JP2000026107A - オゾナイザ - Google Patents

オゾナイザ

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JP2000026107A
JP2000026107A JP10191485A JP19148598A JP2000026107A JP 2000026107 A JP2000026107 A JP 2000026107A JP 10191485 A JP10191485 A JP 10191485A JP 19148598 A JP19148598 A JP 19148598A JP 2000026107 A JP2000026107 A JP 2000026107A
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JP
Japan
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electrode
ozone
ground electrode
ozonizer
voltage electrode
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JP10191485A
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English (en)
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Kazuki Kai
一樹 甲斐
Hisamichi Ishioka
久道 石岡
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】両面冷却型高濃度オゾナイザの同軸円筒型オゾ
ン発生器を、オゾン濃度の向上のために0.3mm未満
の狭ギャップ長で構成する場合、対向電極間の放電ギャ
ップの均一性が、オゾン発生濃度に大きな影響を及ぼ
す。本発明は、高電圧電極と接地電極との対向面の平行
度をあげ、放電状態を均一化させてオゾンの発生濃度を
向上させたオゾナイザを提供することにある。 【解決手段】高電圧電極や接地電極の曲がりを矯正する
ため、高電圧電極表面の機械研磨、高電圧電極表面や接
地電極の素管表面を長手方向にプレス、接地電極内面に
ライニングするガラスの厚さを1mm以下にする、など
の手段を採用して課題を解決でき、オゾンの発生濃度を
向上できた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水処理などに用い
られるオゾンを得るオゾナイザに係わり、高濃度オゾン
が発生可能な短ギャップオゾナイザの構造に関する。
【0002】
【従来の技術】オゾナイザは、オゾンの持つ殺菌・脱色
・脱臭を利用するために、水処理施設などにおいて広く
使用されている。このような従来型オゾナイザの代表例
として、両面冷却オゾナイザについて、図6〜図9を用
いてその構造、運転、特性の概要を以下に説明する。
【0003】図6において、オゾナイザの筐体は、両端
が開口している筒状をしたステンレス鋼からなる胴部1
と、その両開口端部に締め付けられている2つのステン
レス鋼からなる側板21および22とによって構成され
ている。2つの側板21および22と胴部1とは気密に
結合される必要があるため、両開口端部のそれぞれに平
パッキン(図6では単にパッキン)81および82を介
して、図示していないネジなどの締めつけ手段を用いて
結合されている。胴部1の内面側には、多数のオゾン発
生管を保持するための、少なくとも一対のステンレス鋼
からなる支持板41および42が互いに適当な間隔をお
いて嵌め込まれている。胴部1の管壁には、側板21と
側板21側の支持板41との中間の位置に、原料ガスを
供給するためのガス入口11が有り、反対側の側板22
と側板22側の支持板42との中間の位置に、生成され
たオゾンを含むガスを取り出すためのガス出口12があ
る。更に、2つの支持板41および42の中間の位置
に、冷却水を流入させる為の冷却水入口13と、冷却水
を排出するための冷却水出口14とが、ほぼ対向て設け
