JP2000226203A

JP2000226203A - オゾン発生装置

Info

Publication number: JP2000226203A
Application number: JP11028389A
Authority: JP
Inventors: Hisamichi Ishioka; 久道石岡; Kazuki Kai; 一樹甲斐; Takaya Nishikawa; 孝也西川; Eiji Sakai; 英治酒井; Terushige Ogawa; 輝繁小川; Atsumi Miyake; 淳巳三宅
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1999-02-05
Filing date: 1999-02-05
Publication date: 2000-08-15
Also published as: US6264897B1

Abstract

(57)【要約】【課題】オゾン発生管内での火花放電などに起因して誘
発したオゾン化ガスの火炎が外方へ伝播するのを阻止し
てオゾン発生装置の安全性確保を図る。【解決手段】チューブ状の接地電極２ａ，ガラス誘電体
層２ｂ，高電圧電極２ｄからなる複数本のオゾン発生管
２をガスチャンバーの胴内中央に並置支持し、原料ガス
供給源からガスチャンバーに導入した酸素を含む原料ガ
スをオゾン発生管の放電ギャップに通流し、ここで生成
したオゾン化ガスを後段のオゾン処理設備に供給するよ
うにしたオゾン発生装置において、オゾン発生管の火花
放電などに起因して着火したオゾン化ガスの分解火炎が
外方に伝播するのを防止する手段として系内のガス通路
にステンレス金網などで作られた火炎伝播防止体（フレ
ームアレスタ）を設置し、具体的態様として火炎伝播防
止体１３を、各オゾン発生管２ごとにその開口端面を覆
って接地電極２ａの両端面に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は上下水処理，パルプ
漂白などのように大量のオゾンを必要とする工業的分野
で使用するオゾン発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】頭記した工業的規模のオゾン発生装置と
して、無声放電を利用して酸素を含む原料ガスをオゾン
化ガスに変えるオゾン発生装置が、特開平２−１８４５
０６号（米国特許第５０３４１９８号），本発明と同一
出願人より先に提案した特開平９−３１５８０３号公報
などで公知である。

【０００３】ここで、オゾン発生装置の従来例として、
特開平９−３１５８０３号公報に開示されているオゾン
発生装置の構成を図８(a),(b) に示す。図において、１
はオゾンに対して高い耐食性を有するステンレス鋼など
で作られたガスチャンバー、２はガスチャンバー１の胴
内中央に複数本を並置して組み込んだオゾン発生管であ
る。

【０００４】ここで、ガスチャンバー１は、円筒，ない
し角筒形の胴部１ａと、胴部１ａの両端を閉塞した端板
１ｂと、胴内の中央部に複数本のオゾン発生管２を水平
姿勢に並置して一括支持するように間隔を隔てて設置し
た左右一対の支持板１ｃからなり、かつ胴内の左右両端
部には端板１ｂと支持板１ｃとの間に原料ガス室１ｄ，
およびオゾン化ガス室１ｅが、また左右の支持板１ｃの
間にはオゾン発生管２を冷却する水ジャケット１ｆが画
成されており、さらに胴部１ａの周面には原料ガス入口
１ｇ，オゾン化ガス出口１ｈ，および水ジャケット１ｆ
に通じるオゾン冷却水の入口１ｉ，出口１ｊが開口して
いる。なお、胴部１ａと端板１ｂとの間はガスケット，
あるいはＯリングなどの気密シール部材を介装してネジ
等などで締結されている。

【０００５】一方、オゾン発生管２は、図１(b) で示す
ように耐オゾン性を有するステンレス鋼で作られたチュ
ーブ状の接地電極２ａと、接地電極２ａの内面にライニ
ングしたガラス誘電体層２ｂと、誘電体層２ｂとの間に
放電ギャップ２ｃを隔てて対向するよう接地電極２ａの
内方に同心配置した中空構造の高電圧電極２ｄとからな
り、このオゾン発生管２が前記したガスチャンバー１の
支持板１ｃの間にまたがって水平方向に貫通支持されて
おり、各オゾン発生管２の前後両端がガスチャンバー１
内に画成した原料ガス室１ｄ，およびオゾン化ガス室１
ｅに向けて開口している。

