einen Ozongas-Durchgang 8 verbunden, der in einem Verteilerblock 23 ausgebildet ist. Auf der anderen Seite sind die in der Niederspannungselektrode 7 ausgebildeten Kühlwasser-Durchgänge 9 mit dem Kühlwassereinlass/-auslass 12, der in der Basis 24 vorgesehen ist, über einen Kühlwasser- Durchgang 9 verbunden, der in dem Verteilerblock 23 ausgebildet ist.
Obwohl es nicht speziell in den Zeichnungen gezeigt wird, ist ein Dichtungsmaterial, wie beispielsweise ein O-Ring und dergleichen, zwischen der Niederspannungselektrode 7 und dem Verteilerblock 23 oder der Basis 24 für die Wasserdichtheit des Kühlwassers angeordnet. Außerdem ist ein Dichtungsmaterial, wie beispielsweise ein O-Ring und dergleichen, auch dazwischen für eine Luftdichtheit des Ozongases angeordnet.
Ein Elektrodenmodul(e) 102 mit der Niederspannungselektrode 7, Hochspannungselektrode 3, Dielektrikum 5, Abstandshalter, Hochspannungselektroden-Kühleinheit 2 ist zwischen einer Elektroden-Druckplatte 22 und der Basis 24 durch Befestigungsbolzen 21, die durch jedes strukturelle Element gehen, befestigt und fixiert. Die Entladungsspalte 6 werden bei einer vorbestimmten Dicke in der Laminierrichtung mittels des Verteilerblocks 23 gehalten.
Außerdem ist bei der vorliegenden Ausführungsform das Dielektrikum 5, das für eine stille (dielektrische Barriere) Entladung notwendig ist, zwischen der Niederspannungselektrode 7 und der Hochspannungselektrode 3 vorgesehen, und der Abstandshalter ist zwischen diesem Dielektrikum 5 und der Niederspannungselektrode 7 angeordnet, um den Entladungsspalt 6 vorzusehen. Der Abstandshalter kann jedoch auch zwischen der Hochspannungselektrode 3 und dem Dielektrikum 5 angeordnet sein, um den Entladungsspalt 6 vorzusehen.
Als nächstes wird der Betrieb erklärt, wenn eine Wechselhochspannung zwischen der Niederspannungselektrode 7 und der Hochspannungselektrode 3 angelegt ist, wobei eine stille (dielektrische Barriere) Entladung durch den Entladungsspalt 6 erzeugt wird. Wenn Sauerstoffgas in den Entladungsspalt 6 geleitet wird, wird der Sauerstoff umgewandelt und Ozon wird produziert. Das Sauerstoffgas, das die Generatorabdeckung 110 durchtränkt, geht durch den Entladungsspalt 6, der zwischen der Niederspannungselektrode 7 und dem Dielektrikum 5 ausgebildet ist, und wird auf diesem Weg zu Ozon umgewandelt. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Hochspannungselektrode 3, das Dielektrikum 5 und der Entladungsspalt 6, der dazwischen ausgebildet ist, jeweils in einer ungefähren Scheibenform ausgebildet. Das Sauerstoffgas strömt von einem gesamten Umfang des Dielektrikums 5 zu einer Mitte, und wird in den Entladungsspalten 6 ozonisiertes Sauerstoffgas.
Um effizient Ozon zu erschaffen ist es notwendig, dass der Entladungsspalt 6, welcher ein Raum mit einer besonders dünnen Dicke ist, genau beibehalten wird. Der laminierte Körper des Elektrodenmoduls ist zwischen der Elektroden-Druckplatte 22 und der Basis 24 befestigt, mittels der Vielzahl von Befestigungsbolzen 21, die in den Blöcken 23 angeordnet sind und durch beide Seitenabschnitte davon in der Laminierrichtung gehen, um eine vorbestimmte Spaltgenauigkeit zu erhalten. Der Entladungsspalt(e) 6 ist mittels Entladungsspalt-Abstandshaltern (nicht gezeigt) ausgebildet, die an einer Oberfläche der Niederspannungselektrode 7 angeordnet sind. Das heißt, eine Dicke des Entladungsspalts 6 (Höhe in der Laminierrichtung) ist durch eine Höhe von diesen Entladungsspalt-Abstandshaltern festgelegt. Die Genauigkeit der Entladungsspalte 6 wird durch ein gleichmäßiges Bearbeiten der Höhe der Entladungsspalt-Abstandshalter, und durch ein Befestigen von jeder Elektrode mit den Befestigungsbolzen 21, beibehalten.
Als ein zusätzliches Mittel zur effizienten Erzeugung von Ozon kann ein Verfahren zur Erniedrigung einer Temperatur im Inneren der Entladungsspalte 6 angegeben werden. Man stellt sich ein Verfahren vor, bei dem die Hochspannungselektrode 3 und die Niederspannungselektrode 7 als Elektroden vorgesehen sind, und beide dieser Elektroden mit Wasser oder Gas und dergleichen gekühlt werden. Obwohl zwischen Wasser und Gas eine Kühlwirkung größer als mit Wasser ist, ist es in dem Fall wenn Wasser verwendet wird notwendig, eine elektrische Leitfähigkeit (Verwendung von deionisiertem Wasser usw.) des Kühlwassers zu erniedrigen, weil eine hohe Spannung an die Hochspannungselektrode 3 angelegt wird. Auf der anderen Seite, obwohl es einen Vorteil dahingehend gibt, dass es in dem Fall wenn Gas verwendet wird, nicht notwendig ist, gibt es Nachteile dahingehend, dass die Konstruktion kompliziert wird und es viel Lärm gibt, oder eine Wärmekapazität des Kühlmittels gering ist.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Entladungsspalte 6 angrenzend an die Niederspannungselektrode 7 ausgebildet, und die Entladungsspalte 6 werden durch ein Vorsehen von Kühlwasser-Durchgängen 9 in der Niederspannungselektrode 7 gekühlt. Außerdem ist die Hochspannungselektroden-Kühleinheit 2 im Inneren der Hochspannungselektrode 3 zur Kühlung der Hochspannungselektroden 3 vorgesehen, und die durch die Hochspannungselektrode 3 erzeugte Wärme wird durch das Kühlwasser, das im Inneren der Kühleinheit 2 fließt, gekühlt. Folglich ist es möglich, eine Gastemperatur der Entladungsspalte 6, durch ein simultanes Kühlen der Niederspannungselektrode 7 und der Hochspannungselektrode 3, gering zu halten.
Des Weiteren umfasst die Hochspannungselektroden-Kühleinheit 2, die im Inneren der Hochspannungselektrode 3 vorgesehen ist, das Durchflussrohr 2b mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit und hohen elektrischen Isoliereigenschaften, und eine elektrische Isolierung wird beibehalten. Gemäß einer derartigen Konstruktion ist es nicht notwendig die elektrische Leitfähigkeit des Kühlwassers zu erniedrigen, das in der Hochspannungselektroden-Kühleinheit 2 fließt, und Standard-Brauchwasser kann verwendet werden. Somit besteht auch ein Vorteil dahingehend, dass das Kühlwasser gemein dem für das Kühlen der Niederspannungselektrode 7 sein kann.
Folglich ist bei der vorliegenden Ausführungsform die Kühleffizienz der Entladungsspalte 6 verbessert, und die Temperatur der Entladungsspalte 6 kann zufriedenstellend verringert werden. Somit kann eine Energiedichte erhöht werden, ohne eine Ozonerzeugungseffizienz zu erniedrigen, und eine Größenverminderung und Kostenreduzierung können für eine Vorrichtung vorgesehen werden, bei der es möglich ist die Anzahl der Elektrodenmodule zu verringern. Ferner, da die Hochspannungselektroden 3 über die Hochspannungselektroden-Kühleinheit 2 gekühlt werden, kann Standard-Brauchwasser als Kühlwasser verwendet werden, ohne die Verwendung von dionisiertem Wasser und dergleichen mit einer geringen elektrischen Leitfähigkeit. Somit ist eine Vorrichtung zur Überwachung der elektrischen Leitfähigkeit, oder eine Einrichtung zur Zirkulation von deionisiertem Wasser und dergleichen, unnötig, und durch ein Verringern der Anzahl der Vorrichtungskomponenten ist es möglich, Kostenreduzierungen vorzusehen oder Instandhaltungskosten zu verringern.
Ausführungsform 2
3 ist eine Draufsicht einer Niederspannungselektrode 7 eines Ozonisators der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung. 4 ist eine Querschnitt-Perspektivansicht im Schnitt nach A-A in 3. 5 ist eine Querschnitt-Perspektivansicht im Schnitt nach B-B in 3. Wie in den 4 und 5 gezeigt, ist die Niederspannungselektrode 7 aus zwei (2) Metallelektroden, einer oberen Niederspannungselektrode 7a und einer unteren Niederspannungselektrode 7b, konstruiert. Nuten von einigen mm Tiefe sind durch vorheriges Ätzen oder maschinellem Bearbeiten einer Hauptoberfläche der zwei Elektroden 7a, 7b ausgebildet. Dann werden die zwei Elektroden 7a, 7b derart geklebt bzw. aneinander gehaftet, dass sich diese Nuten aufreihen bzw. gegenüberstellen, um die Niederspannungselektrode 7 zu produzieren. Die aufgereihten Nuten bilden einen Ozongas-Durchgang 8 und Kühlwasser-Durchgang/Durchgänge 9 im Inneren der Niederspannungselektrode 7 aus.