られている。通常は、冷却水入口13が下部に、冷却水
出口14が上部に設けられる。また、胴部1の側板21
に近い位置に電圧導入端子72が装着されている。
【0004】図7には、支持板41および42に支持さ
れるオゾン発生管の拡大図を示す。支持板41および4
2に支持されるオゾン発生管は、両端が開口している円
筒状の接地側のステンレス鋼などからなる接地電極5
と、接地電極5のほぼ内側にほぼ一定のギャップ長を持
つ放電ギャップ56を介して配置されている高電圧電極
6とで構成されている。接地電極5は、ステンレス鋼か
らなる金属管51と、この内面にライニング(金属管5
1の内側にガラス管を挿入し、内圧を加えた状態で誘導
加熱によってガラスを軟化させ、金属管51の内面にガ
ラス層を形成する技術)によって形成されたガラス誘電
体層52とからなっている。高電圧電極6は両端を塞が
れた円筒状に形成され、一端面に2本の冷却パイプが接
続されている。この冷却パイプから冷却水が高電圧電極
6内に流通されて高電圧電極6を冷却する。
【0005】冷却水は図6に示すように、胴部1の一端
部の上下位置に設けられた一対のマニホールド95およ
び96から分岐されて絶縁チューブ97によりそれぞれ
の高電圧電極6の冷却パイプに供給されている。絶縁チ
ューブ97が用いられてるのは、高電圧電極6と胴部1
とを電気的に絶縁するためであり、冷却水系にイオン交
換器94が設置されているのは、冷却水の電気抵抗値を
高く保って、冷却水による絶縁不良を発生させないため
である。高電圧電極6の外面下部の両端付近には、放電
ギャップ56を保持する為の突起体61が溶接による肉
盛りによって形成されている。このオゾン発生管は、支
持板41および42に形成されている貫通孔に嵌め込ま
れて支持板41および42に支持されており、その接触
部は、冷却水が漏れないように図示していないOリング
によってシールされている。
【0006】筐体、オゾン発生管などにステンレス鋼を
使用しているのは、ステンレス鋼がオゾンの強い酸化作
用に対して耐性を有するからである。高周波電源73か
らオゾン発生管に供給される高周波電圧の一方は、胴部
1に実装されている電圧導入端子72からリード線71
を介して各オゾン発生管の高電圧電極6に供給される。
高周波電源73の高周波電圧の他方は、接地電位点に接
続され、同時に胴部1に接続されており、図示していな
いリード線を介して接地電極5に接続されている。
【0007】オゾン発生管の接地電極5を冷却する冷却
水は、既述の高電圧電極6の冷却水と共通に熱交換器9
3で冷却されてポンプ92で加圧され、冷却配管91を
通って冷却水入口から水ジャケット3に供給されて接地
電極5を冷却し、冷却水出口14から冷却配管91を通
って熱交換器93に戻る。この冷却系は高電圧電極6の
冷却をも兼ねているため、高純度水を使用した水供給系
となっており、既述の様にイオン交換器94を備えてい
る。接地電極5の冷却には高抵抗の純水を必要とはしな
いが、冷却システムを簡素化するために純水を用いてい
る。
【0008】このような両面冷却オゾナイザにおいて、
ガス入口11から供給された酸素を含む原料ガス(空気
あるいは酸素など)は、側板21側の接地電極5の開口
部から放電ギャップ56に流入し、放電ギャップ56に
おける無声放電によって酸素の一部がオゾン化され、オ
ゾンを含むガスとなってガス出口12から取り出され
る。ガス出口12の後方には図示していない圧力調整弁
が装着されており、ガスの圧力値を例えば1.6気圧に
調整して、オゾンを含むガス消費設備に供給する。
【0009】図8は、上記従来技術による短ギャップ化
の効果を示すグラフである。ギャップ長を短くする事に
よって、発生オゾン濃度の高濃度化が可能である。発生
オゾン濃度300g/Nm3 発生させるためにはギャッ
プ長約0.2mm以下が必要となる。図9は、接地電極
の長手方向の曲がりを測定し、概念図として図示したも
のである。水平な台に設置したときの台との隙間を、曲
がりと定義する。
【0010】図10は、従来の技術によるギャップ長
0.3mmのオゾン発生管による曲がりに対するオゾン
発生特性である。この図に示すように、ギャップ長0.