【０００６】また、オゾン発生管２の高電圧電極２ｄの
端面からガスチャンバー１の胴内（原料ガス室１ｄ）に
引出した給電用のリード線３が胴部１ａの周面に設けた
ブッシング４を介して外部の高周波電源５に接続されて
いる。

【０００７】さらに、オゾン発生管２の水冷却系とし
て、ガスチャンバー１の水ジャケット１ｆ，および各オ
ゾン発生管２の中空構造になる高電圧電極２ｄに対し、
外部の冷却水循環ライン６を通じて冷却水を送水するよ
うにしている。なお、６ａは二次冷却水系との間に介装
した熱交換器、６ｂは循環ポンプ、６ｃはイオン交換
器、６ｄはマニホールドであり、高電圧電極２ｄに接続
した冷却水導管（絶縁チューブ）６ｅが胴内のオゾン化
ガス室１ｅ側に引出してマニホールド６ｄに分岐接続さ
れている。

【０００８】そしてオゾン発生装置は、図９で示すよう
に酸素製造装置（原料ガス源）７，オゾン処理装置（上
下水処理施設，パルプ漂白処理施設など）と組合せて使
用され、ガスチャンバー１の原料ガス入口１ｇと酸素製
造装置７との間、およびオゾン化ガス出口１ｈとオゾン
処理装置８との間に配管したガス管路１０，１１を通じ
て原料ガス，オゾン化ガスを導入，供給するようにして
いる。なお、１２はオゾン化ガスの圧送用圧縮装置（ポ
ンプ）である。

【０００９】かかる構成で、酸素製造装置（原料ガス
源）７からガス管路１０を通じてガスチャンバー１の胴
内に導入された酸素を含む原料ガスは、図８における原
料ガス室１ｄに吐き出された後、ここから各オゾン発生
管２に分流してその放電ギャップ２ｃに流れ、この通流
過程で高電圧電極２ｄと接地電極２ａとの間に印加した
高周波電圧による無声放電で原料ガスの一部がオゾン化
されてオゾン化ガス室１ｅに流出する。また、オゾン化
ガス室１ｅに出たオゾン化ガスは、オゾン化ガス出口１
ｈに接続したガス管路１１を通じてオゾン処理装置８に
供給される。

【００１０】なお、ガス出口１ｈに接続したガス管路に
は排気バルブ（図示せず）が接続されており、この排気
バルブの弁開度を調整することによってオゾン発生装置
の動作圧，すなわち原料ガスの圧力が例えば０．１７Ｍ
Ｐa に調節される。また、オゾン発生装置で生成したオ
ゾン化ガスを例えば上水処理に供給する場合は、オゾン
発生装置の動作圧力０．１７ＭＰa のまま供給される
が、パルプ漂白処理の場合は、図９に示すようにガス管
路１１の途中に水封ポンプなどの圧縮装置１２を装備
し、オゾン化ガスを１ＭＰａ程度に昇圧して送り込むよ
うにしている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】最近では、オゾンによ
る上水の殺菌，脱臭処理など、オゾン処理施設の規模拡
大化に伴ってオゾン発生装置もますます高濃度，大容量
化する傾向にある。ところで、オゾン発生装置で生成す
るオゾン化ガスのオゾン濃度が高くなるにつれて、次記
のような新たな問題が発生することが明らかになった。

【００１２】すなわち、高濃度なオゾンを効率よく製造
するためにオゾン発生管の印加電圧を高めると、電源電
圧の変動，原料ガスの性状などにより放電ギャップの放
電が過渡的に無声放電から火花放電に移行し、火花放電
がトリガとなって高濃度オゾンが着火分解し、放電空間
のガス圧が上昇を伴って火炎が外方に伝播するようにな
る。このような現象は、系内に発生した静電気による着
火，あるいは外部からの加熱による高温表面着火などに
よっても起こり得る。