Des Weiteren sind ein Ozongas-Durchgang 8 und ein Kühlwasser-Durchgang 9, die sich in der Laminierrichtung erstrecken, in einem Ozongas-/Kühlwasser-Abzweigungsabschnitt 900 an einem Endabschnitt (linke Seite in 3) der Niederspannungselektrode 7 ausgebildet. Hier ist der Kühlwasser-Durchgang 9 in einen Kühlwassereinlass 9a und einen Kühlwasserauslass 9b unterteilt. Der Kühlwasser-Durchgang/Durchgänge 9, der mit dem Kühlwassereinlass 9a und dem Kühlwasserauslass 9b verbunden ist, ist über ungefähr eine gesamte Innenseite der Niederspannungselektrode 7 ausgebildet, wie durch die gestrichelte Linie in 3 gezeigt. Das heißt, sie sind als eine Vielzahl konzentrischer Scheibenformen ausgebildet, von einer Mitte zu einem Umfangsabschnitt in einem ungefähr scheibenförmigen Niederspannungselektroden-Entladungsabschnitt 700. Außerdem sind angrenzende konzentrische scheibenförmige Kühlwasser-Durchgänge 9 durch Rippen mit einer dünnen Breite aufgeteilt. Auf der anderen Seite erstreckt sich der Ozongas-Durchgang 8, der im Inneren der Niederspannungselektrode 7 ausgebildet ist, von dem Durchgang, der sich in der Laminierrichtung an dem Endabschnitt erstreckt, zu dem zentralen Abschnitt, und ist mit einer Öffnung verbunden, die in beiden Hauptoberflächen an dem zentralen Abschnitt ausgebildet ist.
Der Ozongas-Durchgang 8, der sich in der Laminierrichtung erstreckt und an dem Endabschnitt der Niederspannungselektrode 7 vorgesehen ist, und die Kühlwasser-Durchgänge 9, sind mit dem Ozongas-Durchgang und Kühlwasser-Durchgang verbunden, die in dem Verteilerblock 23 ausgebildet sind, und schließlich mit dem Ozongasauslass 11 und dem Kühlwasserauslass/-einlass 12 verbunden, die in der Basis 24 vorgesehen sind.
Eine Vielzahl von runden konvexen Abschnitten zur Ausbildung der Entladungsspalte 6 sind durch ein ähnliches Ätzen oder maschinelles Bearbeiten über gesamte Hauptoberflächen ausgebildet, die an gegenüberliegenden Seiten der Oberflächen sind, wo Nuten zur Ausbildung des Ozongas-Durchgangs 8 und der Kühlwasser-Durchgänge 9 der zwei Elektroden 7a beziehungsweise 7b ausgebildet sind. Der obige Ozongas-Durchgang 8 ist in Verbindung mit der Öffnung, die in der Oberfläche zur Ausbildung der Entladungsspalte 6 ausgebildet ist.
Erzeugtes Ozongas wird von dem zentralen Abschnitt der Niederspannungselektrode 7 durch den Ozongas-Durchgang 8, der in der Niederspannungselektrode 7 vorgesehen ist, zu dem Ozongas-Durchgang 8 geführt, der sich in der Laminierrichtung in den Ozongas-/Kühlwasser-Abzweigungsabschnitt 900, von einem Endabschnitt der Niederspannungselektrode 7, erstreckt. Auf der anderen Seite tritt Kühlwasser, das durch das gesamte Innere der Niederspannungselektrode 7 fließt, in die Niederspannungselektrode 7 von einer Kühlwassereinlassöffnung 9a des Ozongas-/Kühlwasser-Abzweigungsabschnitts 900 ein, und kühlt die gesamte Oberfläche(n) des Niederspannungselektroden-Entladungsabschnitts 700, und kommt aus der Kühlwasserauslassöffnung 9b des Ozongas-/Kühlwasser-Abzweigungsabschnitts 900.
Die Ansammlung von Ozongas-Auslässen und die kollektive Struktur der Einlässe/Auslässe von Kühlwasser in dem Ozongas/Kühlwasser-Abzweigungsabschnitt 900 an dem Endabschnitt der Niederspannungselektrode 7 ist mit dem Ozongas-Auslass 11 beziehungsweise dem Kühlwassereinlass/-auslass 12 verbunden, die in der Basis 24 vorgesehen sind, in Zusammenwirkung mit den Verteilerblöcken 23, die angrenzend an die Niederspannungselektrode 7 vorgesehen sind. Somit werden bei der vorliegenden Ausführungsform kollektive Kopplungs- und Leitungselemente durch ein Ausbilden von Durchgängen in der Niederspannungselektrode 7 und dem Verteilerblock 23 beseitigt, und ein kompakter und vereinfachter Ozonisator wird durch eine Verringerung des Raums für diese Kopplungs- und Leitungselemente realisiert.
Folglich ist bei der vorliegenden Ausführungsform ein luftdichter Zirkulationsraum konstruiert, durch ein Zusammenhaften von zumindest zwei (2) Metallplatten mit einer konvex-konkaven Bearbeitung innerhalb einiger mm durch Ätzen oder maschinellem Bearbeiten der Niederspannungselektrode 7, und weil der Ozongas-Durchgang 8 und die Kühlwasser-Durchgänge 9 so ausgebildet sind, dass sie auf eine luftdichte Art getrennt sind, ist es möglich, die Dicke der Niederspannungselektrode 7 zu verringern und die Größe der Vorrichtung zu verringern. Des Weiteren können, da Leitungen zur Abzweigung von Kühlwasser und Ozon unnötig sind, ein Zusammenbau und eine Demontage einfach durchgeführt werden, und ein preiswerter Ozonisator kann bereitgestellt werden.
Außerdem können bei der vorliegenden Ausführungsform, obwohl die Niederspannungselektrode 7 durch ein Zusammenfügen von zwei (2) Elektroden 7a, 7b hergestellt ist, auch drei (3) oder mehr Elektroden verbunden werden, um einen Ozongas-Durchgang 8 und Kühlwasser-Durchgang 9 an einem Innenseitenabschnitt davon auszubilden.
Auch kann bei der vorliegenden Ausführungsform, obwohl der Entladungsspalt 6 zwischen der Niederspannungselektrode 7 und dem Dielektrikum 5 vorgesehen ist, und der Ozongas-Durchgang 8 im Inneren der Niederspannungselektrode 7 ausgebildet ist, ein Entladungsspalt zwischen der Hochspannungselektrode 3 und dem Dielektrikum 5 vorgesehen werden, und ein Ozongas-Durchgang kann im Inneren der Hochspannungselektrode 3 ausgebildet werden.
Ausführungsform 3
6 ist eine erklärende Zeichnung von einer Hochspannungselektroden-Kühleinheit 2 eines Ozonisators der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung. Die Hochspannungselektrode 3 umfasst ein plattenförmiges Rechteck, und konvexe Abschnitte mit Durchmessern der gleichen Länge wie eine Rechteckseite sind an beiden, den oberen und unteren Hauptoberflächen davon, ausgebildet. In der Hochspannungselektrode 3 sind fünf (5) parallele Durchgangsbohrungen im Inneren einer Oberfläche parallel mit der Hauptoberfläche gebohrt. Durchflussrohre 2b, die aus einem hoch thermisch leitenden/hoch elektrisch isolierenden Material, wie beispielsweise Glas oder Keramik, hergestellt sind, sind in die Durchgangsbohrungen eingeführt. Außerdem ist ein thermisch leitendes Haftmittel 2a mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit zwischen den Durchflussrohren 2b und den Durchgangsbohrungen eingefüllt, und die Durchflussrohre 2b sind in den Durchgangsbohrungen befestigt.
Kühlwasser-Verteiler 2d sind vorgesehen, um Endabschnitte von jedem Durchflussrohr 2b zu verbinden. Die Kühlwasser-Verteiler 2d umfassen ungefähr lange dünne Formen, die sich entlang von zwei (2) Seiten, die der Hochspannungselektrode 3 zugewandt sind, erstrecken. Verteiler sind im Inneren der Kühlwasser-Verteiler 2d entlang einer Mittelachse ausgebildet. Ein Ende des/der Verteiler/s ist/sind geschlossen. Ein Kühlwasser-Einlass 2e ist an einem Endabschnitt von einem der Kühlwasser-Verteiler 2d vorgesehen. Ein Kühlwasser-Auslass 2f ist an einem Endabschnitt des anderen Kühlwasser-Verteilers 2d vorgesehen. Die Verteiler, die im Inneren der Kühlwasser-Verteiler 2d ausgebildet sind, stehen mit jedem Durchflussrohr 2b in Verbindung.
Als nächstes wird der Betrieb erklärt. Von einer Entladung erzeugte Wärme wird von beiden Oberflächen der Hochspannungselektrode 3 produziert. Diese Wärme breitet sich zu einem inneren Abschnitt der Hochspannungselektrode 3 aus, der aus einem Material mit einer guten thermischen Leitung bzw. Übertragung hergestellt ist, und wird durch Kühlwasser absorbiert, das in Kühlwasser-Durchgängen 2c im Inneren der Durchflussrohre 2b fließt. Somit wird eine Temperatur der Hochspannungselektrode 3 gering gehalten. Beide Enden der Durchflussrohre 2b werden mittels der Kühlwasser-Verteiler 2d zusammengefasst, und Kühlwasser kommt durch diese Verteiler herein und geht durch sie heraus.