3mmのオゾン発生管を持つオゾナイザの場合、接地電
極の曲がりと発生オゾン濃度との間には直接的な関係は
ない。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術におい
て、ガラスのライニングを行った際に発生する曲がり
は、0.3mm以上のギャップを持つオゾン発生器の場
合ギャップ長に対してその曲がりの絶対値が小さいた
め、接地電極の曲がりを無視する事ができ、オゾン発生
濃度に影響を与える事はない。しかし、オゾン濃度の向
上のため0.3mm未満の狭いギャップ長を持ったオゾ
ン発生器を構成する場合、ガラスの軟化でも吸収しきれ
ない曲がりがギャップ長に対して大きくなるため、対抗
する電極の平行度が悪化する。その事が放電の均一性に
対して影響を及ぼすようになり、放電不均一が発生しオ
ゾン濃度の減少を引き起こす。
【0012】本発明の課題は、接地電極と高電圧電極の
対向する両面の平行度を向上させ、放電状態を均一化さ
せることによりオゾンの発生濃度を向上させることにあ
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、両端が開口された筒状をなし内側面に誘電体層が形
成された接地電極と、接地電極の内側に空隙を介して配
置された高電圧電極からなるオゾン発生管と、オゾン発
生管を内蔵する筐体とを備え、酸素を含む原料ガスの放
電によりオゾンを生成するオゾナイザにおいて、接地電
極と高電圧電極の対向する平面の平行度を向上させるた
め、電極の曲がりを矯正する事、即ち放電ギャップの均
一性を向上させる事を技術手段として採用することとす
る。
【0014】具体的には、(a)高電圧電極表面を機械
研磨する、(b)高電圧電極表面や接地電極の素管表面
を長手方向にプレスする、(c)接地電極内面にライニ
ングするガラスの厚さを1mm以下にする、ことを技術
手段として採用することとする。
【0015】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図面を参
照して詳細に説明する。本発明のオゾナイザの基本構成
は図6の従来技術と同一であるから、以下の説明におい
て、オゾナイザ及びその周辺機器と同一部分は図6を用
いその説明を省略する。図1には、(a)の手段の機械
研磨の矯正の概念図を示す。
【0016】図6の支持板41および42に支持される
オゾン発生管のうち、接地電極の内側に空隙を介して配
置されてる高電圧電極の曲がりを小さくするため、高電
圧電極表面を機械研磨によって矯正を行う。高電圧電極
は両端加工後旋盤機械研磨によって表面に削り加工を施
す。図2には、(b)の手段の高電圧電極または接地電
極のプレス加工の概念図を示す。
【0017】図6の支持板41および42に支持される
オゾン発生管のうち、高電圧電極若しくは接地電極若し
くはその両方をプレスローラーによる曲がり矯正を行
う。表1に、プレス加工前後の曲がりの絶対値を示す。
プレスローラーによる曲がりの矯正を行うことによって
50〜70%程度の曲がりの向上が見られる。
【0018】
【表1】 図3には、実施の一例として、接地電極のライニング前
後の曲がりの相関を示す。この図より、接地電極のライ
ニング前の素管の曲がりを矯正する事によって、ライニ
ング後の接地電極の曲がりを小さく出来る事が分かる。
【0019】図4には、(c)の手段のガラスライニン
グ接地電極の概念図を示す。両端を開口した金属管51
の内面に配置されたガラス誘電体層の肉厚を1mm以下
にする。ライニングするガラスの厚みを小さくする事に
よって、ライニングするガラスが加熱時に軟化する事に
より発生する偏肉を小さくする事が出来るため、ガラス
内面の表面精度は向上する。
【0020】図5には、本発明の実施例の効果を示すオ
ゾン発生特性を示す。0.15mmのギャップを持つオ
ゾン発生器において、曲がりの異なる接地電極のオゾン
濃度を測定したものである。、ギャップ長0.15mm
のオゾン発生管では曲がりが小さいほどオゾン濃度が高
く、曲がりが0.3mm以下の接地電極を用いたオゾン
発生管で発生オゾン濃度300g/Nm3 を達成する事
が出来る。また、曲がりを0.24mmから0.06m
mまで小さくすると約10%オゾン濃度を向上させる事
が出来る。
【0021】
【発明の効果】0.3mm未満の狭いギャップを持った
オゾン発生管の場合、接地電極内面の曲がりがギャップ