【００１３】図１０は、発明者等が行ったオゾン分解の
実験結果を図表に表したものである。すなわち、この実
験では密閉容器内にオゾン濃度の高いオゾン化酸素を絶
対圧力０．１〜１．５ＭＰａの範囲で封入し、容器内部
に配置したニクロム線を通電加熱した。これにより、ニ
クロム線の赤熱が着火エネルギーとなってオゾンが自己
分解し、密閉容器内のガス圧力が急速に上昇する。ここ
で、初期圧力に対する最大圧力の比をガス圧力比と定義
すると、ガス圧力比はオゾン濃度が約２２０ｇ／Ｎｍ³
（０℃、１気圧換算）付近から急激に増加し、約２５０
ｇ／Ｎｍ³以上ではガス圧力比が３．０〜３．５にもな
る。この傾向はオゾン化酸素の封入圧力を０．１〜１．
５ＭＰa の範囲で変えた場合でも同様である。

【００１４】なお、前記のオゾン分解メカニズムについ
ては、論文“ＴＨＥＯＺＯＮＥＴＯＯＸＹＧＥＮ
ＦＬＡＭＥ”（出稿者： A.G.Streng and A.V.Gross
e）：6th Symp(Int)on combustion No.32(1957)に述べ
られている。すなわち、次記の化学式〜で表すよう
に、オゾンが着火エネルギーを得て酸素分子と酸素原子
に分解（式）した後、酸素原子と結合して酸素分子を
生成（式）し、最終的にオゾン１モルが分解して酸素
分子１．５モルになり、同時に６３．５ｋｃａｌの発熱
反応が発生する（式）。そして、この発熱のためガス
分子温度が上昇し、分解火炎となって容器内のガス圧力
が上昇する。また、一旦この反応で分解火炎が生じる
と、連鎖的に分解反応が進行して火炎が着火地点から周
域に伝播していくようになる。

【００１５】Ｏ₃→Ｏ₂＋Ｏ＋３４ｋｃａｌ………… Ｏ＋Ｏ₃→２Ｏ₂＋９３ｋｃａｌ……… Ｏ₃→1.5 Ｏ₂＋６３．５ｋｃａｌ…… また、前記のようなオゾンの自己分解がオゾン発生装置
の内部に生じ、火炎の伝播に伴ってガス圧が上昇する
と、図８で述べたオゾン発生装置のガスチャンバー１か
ら人体に有害なオゾン化酸素が胴部１ａと端板１ｂとの
間などから周囲に漏れ出たり、ガス圧によりオゾン発生
管２が所定の保持位置からずれ動いて高電圧電極の給電
用リード線３がガスチャンバー１の胴部１ａに接触して
短絡するおそれがあるほか、系内でガスが原料ガス源に
逆流したり、オゾン処理装置側に規定以上の大きなガス
圧力が加わるなど、オゾン発生装置の運転に支障を来す
障害トラブルを引き起こす。なお、オゾン発生装置の内
部構造に可燃性の有機材が使われている場合には、分解
火炎によって火災を引き起こすおそれもある。

【００１６】本発明は上記の点に鑑みなされたものであ
り、その目的は前記課題を解決し、オゾン発生管内での
火花放電などに起因して誘発したオゾン化ガスの分解火
炎が外方へ伝播するのを阻止して安全性の確保が図れる
ように改良したオゾン発生装置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、両端が開口したチューブ状の接地
電極、該接地電極の内方に対向配置した高電圧電極、お
よび両電極間の放電ギャップに介挿した誘電体とからな
るオゾン発生管と、胴内の中央に複数本の前記オゾン発
生管を並置支持するとともに、その両側に原料ガス室,
オゾン化ガス室を画成したガスチャンバーとを組合せ、
原料ガス供給源からガス管路を経て前記ガスチャンバー
の原料ガス室に導入した酸素を含む原料ガスをオゾン発
生管の放電ギャップに通流し、その無声放電によりオゾ
ン化ガスに変えた上でオゾン化ガス室からガス管路を経
て後段のオゾン処理設備に供給するようにしたオゾン発
生装置において、オゾン発生管内での火花放電などに起
因して誘発したオゾン化ガスの分解火炎が外方に伝播す
るのを防止する手段として系内のガス通路に通気性のあ
る火炎伝播防止体（フレームアレスタ）を設置する（請
求項１）ものとし、その具体的な態様として火炎伝播防
止体を次記の箇所に配置して構成する。