Kühlwasser, das aus dem Kühlwasser-Einlass 2e eintritt, der in dem Kühlwasser-Verteiler 2d vorgesehen ist, wird durch den Kühlwasser-Verteiler abgezweigt, absorbiert Wärme in jedem der Durchflussrohre 2b, und tritt aus dem Kühlwasser-Auslass 2f aus. Da ein elektrisches Hochspannungspotential durch das Durchflussrohr 2b elektrisch isoliert ist, gibt eine keine (elektrische) Leckage von dem Kühlwasser, und es ist nicht notwendig Wasser mit hohem elektrischen Widerstand (z.B. deionisiertes Wasser) zu verwenden. Das gleiche Brauchwasser zum Kühlen der Niederspannungselektrode 7 kann verwendet werden. Gemäß einer derartigen Konstruktion, durch ein direktes Kühlen der Hochspannungselektrode 3, ist die Konstruktion einfach und ein Energie-effizientes Kühlen kann durchgeführt werden, und ein Ozonisator mit einer hohen Leistung kann vorgesehen werden.
Folglich ist bei der vorliegenden Ausführungsform die Konstruktion derart, dass die Hochspannungselektroden-Kühleinheit 2 im Inneren der Hochspannungselektrode 3 vorgesehen und elektrisch isoliert ist, durch das Durchflussrohr 2b mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit und ausgezeichneten elektrischen Isoliereigenschaften, und ferner ist die thermische Leitung verbessert, durch ein Einfüllen des thermisch leitenden Haftmittels 2a mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit in den Raum zwischen der Hochspannungselektrode 3 und dem Durchflussrohr 2b, um einen thermischen Widerstand zu unterdrücken. Somit ist deionisiertes Wasser und dergleichen mit einer kleinen elektrischen Leitfähigkeit unnötig, und Standard-Brauchwasser kann als Kühlwasser verwendet werden. Somit sind eine Überwachungsvorrichtung für die elektrische Leitfähigkeit oder eine Einrichtung zur Zirkulation von deionisiertem Wasser und dergleichen, unnötig, und durch ein Verringern der Anzahl der Vorrichtungskomponenten ist es möglich, Kostenreduzierungen vorzusehen und Instandhaltungskosten zu verringern.
Auch ist eine Vielzahl von Durchflussrohren 2b aufgereiht und parallel mit der Hauptoberfläche der Hochspannungselektrode 3 vorgesehen. Somit kann die flache plattenförmige Hochspannungselektrode 3 effizient gekühlt werden.
Ausführungsform 4
Die vorliegende Ausführungsform betrifft ein Verfahren des Zusammenfügens von Metallplatten bzw. -blechen. Als ein gewöhnliches Verfahren für das Zusammenfügen von zwei (2) Metallblechen 1a, 1b, kann ein (Hart-) Lötverfahren, das ein (Hart-) Lot als ein Verbindungsmittel verwendet, angegeben werden. Als Begleiterscheinung, weil Ozon in dem Ozongas-Durchgang 8 zirkuliert, bewirkt das Ozongas eine Oxidationsreaktion mit dem Lot und dies produziert ungünstige Phänomene für den Ozonisator, wie beispielsweise Ozongasabbau, die Erzeugung von Oxiden und dergleichen. Hier bei der vorliegenden Erfindung wird dieses gewöhnliche Lötverfahren nicht angewandt.
Das heißt, dieses gewöhnliche Lötverfahren wird bei dem Zusammenfügen der zwei Elektroden 7a, 7b der Ausführungsform 2 nicht verwendet. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein Wärme/Druck-artiges Verbindungsverfahren zur Verbindung der zwei Metallplatten verwendet. Bei diesem Verfahren werden zwei Metallplatten in der Laminierrichtung mit einem großen Druck, während des Erwärmens zusammengepresst, und die Metalle (bzw. Metallplatten) werden an ihren Kontaktflächen flüssig gemacht, um zusammengefügt zu werden. Das Metall wird an dem bestimmten Schmelzpunkt des Metalls geschmolzen. Somit ist es möglich, das Metall mittels einer vorbestimmten Wärme und eines vorbestimmten Drucks, die durch das Verbindungsmaterial bestimmt werden, zu verbinden. Ein anderes Verbindungsmittel wird auch überhaupt nicht verwendet, nicht zu reden von einem Lot. Somit ist es möglich sauberes Ozon zu erzeugen, ohne einen Oxid-Reaktanden aufgrund von Ozon zu produzieren.
Folglich tritt bei der vorliegenden Erfindung, da das verwendete Verbindungsverfahren zum Aneinanderhaften von zwei oder mehreren Metallplatten lediglich mittels Wärme und Druck, ohne die Verwendung eines Verbindungsmittels, verbindet, eine Ozon-bedingte Korrosion des Verbindungsmittels nicht auf, und es ist möglich einen Ozonisator mit einer langen Lebensdauer und einer hohen Zuverlässigkeit zu realisieren.
Ausführungsform 5
7 ist eine detaillierte Querschnittzeichnung einer Ozonisator-Elektrode eines Ozonisators einer Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung. Bei der vorliegenden Erfindung ist eine gesamte Entladungsoberfläche der Niederspannungselektrode 7, die dem Entladungsspalt 6 zugewandt ist, mit einem dielektrischen Film 13 eines anorganischen Materials bedeckt. Dieser dielektrische Film 13 ist dem Entladungsspalt 6 zugewandt. Eine Dicke des dielektrischen Films 13 ist ausreichend, um Metall-Ionen zu blockieren.
Bei einem wie oben konstruierten Ozonisator sind beide Oberflächen des Entladungsspalts 6 zum Produzieren einer stillen Entladung mit dem anorganischen Material umschlossen, und ein sauberes Ozon, ohne metallische Kontamination, kann durch ein Leiten von Sauerstoffgas durch diesen Spalt erzeugt werden.
Ausführungsform 6
8 ist eine Draufsicht einer Niederspannungselektrode 7 eines Ozonisators einer Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung. 9 ist eine Querschnitt-Perspektivansicht im Schnitt nach E-E in 8. 10 ist eine Querschnitt-Perspektivansicht im Schnitt nach F-F in 8. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist eine gesamte Entladungsoberfläche der Niederspannungselektrode 7, die dem Entladungsspalt 6 zugewandt ist, mit einem keramischen dielektrischen Film 13a bedeckt. Der keramische dielektrische Film 13a ist dem Entladungsspalt 6 zugewandt. Eine Vielzahl von kleinen, scheibenförmigen, keramischen dielektrischen Entladungsspalt-Abstandshaltern 13a1 zur Ausbildung des Entladungsspalts 6 sind auf dem keramischen dielektrischen Film 13a angeordnet.
Bei einem wie oben konstruierten Ozonisator strömt Sauerstoffgas in den Entladungsspalt 6 von einem äußeren Umfang der Niederspannungselektrode 7, und Ozon wird mittels einer stillen Entladung gebildet, während das Sauerstoffgas zwischen den keramischen dielektrischen Entladungsspalt-Abstandshaltern 13a1 durchgeht, und das Ozon geht durch einen inneren Abschnitt der Niederspannungselektrode 7 und strömt nach außen mittels eines Ozongas-Durchgangs 8, der in einem zentralen Abschnitt der Niederspannungselektrode 7 ausgebildet ist. Zu diesem Zeitpunkt kann, weil die Abstandshalter auch aus einem anorganischen Material sind, zusätzlich zu den beiden Oberflächen, die den Entladungsspalt 6 mit dem anorganischen Material umschließen, noch mehr sauberes Ozon, ohne metallische Kontamination, erzeugt werden.
Des Weiteren wird der keramische dielektrische Film 13a durch eine thermische Sprühtechnik ausgebildet, und eine Dicke davon wird bis auf einige μm Dicke kontrolliert. Ferner ist es gemäß dieser thermischen Sprühtechnik auch möglich, gleichzeitig die keramischen dielektrischen Entladungsspalt-Abstandshalter 13a1 auszubilden.
Ausführungsform 7
11 ist eine Draufsicht einer Niederspannungselektrode 7 eines Ozonisators einer Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung. 12 ist eine Querschnitt-Perspektivansicht im Schnitt nach G-G in 11. 13 ist eine Querschnitt-Perspektivansicht im Schnitt nach H-H in 11. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist eine gesamte Entladungsoberfläche der Niederspannungselektrode 7, die dem Entladungsspalt 6 zugewandt ist, mit einem dielektrischen Film 13b aus Glas bedeckt. Der dielektrische Film 13b aus Glas ist dem Entladungsspalt 6 zugewandt. Eine Vielzahl von kleinen, scheibenförmigen dielektrischen Entladungsspalt-Abstandshaltern 13b1 aus Glas zur Ausbildung des Entladungsspalts 6 sind auf dem dielektrischen Film 13b aus Glas angeordnet.
Bei einem wie oben konstruierten Ozonisator strömt Sauerstoffgas in den Entladungsspalt 6 von einem äußeren Umfang der Niederspannungselektrode 7, und Ozon wird mittels einer stillen Entladung gebildet, während das Sauerstoffgas zwischen den dielektrischen Entladungsspalt-Abstandshaltern 13b1 aus Glas durchgeht, und das Ozon geht durch einen inneren Abschnitt der Niederspannungselektrode 7 und strömt nach außen mittels eines Ozongas-Durchgangs, der in einem zentralen Abschnitt der Niederspannungselektrode 7 ausgebildet ist. Zu diesem Zeitpunkt kann, weil die Abstandshalter auch ein anorganisches Material sind, zusätzlich zu den beiden Oberflächen, die den Entladungsspalt 6 mit dem anorganischen Material umschließen, noch mehr sauberes Ozon, ohne metallische Kontamination, erzeugt werden.