長に対して無視できなくなるため放電に不均一を起こす
ようになる。そこで、接地電極の曲がりが0.3mm以
下になるように上記の方法を用いる事によって、ギャッ
プの精度を上げることが出来、放電の不均一を解消する
事が可能となる。放電の不均一が解消されると、高濃度
のオゾンを効率よく発生させる事が出来るようになる。
【0022】以上の発明によれば、接地電極の曲がりを
0.3mm以下にすることによって、ギャップ長0.3
mm未満のオゾン発生器において従来より高い濃度のオ
ゾンを発生させることが可能となる。従来、高濃度のオ
ゾンを必要とするガス消費設備を構成する際は、オゾン
を含むガスを圧縮器などを使用して圧縮濃縮を行う事に
よって高濃度のオゾンを得ていた。また、圧縮濃縮を行
うためその構造は圧力容器構造を取る必要があった。本
発明において、接地電極の曲がりが0.3mm以下の物
を使用する事によって、従来より高いオゾン濃度を発生
させる事ができるため、従来必要であった圧縮器などの
周辺機器が必要なくなる。また、圧力容器構造も回避す
る事が出来るようになるため、設備のコストダウン化が
可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の請求項2に対応する高電圧電極の機械
研磨の概念図
【図2】本発明の請求項3に対応する高電圧電極または
接地電極のプレス加工の概念図
【図3】接地電極の素管の曲がりとライニング後の曲が
りとの相関図
【図4】本発明の請求項5に対応するガラスライニング
接地電極の概念図
【図5】本発明の請求項1に対応するオゾン発生特性の
効果を示す図
【図6】従来の技術の代表例としての両面冷却オゾナイ
ザの断面図
【図7】図6に示す両面冷却オゾナイザのオゾン発生管
の拡大図
【図8】従来の技術によるギャップ長に対するオゾン発
生特性を示す図
【図9】接地電極の曲がりの概念図
【図10】従来の技術による曲がりに対するオゾン発生
特性を示す図
【符号の説明】
1: 胴部 3: 水ジャケット 5: 接地電極 6: 高電圧電極 11: ガス入口 12: ガス出口 13: 冷却水入口 14: 冷却水出口 21、22: 側板 41、42: 支持板 51: 金属管 52: ガラス誘電体層 56: 放電ギャップ 61: 突起体 71: リード線 72: 電圧導入端子 73: 高周波電源 81、82: パッキン 91: 冷却配管 92: ポンプ 93: 熱交換器 94: イオン交換器 95、96: マニホールド 97: 絶縁チューブ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】両端が開口された筒状をなし内側面に誘電
    体層が形成された接地電極と、接地電極の内側に空隙を
    介して配置された高電圧電極からなるオゾン発生管と、
    オゾン発生管を内蔵する筐体とを備え、酸素を含む原料
    ガスの放電によりオゾンを生成するオゾナイザにおい
    て、放電ギャップの均一性を向上させる事を特徴とした
    オゾナイザ。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の接地電極と高電圧電極か
    らなるオゾン発生管と筐体とを備えたオゾナイザにおい
    て、高電圧電極表面を機械研磨する事を特徴とするオゾ
    ナイザ。
  3. 【請求項3】請求項1に記載の接地電極と高電圧電極か
    らなるオゾン発生管と筐体とを備えたオゾナイザにおい
    て、高電圧電極表面を長手方向にプレスする事を特徴と
    するオゾナイザ。
  4. 【請求項4】請求項1に記載の接地電極と高電圧電極か
    らなるオゾン発生管と筐体とを備えたオゾナイザにおい
    て、接地電極の素管表面を長手方向にプレスする事を特
    徴とするオゾナイザ。
  5. 【請求項5】請求項1に記載の接地電極と高電圧電極か
    らなるオゾン発生管と筐体とを備えたオゾナイザにおい
    て、接地電極内面にライニングするガラスの厚さを1m
    m以下にする事を特徴とするオゾナイザ。
JP10191485A 1998-07-07 1998-07-07 オゾナイザ Withdrawn JP2000026107A (ja)

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