【００１８】(1) 火炎伝播防止体を、各オゾン発生管ご
とにその開口端面を覆って接地電極の両端面に配置する
（請求項２）。

【００１９】(2) 火炎伝播防止体を、各オゾン発生管ご
とにその管内の放電空間を両側から挟んで高電圧電極の
両端面に配置する（請求項３）。

【００２０】(3) 火炎伝播防止体を、各オゾン発生管ご
とにその管内の放電空間を両側から挟んで高電圧電極と
接地電極との間の放電ギャップの両端部に介装配置する
（請求項４）。

【００２１】(4) 火炎伝播防止体を、オゾン発生管の集
合体を前後から挟んでガスチャンバーの原料ガス室，お
よびオゾン化ガス室の室内に配置する（請求項５）。

【００２２】(5) 火炎伝播防止体を、ガスチャンバーの
原料ガス室，およびオゾン化ガス室から引出して原料ガ
ス発生源，およびオゾン処理設備との間に配管したガス
管路に設置する（請求項６）。

【００２３】また、火炎伝播防止体は、耐オゾン性を有
する金属，またはセラミックス製の網状体，ないしはガ
ス透過穴を分散開口した多孔質焼結金属板のいずれかを
消炎基材として構成する（請求項７）。

【００２４】上記のようにオゾン発生管の管内放電空間
を含むオゾン発生装置の系内ガス通路に通気性を有する
火炎伝播防止体（フレームアレスタ）を配置することに
より、定常運転時には原料ガス，オゾン化ガスは火炎伝
播防止体をそのまま透過，通流して原料ガスがオゾン化
される。一方、運転中に放電ギャップの火花放電などが
着火トリガとなって放電空間に発生した高濃度オゾンの
分解火炎が、ガス圧力の上昇を伴いながら外方に伝播し
ていく過程でその火炎帯がステンレス金網などで作られ
た火炎伝播防止体に触れると、熱伝導により燃焼熱が火
炎伝播防止体に奪われて火炎が冷却される。しかも、火
炎伝播防止体の網目で火炎帯が分断されるのでその熱損
失が大きくなり、このために火炎伝播防止体の表面では
燃焼を維持できずに火炎がここで消炎し、火炎伝播防止
体を超えた外側空間へ伝播なくなり、急激なガス圧力上
昇も抑制される。

【００２５】その結果、ガスチャンバーからのオゾン化
ガスの漏出，逆流，およびオゾン処理装置に規定以上の
ガス圧が加わるなどの保安上のトラブル発生を未然に防
いでオゾン発生装置の安全を確保することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
実施例に基づいて説明する。なお、図示の各実施例にお
いて、オゾン発生装置の基本構成は図８と同様であり、
図８に対応する同一部材には同じ符号を付してその説明
は省略する。

【００２７】〔実施例１〕図１(a) 〜(c) は本発明の請
求項２に対応する実施例を示すものである。この実施例
においては、図８の構成と同様にガスチャンバー１の胴
内に並置して組み込まれた複数本のオゾン発生管２につ
いて、各オゾン発生管２ごとにその開口端面を覆って接
地電極２ａの前後両端面にはフレームアレスタと呼ばれ
る火炎伝播防止体１３が設置されている。この火炎伝播
防止体１３は細い隙間が連続した通気性と耐オゾン性を
有する金属製，あるいはセラミックス製の多孔体で作ら
れたものであり、例えば図６(a) に示すように、耐オゾ
ン性を有するステンレス金網（例えば、メッシュ数１
４：素線径０．５mm、目開き１．３mm、自由面積比５２
％）１３ａを消炎基材として、その周縁にフレーム１３
ｂを組合せた構造になり、締結ねじなどの固定具１４を
介して接地電極２ａの開口端部に固定支持されている。
なお、図示例の火炎伝播防止体１３は、その直径が接地
電極２ａの外径とほぼ同じく約φ７０mmであり、オゾン
発生管２の左側端面（図８でガスチャンバー１の原料ガ
ス室１ｄに向けて開口している）に被着した火炎伝播防
止体の金網１３ａの中心には、図１(b) で示すように高
電圧電極２ｄから引出したリード線３が貫通するφ１０
mm程度の貫通穴が開口している。一方、右側端面（図８
でガスチャンバー１のオゾン化ガス室１ｅに向けて開口
している）に被着した火炎伝播防止体のステンレス金網
１３ａには、高電圧電極２ｄの端面から引出した２本の
冷却水導管６ｅが貫通するパイプ貫通穴が２箇所に開口
している。