Des Weiteren wird bei der Herstellung des dielektrischen Films 13b aus Glas zuerst eine Glasplatte aus einem Quarzmaterial einer Sandstrahlbehandlung unter Verwendung einer Maske ausgesetzt, und die dielektrischen Entladungsspalt-Abstandshalter 13b1 aus konvexem Glas werden ausgebildet. Dann wird der dielektrische Film 13b aus Glas an die Niederspannungselektrode 7 mittels eines Haftmittels 13b2 angehaftet.
Ausführungsform 8
14 ist eine detaillierte Querschnittzeichnung einer Ozonisator-Elektrode eines Ozonisators einer Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist eine Hauptoberfläche des Dielektrikums 5 an der Seite der Hochspannungselektrode 3 ganz mit einem leitfähigen Film 14 bedeckt.
In einem Fall, in dem der leitfähige Film 14 nicht vorgesehen wird, können, wenn eine Oberfläche der Hochspannungselektrode 3 und eine Oberfläche des Dielektrikums 5 lediglich durch mechanischen Druck ohne die Verwendung eines Haftmittels oder dergleichen zusammengepresst werden, sich die Oberfläche der Hochspannungselektrode 3 und die Oberfläche des Dielektrikums 5 nicht dicht berühren. Ein Spalt entwickelt sich in einem Abschnitt einer Kontaktoberfläche(n), und eine ungeeignete Entladung (lokale Entladung) tritt in diesem Spalt auf. Diese ungeeignete Entladung ist dahingehend ein Problem, dass sie das Dielektrikum 5 beschädigt, die Ozonerzeugungseffizienz verschlechtert und störend auf die Erzeugung von sauberem Ozon einwirkt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist es durch ein Aufbringen des leitfähigen Films 14 auf die Oberfläche des Dielektrikums 5, sogar falls zum Beispiel die Kontaktoberflächen nicht vollständig dicht verbunden werden können und sich ein Spalt in einem Abschnitt der Kontaktoberflächen entwickelt, da der leitfähige Film 14 des Dielektrikums 5 und die Hochspannungselektrode 3 das gleiche elektrische Potential aufweisen, möglich, eine ungeeignete Entladung zu verhindern, und es ist möglich, das Auftreten von metallischer Kontamination zu verhindern.
Ausführungsform 9
15 ist eine Seitenansicht einer Hochspannungselektrode 3 und eines Dielektrikums 5 eines Ozonisators einer Ausführungsform 9 der vorliegenden Erfindung. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Hochspannungselektrode 3 und das Dielektrikum 5 mittels eines leitfähigen Haftmittels zusammengefügt, so dass keine Spalte dazwischen bestehen. Auch bei dieser Art von Konstruktion ist es möglich, eine Haftung zwischen der Hochspannungselektrode 3 und dem Dielektrikum 5 zu erhöhen, eine ungeeignete Entladung kann verhindert werden und es ist möglich, das Auftreten von metallischer Kontamination zu verhindern. Des Weiteren sind Positionieranpassungen und dergleichen unnötig, und der Zusammenbau wird erleichtert.
Ausführungsform 10
16 ist eine Zeichnung eines Dielektrikums 5, im Blick von oben und von der Seite, eines Ozonisators einer Ausführungsform 10 der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Ausführungsform umfasst eine Konstruktion zur Unterdrückung einer metallischen Kontamination an einem Kantenabschnitt des leitfähigen Films 14. Wenn ein elektrisches Hochspannungspotential auf den leitfähigen Film 14 aufgebracht wird, tritt eine anormale Korona-Entladung an einem Kantenabschnitt davon auf. Diese anormale Korona-Entladung bewirkt eine metallische Kontamination. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist ein Isolierfilm 16 ganz um einen Abschnitt beschichtet, der durch eine Stufe von einem äußeren Umfangsabschnitt des leitfähigen Films 14 ausgebildet ist. Folglich ist es möglich zu verhindern, dass die anormale Korona-Entladung an dem Kantenabschnitt auftritt, und es ist möglich das Auftreten von metallischer Kontamination zu verhindern.
Andere Konstruktionen sind ähnlich der Ausführungsform 8.
Ausführungsform 11
17 ist eine Seitenansicht einer Hochspannungselektrode 3 und eines Dielektrikums 5 eines Ozonisators einer Ausführungsform 11 der vorliegenden Erfindung. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist ein Isolierfilm 16 ganz um einen Abschnitt beschichtet, der durch eine Stufe von einem äußeren Umfangsabschnitt des leitfähigen Haftmittels 15 ausgebildet ist. Folglich ist es möglich zu verhindern, dass die anormale Korona-Entladung an dem Kantenabschnitt des leitfähigen Haftmittels 15 auftritt, und es ist möglich das Auftreten von metallischer Kontamination zu verhindern.
Andere Konstruktionen sind ähnlich der Ausführungsform 9.
Ausführungsform 12
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist ein Außenseiten-Durchmesser der Hochspannungselektrode 3 kleiner als ein Außenseiten-Durchmesser des Dielektrikums 5, und kleiner als ein Außenseiten-Durchmesser des leitfähigen Films 14, der an einer Oberfläche des Dielektrikums 5 vorgesehen ist. Andere Konstruktionen sind ähnlich der Ausführungsform 8.
Dadurch, dass der Außenseiten-Durchmesser der Hochspannungselektrode 3 kleiner als der Außenseiten-Durchmesser des Dielektrikums 5 und des leitfähigen Films 14 ausgeführt wird, wird die anormale Korona-Entladung beseitigt und eine metallische Kontamination kann verhindert werden. In einem Fall, in dem der Außenseiten-Durchmesser des leitfähigen Films 14 kleiner als die Hochspannungselektrode 3 ist, tritt eine Entladung zwischen der Hochspannungselektrode 3 und dem Dielektrikum 5 auf, und bewirkt eine metallische Kontamination.
Ausführungsform 13
Die vorliegende Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 2 erklärt. In 2 umfasst eine Ozonisator-Elektrode 101 eine flache plattenförmige Niederspannungselektrode 7, eine flache plattenförmige Hochspannungselektrode 3, die einer Hauptoberfläche der Niederspannungselektrode 7 zugewandt ist, ein flaches plattenförmiges Dielektrikum 5 und einen Abstandshalter (nicht gezeigt), zum Ausbilden eines ersten Entladungsspalts 6 von einer dünnen Dicke in einer Laminierrichtung, der zwischen der Niederspannungselektrode 7 und der Hochspannungselektrode 3 vorgesehen ist.
Die Ozonisator-Elektrode 101 umfasst ferner eine Hochspannungselektroden-Kühleinheit 2, zum Ausbilden eines Kühlwasser-Durchgangs, der von der Hochspannungselektrode 3 im Inneren der Hochspannungselektrode 3 isoliert ist.
Bei der Ozonisator-Elektrode 101 wird eine Wechselspannung zwischen der Niederspannungselektrode 7 und der Hochspannungselektrode 3 angelegt, und eine Entladung wird in dem Entladungsspalt 6 produziert, in den Sauerstoffgas injiziert wird, um Ozongas zu erzeugen.
Die Ozonisator-Elekrode 101 umfasst auch einen Verteilerblock 23, der angrenzend an die Niederspannungselektrode 7 vorgesehen ist und mit einem Kühlwasser-Durchgang 9 ausgebildet ist, der mit dem in der Niederspannungselektrode 7 vorgesehenen Kühlwasser-Durchgang 9 verbunden ist, und mit einen Ozongas-Durchgang 8 ausgebildet ist, der mit dem in der Niederspannungselektrode 7 vorgesehenen Ozongas-Durchgang 8 verbunden ist.
Ozongas, das in ozonifizierten Sauerstoff durch die/den Entladungsspalt/e 6 umgewandelt wurde, geht durch den Ozongas-Durchgang 8 in der Niederspannungselektrode 7 von einem zentralen Abschnitt der Niederspannungselektrode 7 hindurch, und wird zu einem Endabschnitt der Niederspannungselektrode 7 geführt. Ein Kühlwasser-Durchgang 9 ist in der Niederspannungselektrode 7 vorgesehen, zusätzlich zu dem Ozongas-Durchgang 8, um eine Ozonerzeugungseffizienz zu erhöhen. Ein Kühlwasser-Einlass/Auslass zur Entnahme und zum Hereinbringen von Kühlwasser ist in dem Endabschnitt der Niederspannungselektrode 7 vorgesehen, wobei er sich in eine Laminierrichtung erstreckt, ähnlich dem Ozongas-Durchgang. Verteilerblöcke 23 sind zwischen zwei (2) vertikal angrenzenden Niederspannungselektroden 7 eingeführt, und die Ozongas-Durchgänge 8 und Kühlwasser-Durchgänge 9 der jeweiligen Niederspannungselektrode 7 stehen durch diese Verteilerblöcke 23 in Verbindung. Folglich können bei einer derartigen Konstruktion der Ozongas-Auslass und der Kühlwasser-Einlass/Auslass an einem Platz versammelt werden, und eine Vorrichtung kann vorgesehen werden, die eine kleine Größe aufweist, ein geringes Gewicht, von hoher Qualität ist, und eine verringerte Anzahl von Komponenten aufweist.