【００２８】かかる構成によいて、オゾン発生装置の定
常運転時には原料ガス，オゾン化ガスがステンレス金網
１３ａの網目を自由に透過して流れる。一方、オゾン発
生管２の管内放電ギャップに生じた火花放電などがトリ
ガとなって着火し、その分解火炎が放電空間にガス圧上
昇を伴いながら外方に伝播する場合でも、その分解火炎
がオゾン発生管２の端面まで伝播したところで火炎伝播
防止体１３に触れると、熱伝導により火炎は燃焼エネル
ギーが奪われて消炎する。したがって、火炎が火炎伝播
防止体１３を超えてそれ以上外側領域には伝播せず、オ
ゾン発生管２を挟んで胴内の外側に画成されている空間
（原料ガス室，オゾン化ガス室）の異常な圧力上昇が抑
制される。

【００２９】なお、前記の火炎伝播防止体１３は、ステ
ンレス金網１３ａを消炎基材とする構成以外に、図６
(b) で示すように、板面にガス通流に十分なガス透過穴
が分散開口した多孔質焼結金属板６ｃ、あるいは図６
(c) で示すように、幅１０mm，厚さ０．１mm程度のリボ
ン状金属板（ステンレス箔）に襞を付けて円形状に巻い
たセル状構造のものを消炎基材として実施することもで
きる。また、消炎基材の材質としてはステンレス鋼以外
に、例えばアルミナ，ジルコニアなどのセラミックス材
の採用も可能である。

【００３０】〔実施例２〕図２(a) 〜(c) は先記実施例
１の応用実施例である本発明の請求項３に対応する実施
例を示すものである。この実施例においては、実施例１
で述べたと同様な構造になる火炎伝播防止体１３が、各
オゾン発生管２ごとに、その管内の放電空間を両側から
挟んで高電圧電極２ｄ（高電圧電極２ｄは接地電極２ａ
よりも短い長さに設定してチューブ状の接地電極の内方
に挿入配置されている）の両端面に重ね合わせて設置さ
れている。なお、火炎伝播防止体１３の周面はガラス誘
電体層２ｂに接しているので、高電圧電極２ｄと接地電
極２ａとの間が短絡されることはなく、かつ高電圧電極
２ｄの周面領域とガラス誘電体相２ｂとの間の放電ギャ
ップの電場にも殆ど影響することはない。

【００３１】すなち、火炎伝播防止体１３はその外形寸
法が接地電極２ａの内周面にライニングされたガラス誘
電体層２ｂの内径に合わせてあり、オゾン発生管２の組
立後に火炎伝播防止体１３を両側の開口端面から接地電
極２ａの内方に挿入し、高電圧電極２ｄの端面に押し当
てた位置で固定する。なお、実施例１と同様に、左側に
設置した火炎伝播防止体１３の中心にはにはリード線３
を引き出す貫通穴が、また右側の火炎伝播防止体１３に
対しては冷却水導管を引き出すためのパイプ貫通穴が開
口している。この実施例においても、先記実施例１と同
等な効果を奏することができる。

【００３２】〔実施例３〕図３(a) 〜(c) は先記実施例
２と異なる本発明の請求項４に対応する実施例を示すも
のである。この実施例においては、各オゾン発生管２ご
とにその管内の放電空間を両側から挟んで高電圧電極２
ｄの両端部の周面と接地電極２ａにライニングされたガ
ラス誘電体層２ｂとの間に火炎伝播防止体１３が介装設
置されている。ここで、先記した各実施例の構成とは異
なり、火炎伝播防止体１３は、例えば幅１０mm程度に裁
断したステンレス金網を高電圧電極２ｄの周面に巻き付
けて設置されている。この構成により、先記の各実施例
と同様に放電ギャップ内に発生した火炎の外方への伝播
を阻止することができる。