Ausführungsform 14
18 ist eine Querschnittzeichnung eines Verteilerblocks 23 eines Ozonisators einer Ausführungsform 14 der vorliegenden Erfindung. Der Verteilerblock 23 ist in zwei (2) Elemente in einer Laminierrichtung unterteilt, d.h. einen oberen Verteilerblock 23a und einen unteren Verteilerblock 23b. Ein Ozongas-Durchgang 8 und ein Kühlwasser-Durchgang 9 sind in beiden ausgebildet, um in einer Laminierrichtung dadurch zu gehen. Der/die Ozongas-Durchgang/Durchgänge 8 und der/die Kühlwasser-Durchgang/Durchgänge 9 sind mit den Ozongas-Durchgängen 8 und Kühlwasser-Durchgängen 9 verbunden, die in der Niederspannungselektrode 7 vorgesehen sind.
Zylindrische Abschnitte, die sich zu der Oberseite der Zeichnung erstrecken und so vorgesehen sind, dass sie den Ozongas-Durchgang 8 und Kühlwasser-Durchgang 9 umschließen, sind an dem unteren Verteilerblock 23b ausgebildet. Auf der anderen Seite umfasst der obere Verteilerblock 23a konkave Abschnitte, in welche diese zylindrischen Abschnitte eingeführt sind. Der Ozongas-Durchgang 8 und Kühlwasser-Durchgang 9 sind in einem zentralen Abschnitt von diesen konkaven Abschnitten ausgebildet. Die zylindrischen Abschnitte und konkaven Abschnitte befinden sich im Eingriff, wobei sie einen Spalt aufweisen, der ein Gleiten in der Laminierrichtung zulässt, um eine Zylinder- und Kolben-Beziehung aufzuweisen. O-Ringe 23c zur Aufrechterhaltung einer Luftdichtheit sind zwischen den zylindrischen Abschnitten und konkaven Abschnitten angeordnet. Auch ist eine Scheibenfeder 23d zwischen dem oberen Verteilerblock 23a und unteren Verteilerblock 23b angeordnet, um eine Elastizität in der Laminierrichtung aufzuweisen. Die Verteilerblöcke 23 der vorliegenden Erfindung, die eine derartige Konstruktion aufweisen, umfassen Durchgänge, die sich in der Laminierrichtung erstrecken und mit den Ozongas-Durchgängen 8 und Kühlwasser-Durchgängen 9 verbunden sind, die in der Niederspannungselektrode 7 vorgesehen sind, und sich in der Laminierrichtung der Elektroden weiten und zusammenziehen können.
Wie beispielsweise in der Ausführungsform 1 erwähnt, muss die Präzision des Entladungsspalts 6 erhöht werden, um die Ozonerzeugungseffizienz zu verbessern. Folglich ist die Präzision der Entladungsspalte 6 durch ein Erhöhen der Höhenpräzision der Entladungsspalt-ausbildenden Abstandshalter, und dem Befestigen der Elektrode als ein Ganzes an der Basis 24 mittels der Druckplatte 22 und der Befestigungsbolzen 21, verbessert. Dennoch ist die Niederspannungselektrode 7 angrenzend an den Verteilerblock 23 vorgesehen, und ein ungünstiger Einfluss wirkt auf die Elektrodenbefestigung, wenn es eine große Verbindungsstärke mit dem Verteilerblock 23 gibt, und es bestehen Bedenken, dass die Präzision der Entladungsspalte 6 nicht aufrechterhalten wird.
In Ausführungsform 2 und unter Bezugnahme auf 2, beginnend mit der Hochspannungselektrode 3 und der Niederspannungselektrode 7, sind nämlich viele Elemente laminiert und an der Basis 24 mittels der Befestigungsbolzen 21 befestigt. In diesem Laminat sind die Entladungsspalte 6 durch Entladungsspalt-ausbildende Abstandshalter ausgebildet. Währenddessen, da viele Elemente in dem Laminat laminiert sind, häufen sich Fehler in jedem der Elemente an, und es entwickelt sich ein bestimmter Fehler in der Längsrichtung. Die Niederspannungselektrode 7 ist zum Beispiel starre Körper, die aus rostfreiem Stahl und dergleichen hergestellt sind. Somit ist es egal wie präzise der Block, der zwischen beiden Niederspannungselektroden 7 angeordnet ist, hergestellt ist, die Niederspannungselektrode 7 ist durch den Fehler in der Längsrichtung des Laminats verzogen. Das Auftreten dieses Verzugs macht es unmöglich die Entladungsspalte 6 präzise auszubilden. Im Vergleich dazu hat der Verteilerblock 23 der vorliegenden Ausführungsform eine Konstruktion mit einer Elastizität in der Laminierrichtung der Elektroden. Somit kann ein Fehler in der Längsrichtung des Laminats absorbiert werden, und es ist möglich die Entladungsspalte 6 präzise auszubilden.
Folglich kann bei der vorliegenden Ausführungsform, weil der Verteilerblock 23 vorgesehen ist, der mit dem Kühlwasser-Durchgang 9 oder Ozongas-Durchgang 8 ausgebildet ist, die mit den Kühlwasser-Durchgängen 9 oder Ozongas-Durchgängen 8 verbunden sind, die jeweils in jeder Elektrode vorgesehen sind, der für Leitungen für Kühlwasser und für Leitungen zur Abzweigung von Ozongas vorgesehene Raum verringert werden, und es ist möglich die Größe der Vorrichtung zu verkleinern, das Gewicht zu verringern, und die Anzahl der Komponenten zu verringern, und es ist möglich eine verbesserte Qualität der Vorrichtung zu schaffen.
Auch hat der Verteilerblock 23 der vorliegenden Ausführungsform eine Konstruktion mit einer Elastizität in der Laminierrichtung der Elektroden. Somit ist es möglich den ungünstigen Einfluss auf die Spaltlänge des Entladungsspalts zu beseitigen, der durch die Befestigung des Verteilerblocks 23 verursacht wird, und die Präzision der Entladungsspalte kann verbessert werden.
Ausführungsform 15
19 ist eine Draufsicht von einer Niederspannungselektrode 7 eines Ozonisators einer Ausführungsform 15 der vorliegenden Erfindung. 20 ist eine Querschnitt-Perspektivansicht im Schnitt nach I-I in 19. Die vorliegende Ausführungsform betrifft die Anordnung der Entladungsspalt-Abstandshalter 7c. Nuten von einigen mm Tiefe sind durch vorheriges Ätzen oder maschinelles Bearbeiten einer Hauptoberfläche der zwei Elektroden 7a, 7b ausgebildet. Diese Nuten reihen sich auf, um einen Ozongas-Durchgang 8 und Kühlwasser-Durchgang/Durchgänge 9 zu bilden. Rippen 7d zur Trennung von Durchgängen sind zwischen angrenzenden Nuten vorgesehen. Die Entladungsspalt-Abstandshalter 7c der vorliegenden Ausführungsform sind an Positionen gegenüber den Rippen 7d angeordnet. Das heißt, der/die Entladungsspalt-Abstandshalter 7c ist an einer Oberfläche der Niederspannungselektrode 7 angeordnet, die dem Entladungsspalt 6 zugewandt ist, an einer Position, die durch die Rippe 7d in der Laminierrichtung durchgeht.
Kühlwasser-Durchgänge 9 sind um eine gesamte Oberfläche im Inneren der Niederspannungselektrode 7 herum ausgebildet. Eine Dicke der Rippen 7d zur Trennung der Durchgänge ist so dünn wie möglich ausgeführt, um einen Oberflächenbereich der Kühlwasser-Durchgänge 9, sogar ein bißchen, zu erhöhen. Auf der anderen Seite ist ein Durchmesser der Entladungsspalt-Abstandshalter 7c zur Ausbildung der Entladungsspalte 6 vorzugsweise so klein wie möglich, um die Entladungsspalte 6 zu erhöhen. Die Niederspannungselektrode 7 ist als ein Ganzes ein dünner starrer Körper, der aus rostfreiem Stahl und dergleichen hergestellt ist, und in einem Fall wo sich der Druck in der Laminierrichtung erhöht, obwohl die Abschnitte mit den Rippen 7d stark gegen Verformungen sind, sind die Stellen ohne die Rippen 7d schwach. Das heißt, sie werden vertieft. Da die Entladungsspalt-Abstandshalter 7c der vorliegenden Ausführungsform an einer Position gegenüber den Rippen 7d angeordnet sind, gibt es folglich fast keine Verformung der Niederspannungselektrode 7. Folglich kann eine Verformung der Entladungsspalte 6 unterdrückt werden, und es ist möglich hoch präzise Entladungsspalte 6 auszubilden.
Folglich sind bei der vorliegenden Ausführungsform die Entladungsspalt-Abstandshalter 7c an Positionen gegenüber den Rippen 7d angeordnet, die die Kühlwasser-Durchgänge 9 der Niederspannungselektrode 7 ausbilden. Somit wird die Niederspannungselektrode 7 nicht verformt, und der ungünstige Einfluss auf die Entladungsspalte 6 aufgrund der Befestigung der Elektroden kann beseitigt, und die Ozonerzeugungseffizienz erhöht werden.
Ausführungsform 16
21 ist eine detaillierte Querschnittzeichnung einer Ozonisator-Elektrode eines Ozonisators einer Ausführungsform 16 der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Ausführungsform umfasst die Konstruktion der Ausführungsform 5, bei der der anorganische dielektrische Film 13 auf die Niederspannungselektrode 7 beschichtet ist, die Konstruktion der Ausführungsform 8, bei der eine Oberfläche des Dielektrikums 5 mit dem leitfähigen Film 14 beschichtet ist, und die Konstruktion der Ausführungsform 13, bei der die Niederspannungselektrode/n 7 zwischen dem/den Verteilerblock/Verteilerblöcken 23 angeordnet ist.
Folglich ist es möglich Entladungsspalte 6 zur Erzeugung von sauberem Ozon auszubilden, in denen sich eine metallische Kontamination nicht entwickelt, und die Kühleffizienz der Entladungsspalte 6 kann verbessert werden.
Ausführungsform 17
Die vorliegende Ausführungsform wird unter Verwendung der 1 und 2 erklärt. Bei einer Ozonisator-Elektrode 101 der vorliegenden Ausführungsform, sind insgesamt vier (4) Elektrodenmodule 102, die, wie in 2 gezeigt, umfassen: eine flache plattenförmige Niederspannungselektrode 7, eine flache plattenförmige Hochspannungselektrode 3, die einer Hauptoberfläche der Niederspannungselektrode 7 zugewandt ist, ein flaches plattenförmiges Dielektrikum 5 und einen Abstandshalter (nicht gezeigt), zum Ausbilden eines Entladungsspalts 6 von einer dünnen Dicke in einer Laminierrichtung, die zwischen der Niederspannungselektrode 7 und der Hochspannungselektrode 3 vorgesehen sind, und eine Hochspannungselektroden-Kühleinheit 2, zum Ausbilden eines von der Hochspannungselektrode 3 isolierten Kühlwasser-Durchgangs im Innern der Hochspannungselektrode 3, wie in 1 gezeigt laminiert, d.h. N-1, N-2, N-3, N-4.
Folglich, da bei der vorliegenden Ausführungsform eine Vielzahl von Elektrodenmodulen laminiert sind, ist es möglich die Kapazität der Vorrichtung zu erhöhen, während sie dennoch kompakt ausgeführt wird.
Außerdem, obwohl insgesamt vier (4) Elektrodenmodule bei der vorliegenden Ausführungsform laminiert sind, ist die Anzahl von Modulen nicht auf vier (4) beschränkt, und ähnliche Effekte können durch ein Laminieren einer anderen Anzahl erhalten werden.
Ausführungsform 18
22 ist eine Zeichnung eine Dielektrikums 5 von einem Ozonisator einer Ausführungsform 18 der vorliegenden Erfindung, im Blick von oben. Eine Entladung wird zwischen der Niederspannungselektrode 7 und der Hochspannungselektrode 3 über das Dielektrikum 5 bewirkt, und Ozon wird erzeugt. Auf der anderen Seite ist ein Ozongas-Durchgang 8, der sich von einem zentralen Abschnitt zu einem Endabschnitt von der Niederspannungselektrode 7 erstreckt, im Innern der Niederspannungselektrode 7 ausgebildet. Obwohl Kühlwasser in der Niederspannungselektrode 7 zirkuliert und einen anderen Abschnitt von ihr kühlt, zirkuliert Kühlwasser nicht in dem Abschnitt des Ozongas-Durchgangs 8, der nicht zufriedenstellend gekühlt wird. In diesem Abschnitt erzeugtes Ozon zersetzt sich durch den Temperaturanstieg.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein spezieller leitfähiger Film 14a verwendet, der einen Bereich unterteilen kann, in dem eine Entladung nicht bewirkt wird, und einen Bereich, in dem eine Entladung bewirkt wird. Der spezielle leitfähige Film 14a ist auf einer gesamten Oberfläche des Dielektrikums 5 vorgesehen, abgesehen von einem dem Ozongas-Durchgang 8 zugewandten Abschnitt. Das heißt, bei der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, durch ein Aufbringen des leitfähigen Films überall außer über dem Ozongas-Durchgang 8, eine Konstruktion herzustellen, bei der ein (Temperatur-) Anstieg des Ozongases unterdrückt wird, und keine Ozongas-Zersetzung bewirkt wird.
Folglich ist bei der vorliegenden Ausführungsform der leitfähige Film 14a an dem Abschnitt vorgesehen, der nicht die Stelle ist, die dem in der Niederspannungselektrode 7 ausgebildeten Ozongas-Durchgang 8 zugewandt ist. Folglich gibt es keinen leitfähigen Film über dem Ozongas-Durchgang 8 der Niederspannungselektrode 7, und weil von einer Entladung erzeugte Wärme an dem Ozongas-Durchgang 8 nicht auftritt, zersetzt sich erzeugtes Ozongas nicht und die Vorrichtung kann so ausgeführt werden, dass sie eine gute Effizienz aufweist.
Ausführungsform 19
23 ist eine Draufsicht von einer Niederspannungselektrode 7 von einem Ozonisator einer Ausführungsform 19 der vorliegenden Erfindung. 24 ist eine Querschnitt-Perspektivansicht im Schnitt nach J-J in 23. Die vorliegende Ausführungsform betrifft die Anordnung von Entladungsspalt-ausbildenden Abstandshaltern zum Ausbilden von Entladungsspalten 6. Eine Entladung wird zwischen der Niederspannungselektrode 7 und Hochspannungselektrode 3 über das Dielektrikum 5 bewirkt, und Ozon wird erzeugt. Auf der anderen Seite ist ein Ozongas-Durchgang 8, der sich von einem zentralen Abschnitt zu einem Endabschnitt der Niederspannungselektrode 7 erstreckt, im Innern der Niederspannungselektrode 7 ausgebildet. Obwohl Kühlwasser in der Niederspannungselektrode 7 zirkuliert und einen anderen Abschnitt von ihr kühlt, zirkuliert Kühlwasser nicht in dem Abschnitt des Ozongas-Durchgangs 8, der nicht zufriedenstellend gekühlt wird. Somit erhöht sich in diesem Ozongas-Durchgangsabschnitt 8 eine Temperatur. In diesem Abschnitt erzeugtes Ozon wird durch diesen Temperaturanstieg zersetzt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind keramische dielektrische Anti-Entladungsabstandshalter 13a2 vorgesehen, die einen gesamten Abschnitt bedecken, der dem Ozongas-Durchgang 8 zugewandt ist, so dass keine Entladung an dem dem Ozongas-Durchgang 8 zugewandten Abschnitt durchgeführt wird. Keramische dielektrische Entladungsspalt-ausbildende Abstandshalter 13a1, ähnlich denjenigen in Ausführungsform 6, die eine Entladung durchführen, sind in anderen Abschnitten vorgesehen. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die keramischen dielektrischen Anti-Entladungsabstandshalter 13a2 so vorgesehen, dass sie einen gesamten Abschnitt bedecken, der dem Ozongas-Durchgang 8 zugewandt ist, so dass keine Entladung an dem Ozongas-Durchgang 8 auftreten wird, und dadurch dass dies so ausgeführt wird, wird ein Nicht-Entladungsbereich, eine Konstruktion derart ausgeführt, dass ein (Temperatur-) Anstieg des Ozongases unterdrückt wird und keine Ozongas-Zersetzung bewirkt wird.
Das heißt, bei der vorliegenden Ausführungsform umfasst der Abstandshalter die keramischen dielektrischen Entladungsspalt-ausbildenden Abstandshalter 13a1, die an dem anderen Abschnitt als der Stelle vorgesehen sind, die dem in der Niederspannungselektrode 7 ausgebildeten Ozongas-Durchgang 8 zugewandt ist, zum Ausbilden von Entladungsspalten 6, und die keramischen dielektrischen Anti-Entladungsabstandshalter 13a2, die an der Position vorgesehen sind, die dem in der Niederspannungselektrode 7 ausgebildeten Ozongas-Durchgang 8 zugewandt ist, zur Beseitigung eines vorbestimmten Raums der Entladungsspalte 6. Somit tritt eine von einer Entladung erzeugte Wärme an dem Ozongas-Durchgang 8 nicht auf, das erzeugte Ozongas zersetzt sich nicht, und die Vorrichtung kann so ausgeführt werden, dass sie eine gute Effizienz aufweist.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ozonisator bereitgestellt, mit:
einer flachen plattenförmigen Niederspannungselektrode;
einer flachen plattenförmigen Hochspannungselektrode, die einer Hauptoberflächen der Niederspannungselektrode zugewandt ist;
einem flachen plattenförmigen Dielektrikum und einem Abstandshalter, zum Ausbilden eines Entladungsspalts mit einer dünnen Dicke in einer Laminierrichtung, die zwischen der Niederspannungselektrode und der Hochspannungselektrode vorgesehen sind;
einer Hochspannungselektroden-Kühleinheit zum Ausbilden eines Kühlwasser-Durchgangs, der von der Hochspannungselektrode im Innern der Hochspannungselektrode isoliert ist;
wobei ein Wechselstrom zwischen der Niederspannungselektrode und der Hochspannungselektrode angelegt wird, und eine Entladung in dem Entladungsspalt erzeugt wird, in den Sauerstoffgas injiziert wird, um Ozongas zu erzeugen. Somit ist die Kühleffizienz der Entladungsspalte verbessert, und die Temperatur der Entladungsspalte kann zufriedenstellend verringert werden. Folglich kann eine Energiedichte erhöht werden, ohne die Effizienz der Ozonerzeugung zu erniedrigen, und eine Größenverringerung und eine Kostenreduzierung können für eine Vorrichtung geschaffen werden, bei der es möglich ist, die Anzahl von Elektrodenmodulen zu vermindern. Ferner, da die Hochspannungselektroden über die Hochspannungselektroden-Kühleinheit gekühlt werden, kann Standard-Brauchwasser als Kühlwasser verwendet werden, ohne deionisiertes Wasser und dergleichen mit einer kleinen elektrischen Leitfähigkeit zu verwenden. Somit ist eine Vorrichtung zur Überwachung der elektrischen Leitfähigkeit, oder eine Einrichtung zur Zirkulation von deionisiertem Wasser und dergleichen, unnötig, und durch ein Verringern der Anzahl der Vorrichtungskomponenten ist es möglich, Kostenreduzierungen vorzusehen oder Instandhaltungskosten zu verringern.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ozonisator bereitgestellt, bei dem die Hochspannungselektroden-Kühleinheit ein hoch thermisch leitendes und hoch elektrisch isolierendes Durchflussrohr aufweist, das in eine Durchgangsbohrung eingeführt ist, die durch die Hochspannungselektrode gebohrt ist; und wobei ein thermisch leitendes Haftmittel mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit zwischen dem Durchflussrohr und der Durchgangsbohrung, zur Befestigung des Durchflussrohrs in der Durchgangsbohrung, eingefüllt ist. Folglich ist deionisiertes Wasser und dergleichen mit einer kleinen elektrischen Leitfähigkeit unnötig, und Standard-Brauchwasser kann als Kühlwasser verwendet werden. Somit ist eine Vorrichtung zur Überwachung der elektrischen Leitfähigkeit, oder eine Einrichtung zur Zirkulation von deionisiertem Wasser und dergleichen, unnötig, und durch ein Verringern der Anzahl der Vorrichtungskomponenten ist es möglich, Kostenreduzierungen vorzusehen oder Instandhaltungskosten zu vermindern.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ozonisator bereitgestellt, bei dem eine Vielzahl von Durchflussrohren Seite an Seite parallel zu einer Hauptoberfläche der Hochspannungselektrode angeordnet sind. Somit kann die flache plattenförmige Hochspannungselektrode effizient gekühlt werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ozonisator bereitgestellt, bei dem ein Ozongas-Durchgang und ein Kühlwasser-Durchgang in der Niederspannungselektrode ausgebildet sind, durch ein Zusammenhaften von zwei oder mehreren flachen Metallplatten, die mit Nuten an ihren Hauptoberflächen ausgebildet sind, so dass sich die Nuten aufreihen. Folglich ist es möglich die Dicke der Niederspannungselektrode zu erniedrigen, und die Größe der Vorrichtung zu verringern. Des Weiteren, da Leitungen zur Abzweigung von Kühlwasser und Ozon unnötig sind, können ein Zusammenbau und eine Demontage einfach durchgeführt werden, und ein preiswerter Ozonisator kann geschaffen werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ozonisator bereitgestellt, bei dem die flachen Metallplatten lediglich durch Wärme und Druck zusammengehaftet werden. Somit tritt eine durch Ozon verursachte Korrosion des Verbindungsmittels nicht auf, und es ist möglich einen Ozonisator mit einer langen Lebensdauer und hohen Zuverlässigkeit zu realisieren.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ozonisator bereitgestellt, bei dem beide Hauptoberflächen der Niederspannungselektrode, die dem Entladungsspalt zugewandt sind, mit einem anorganischen dielektrischen Film bedeckt sind. Folglich ist der Entladungsspalt so konstruiert, dass er vollständig zwischen dem anorganischen Material angeordnet ist, und eine metallische Kontamination, die durch ein Metall-Sputtern bei einer Entladung verursacht wird, kann unterdrückt werden, und es ist möglich einen Ozonisator zu schaffen, der sauberes Ozongas erzeugt.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ozonisator bereitgestellt, bei dem der dielektrische Film aus einem keramischen Material hergestellt ist. Folglich kann der keramische dielektrische Film durch eine thermische Sprühtechnik ausgebildet, und eine Dicke davon bis auf einige μm Dicke kontrolliert werden. Des Weiteren ist es gemäß dieser thermischen Sprühtechnik auch möglich, gleichzeitig die keramischen dielektrischen Entladungsspalt-Abstandshalter auszubilden.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ozonisator bereitgestellt, bei dem der dielektrische Film aus einem Glas-Material hergestellt ist. Folglich kann der keramische dielektrische Film leicht durch ein Anhaften einer Glasplatte aus einem Quarz-Material an die Niederspannungselektrode mittels eines Klebemittels ausgebildet werden. Auch können die dielektrischen Entladungsspalt-Abstandshalter aus konvexem Glas leicht mittels einer Sandstrahlbehandlung unter Verwendung einer Maske, vor dem Anhaften der Glasplatte an die Niederspannungselektrode, ausgebildet werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ozonisator bereitgestellt, bei dem eine Hauptoberfläche des Dielektrikums, die der Hochspannungselektrode zugewandt ist, mit einem leitfähigen Film mit leitfähigen Eigenschaften beschichtet ist, und wobei der leitfähige Film die erste Hochspannungselektrode berührt. Folglich weisen durch ein Aufbringen des leitfähigen Films auf die Oberfläche des Dielektrikums, und einem Berühren dieser mit dem leitfähigen Film beschichteten Oberfläche und der Hochspannungselektrode, sogar falls ein Spalt zwischen dem leitfähigen Film und der Hochspannungselektrode auftritt, der leitfähige Film und die Hochspannungselektrode das gleiche elektrische Potential auf, und eine lokale Entladung kann verhindert werden, und es ist möglich, das Auftreten von metallischer Kontamination zu verhindern. Des Weiteren können, da die Hochspannungselektrode und der leitfähige Film durch ein einfaches Druckschweißen verbunden werden können, ein Zusammenbau und eine Demontage erleichtert werden, und es besteht auch ein vorteilhafter Effekt dahingehend, dass Komponenten recycled werden können.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ozonisator bereitgestellt, bei dem das Dielektrikum und die Hochspannungselektrode mittels eines leitfähigen Klebemittels zusammengehaftet sind. Somit können Spalte zwischen dem Dielektrikum und der Hochspannungselektrode beseitigt werden, eine lokale Entladung kann verhindert werden, und es ist möglich das Auftreten einer metallischen Kontamination zu verhindern.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ozonisator bereitgestellt, bei dem ein Umfangsrandabschnitt des leitfähigen Films mit einem anorganischen Isolierfilm beschichtet ist. Folglich ist es möglich zu unterdrücken, dass die anormale Korona-Entladung an dem Umfangsrandabschnitt des leitfähigen Films auftritt, und das Auftreten einer metallischen Kontamination kann verhindert werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ozonisator bereitgestellt, bei dem ein Umfangsrandabschnitt eines leitfähigen Klebemittels mit einem anorganischen Isolierfilm beschichtet ist. Folglich ist es möglich zu unterdrücken, dass die anormale Korona-Entladung an dem Umfangsrandabschnitt des leitfähigen Klebemittels auftritt, und das Auftreten einer metallischen Kontamination kann verhindert werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ozonisator bereitgestellt, bei dem ein Außendurchmesser der ersten Hochspannungselektrode kleiner als das Dielektrikums ist. Folglich ist es möglich die anormale Korona-Entladung zu beseitigen, und das Auftreten einer metallischen Kontamination zu verhindern. Auch ist es möglich einen Schaden an dem Dielektrikum zu unterdrücken, und ein Ozonisator mit einer hohen Zuverlässigkeit und einem langlebigen Dielektrikum kann geschaffen werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ozonisator bereitgestellt, bei dem ein Außendurchmesser der ersten Hochspannungselektrode kleiner als der leitfähige Film ist, der das Dielektrikum bedeckt. Somit ist es möglich weiter die anormale Korona-Entladung zu beseitigen, und das Auftreten einer metallischen Kontamination zu verhindern. Auch ist es möglich einen Schaden an dem Dielektrikum zu unterdrücken, und ein Ozonisator mit einer hohen Zuverlässigkeit und einem langlebigen Dielektrikum kann geschaffen werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ozonisator bereitgestellt, mit einem Verteilerblock, der angrenzend an die Niederspannungselektrode vorgesehen ist, und mit einem Kühlwasser-Durchgang ausgebildet ist, der mit dem in der Niederspannungselektrode vorgesehenen Kühlwasser-Durchgang verbunden ist, oder mit einem Ozongas-Durchgang ausgebildet ist, der mit dem in der Niederspannungselektrode vorgesehenen Ozongas-Durchgang verbunden ist. Folglich kann der für Leitungen für Kühlwasser und für Leitungen zur Abzweigung von Ozongas vorgesehene Raum verringert werden, und es ist möglich die Größe der Vorrichtung zu verkleinern, das Gewicht zu verringern, und die Anzahl der Komponenten zu verringern, und es ist möglich eine verbesserte Qualität der Vorrichtung zu schaffen.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ozonisator bereitgestellt, bei dem der Verteilerblock eine elastische Struktur aufweist, mit einer elastischen Funktion in einer Laminierrichtung der Niederspannungselektrode und der Hochspannungselektrode. Somit ist es möglich den ungünstigen Einfluss auf die Spaltlänge des Entladungsspalts zu beseitigen, der durch die Befestigung des Verteilerblocks verursacht wird, und die Präzision der Entladungsspalte kann verbessert werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ozonisator bereitgestellt, bei dem der Abstandshalter an einer Position angeordnet ist, die einer Rippe zugewandt ist, die den Kühlwasser-Durchgang der Niederspannungselektrode ausbildet. Somit kann eine Verformung der Niederspannungselektrode beseitigt werden, und, folglich kann eine Verformung der Entladungsspalte unterdrückt werden, und es ist möglich hoch präzise Entladungsspalte auszubilden.
Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ozonisator bereitgestellt, mit:
einer flachen plattenförmigen Niederspannungselektrode;
einer flachen plattenförmigen Hochspannungselektrode, die einer Hauptoberfläche der Niederspannungselektrode zugewandt ist;
einem flachen plattenförmigen Dielektrikum und einem Abstandshalter, zum Ausbilden eines Entladungsspalts mit einer dünnen Dicke in einer Laminierrichtung, die zwischen der Niederspannungselektrode und der Hochspannungselektrode vorgesehen sind;
einer Hochspannungselektroden-Kühleinheit zum Ausbilden eines Kühlwasser-Durchgangs, der von der Hochspannungselektrode im Innern der Hochspannungselektrode isoliert ist;
einem Verteilerblock, der angrenzend an die Niederspannungselektrode vorgesehen ist und mit einem Kühlwasser-Durchgang ausgebildet ist, der mit dem in der Niederspannungselektrode vorgesehenen Kühlwasser-Durchgang verbunden ist, oder mit einem Ozongas-Durchgang ausgebildet ist, der mit dem in der Niederspannungselektrode vorgesehenen Ozongas-Durchgang verbunden ist; und
wobei eine Hauptoberfläche des Dielektrikums, die der Hochspannungselektrode zugewandt ist, mit einem leitfähigen Film mit leitfähigen Eigenschaften beschichtet ist, und der leitfähige Film berührt die Hochspannungselektrode. Somit ist es möglich Entladungsspalte zur Erzeugung von sauberem Ozon auszubilden, in denen sich eine metallische Kontamination nicht entwickelt, und die Kühleffizienz der Entladungsspalte kann verbessert werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ozonisator bereitgestellt, bei dem eine Vielzahl von Elektrodenmodulen, welche die Niederspannungselektrode, die Hochspannungselektrode, das Dielektrikum, den Abstandshalter, das Elektroden-Kühlblech und die Hochspannungselektroden-Kühleinheit umfassen, laminiert sind. Somit ist es möglich die Kapazität der Vorrichtung gemäß der Anzahl von Elektrodenmodulen, die laminiert sind, zu ändern, und die Kapazität kann leicht erhöht werden; auf der anderen Seite kann die Vorrichtung kompakt ausgeführt werden, sogar falls die Kapazität erhöht ist.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ozonisator bereitgestellt, bei dem der leitfähige Film an einem anderen Abschnitt als eine Position vorgesehen ist, die dem Ozongas-Durchgang zugewandt ist, der in der Niederspannungselektrode ausgebildet ist. Somit gibt es keinen leitfähigen Film über dem Ozongas-Durchgang der Niederspannungselektrode, und weil von einer Entladung erzeugte Wärme an dem Ozongas-Durchgang nicht auftritt, zersetzt sich erzeugtes Ozongas nicht und die Vorrichtung kann so ausgeführt werden, dass sie eine gute Effizienz aufweist.
Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ozonisator bereitgestellt, bei dem der Abstandshalter umfasst einen Entladungsspaltausbildenden Abstandshalter, der an einem anderen Abschnitt als eine Position vorgesehen ist, die dem Ozongas-Durchgang zugewandt ist, der in der Niederspannungselektrode ausgebildet ist, zum Ausbilden des Entladungsspalts und eines Anti-Entladungsabstandshalters, der an einer Position vorgesehen ist, die dem in der Niederspannungselektrode ausgebildeten Ozongas-Durchgang zugewandt ist, zur Beseitigung eines vorbestimmten Raums des Entladungsspalts. Somit tritt von einer Entladung erzeugte Wärme an dem Ozongas-Durchgang nicht auf, das erzeugte Ozongas zersetzt sich nicht und die Vorrichtung kann so ausgeführt werden, dass sie eine gute Effizienz aufweist.

Claims

Ozonisator, mit: einer flachen plattenförmigen Niederspannungselektrode (7); einer flachen plattenförmigen Hochspannungselektrode (3), die einer Hauptoberfläche der Niederspannungselektrode (7) zugewandt ist; einem flachen plattenförmigen Dielektrikum (5) und einem Abstandshalter zur Ausbildung eines Entladungsspalts (6) mit einer dünnen Dicke in einer Laminierrichtung, der zwischen der Niederspannungselektrode (7) und der Hochspannungselektrode (3) vorgesehen ist; einer Hochspannungselektroden-Kühleinheit (2) mit einem Kühlwasserdurchgang (2c), der von der Hochspannungselektrode (3) isoliert ist und sich im Inneren der Hochspannungselektrode (3) befindet; wobei die Hochspannungselektroden-Kühleinheit (2) ein hoch thermisch leitendes und hoch elektrisch isolierendes Durchflussrohr (2b) aufweist, das in eine Durchgangsbohrung eingeführt ist, die durch die Hochspannungselektrode (3) gebohrt ist; und wobei ein thermisch leitendes Haftmittel mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit zwischen dem Durchflussrohr (2b) und der Durchgangsbohrung, zur Befestigung des Durchflussrohrs (2b) in der Durchgangsbohrung, eingefüllt ist; und ein Wechselstrom zwischen der Niederspannungselektrode (7) und der Hochspannungselektrode (3) angelegt wird, um eine Entladung in dem Entladungsspalt (6) zu erzeugen, die Ozongas erzeugt.
Ozonisator nach Anspruch 1, bei dem ein Ozongasdurchgang (8) und ein Kühlwasserdurchgang (9) im Inneren der Niederspannungselektrode ausgebildet sind, durch ein Zusammenhaften zweier oder mehrerer flacher Metallplatten, die mit Nuten an Hauptoberflächen davon ausgebildet sind, so dass sich die Nuten gegenüberstellen.
Ozonisator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Hauptoberflächen der Niederspannungselektrode (7), die dem Entladungsspalt (6) zugewandt sind, mit einem anorganischen dielektrischen Film (13) bedeckt sind.
Ozonisator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Hauptoberfläche des Dielektrikums (5), die der Hochspannungselektrode (3) zugewandt ist, mit einem leitfähigen Film (14) mit leitfähigen Eigenschaften beschichtet ist, und wobei der leitfähige Film (14) die Hochspannungselektrode (3) berührt.
Ozonisator nach Anspruch 4, bei dem ein Umfangsrandabschnitt des leitfähigen Films (14) mit einem anorganischen isolierenden Film (16) beschichtet ist.
Ozonisator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit: einem Verteilerblock (23), der an die Niederspannungselektrode (7) angrenzend vorgesehen ist, und mit einem Kühlwasserdurchgang (9) ausgebildet ist, der mit dem in der Niederspannungselektrode (7) vorgesehenen Kühlwasserdurchgang (9) verbunden ist, und mit einem Ozongasdurchgang (8) ausgebildet ist, der mit dem in der Niederspannungselektrode (7) vorgesehenen Ozongasdurchgang (8) verbunden ist.
Ozonisator nach Anspruch 6, bei dem der Verteilerblock (23) eine elastische Struktur aufweist, mit einer elastischen Funktion in einer Laminierrichtung der Niederspannungselektrode (7) und der Hochspannungselektrode (3).
Ozonisator, mit: einer flachen plattenförmigen Niederspannungselektrode (7); einer flachen plattenförmigen Hochspannungselektrode (3), die einer Hauptoberfläche der Niederspannungselektrode (7) zugewandt ist; einem flachen plattenförmigen Dielektrikum (5) und einem Abstandshalter zur Ausbildung eines Entladungsspalts (6) mit einer dünnen Dicke in einer Laminierrichtung, der zwischen der Niederspannungselektrode (7) und der Hochspannungselektrode (3) vorgesehen ist; einer Hochspannungselektroden-Kühleinheit (2) mit einem Kühlwasserdurchgang (2c), der von der Hochspannungselektrode (3) isoliert ist und sich im Inneren der Hochspannungselektrode (3) befindet; wobei die Hochspannungselektroden-Kühleinheit (2) ein hoch thermisch leitendes und hoch elektrisch isolierendes Durchflussrohr (2b) aufweist, das in eine Durchgangsbohrung eingeführt ist, die durch die Hochspannungselektrode (3) gebohrt ist; und wobei ein Verteilerblock (23) an die Niederspannungselektrode (7) angrenzend vorgesehen ist, und mit einem Kühlwasserdurchgang (9) ausgebildet ist, der mit dem in der Niederspannungselektrode (7) vorgesehenen Kühlwasserdurchgang (9) verbunden ist, und mit einem Ozongasdurchgang (8) ausgebildet ist, der mit dem in der Niederspannungselektrode (7) vorgesehenen Ozongasdurchgang (8) verbunden ist; und beide Hauptoberflächen der Niederspannungselektrode (7), die dem Entladungsspalt (6) zugewandt sind, mit einem anorganischen dielektrischen Film (13) bedeckt sind; und eine Hauptoberfläche des Dielektrikums (5), die der Hochspannungselektrode (3) zugewandt ist, mit einem leitfähigen Film (14) mit leitfähigen Eigenschaften beschichtet ist, und wobei der leitfähige Film (14) die Hochspannungselektrode (3) berührt.
Ozonisator nach Anspruch 1 oder 8, bei dem eine Vielzahl von Elektrodenmodulen (102), welche die Niederspannungselektrode (7), die Hochspannungselektrode (3), das Dielektrikum (5), den Abstandshalter und die Hochspannungselektroden-Kühleinheit (2) umfassen, laminiert sind.