【００３３】なお、この実施例においても、火炎遮へい
体１３は先記の実施例２と同様に高電圧電極２ｄの終端
部に配置してその外周面がガラス誘電体層２ｂに接して
いるので、放電ギャップの電場形成に悪影響を及ぼすお
それはない。

【００３４】〔実施例４〕次に本発明の請求項１記載の
請求項５に対応する実施例の構成を図４(a) 〜(c) に示
す。すなわち、この実施例においては、火炎伝播防止体
１３が、ガスチャンバー１の胴内中央に並置支持された
オゾン発生管２の集合体を前後から覆うようにしてガス
チャンバー内の原料ガス室１ｄ，およびオゾン化ガス室
１ｅの室内に配置されている。ここで、火炎伝播防止体
１３は実施例１で述べたと同様なステンレス金網が採用
されており、その外形寸法は胴部１ａの断面に合わせて
設定され、胴部側に設けた取付金具１ｋに締結ねじなど
で固定されている。なお、原料ガス室１ｄに配置した火
炎伝播防止体１３にはその金網面に各オゾン発生管２か
ら引出したリード線３を通すための貫通穴が開口してい
る。一方、オゾン化ガス室１ｅに配置した火炎伝播防止
体１３は高電圧電極２ｄから引出した冷却水導管６ｅと
干渉しないようにその外側に設置されている。

【００３５】かかる構成により、オゾン発生装置の運転
中にオゾン発生管２のいずれかに火花放電が生じ、これ
が着火トリガとなって管内にオゾンの分解火炎が発生し
た場合でも、その火炎がオゾン発生管２の外側に設置し
た火炎伝播防止体１３にまで伝播して接触すると、先記
の各実施例で述べたように火炎の燃焼エネルギーが火炎
伝播防止体１３に奪われて消炎し、さらに外側領域への
火炎伝播が阻止される。しかも、この実施例において
は、火炎伝播防止体１３を各オゾン発生管２の１本ごと
に設置する必要はないので部品点数も少なくて済み、先
記の各実施例に比べて組立施工，メンテナンスの面で有
利である。

【００３６】〔実施例５〕図５は本発明の請求項６に対
応する実施例を示すものである。この実施例では、火炎
伝播防止体が図９におけるオゾン発生装置と原料ガス
源，オゾン処理装置との間に配管したガス管路１０，お
よび１１に介装設置されている。

【００３７】すなわち、図５(a),(b) において、ガス導
管１５（図９におけるガス管路１０，１１に相応する）
のフランジ１５ａとオゾン発生装置側から引出したガス
導管１６（図８における原料ガス入口１ｇ，オゾン化ガ
ス出口１ｈから引出したガス管路に相応する）のフラン
ジ１６ａとの間には、図６(a) 〜(c) に示した円板状に
なる火炎伝播防止体１３を介装し、パッキン部材１７を
介してねじ（図示せず）により共締めされている。

【００３８】かかる構成により、オゾン発生装置の内部
に生じたオゾン発生管の火花放電，静電気，あるいは外
部からの加熱などにより輸送中のオゾン化ガス中に発生
した分解火炎が外側に伝播してガス管路の火炎伝播防止
体１３にまで達した場合でも、その火炎が火炎伝播防止
体１３に触れると消炎してそれ以上は伝播せず、これに
より分解火炎に伴うガス圧力の上昇が原料ガス源，オゾ
ン処理装置へ波及するのを防止することができる。な
お、ガス管路に介装したこの実施例による火炎伝播防止
体１３を、先記した各実施例１〜４でオゾン発生装置の
内部に設けた火炎伝播防止体のバックアップ手段として
併用することにより、オゾン発生装置を含めた設備全体
の安全性をより一層向上できる。

【００３９】次に、前記実施例による火炎伝播防止体の
効果を検証するために、発明者等が行った実験結果を図
７で述べる。すなわち、図７(a) はこの実験装置の構成
図であり、両端を盲板で塞いだステンレス製のガス導管
１８の途中２箇所にステンレス金網の火炎伝播防止体１
３を介装し、かつ管内の中央箇所に着火エネルギーを与
えるニクロム線１９を配置し、さらに火炎伝播防止体１
３を挟んだ内外領域にそれぞれ圧力計を配置した。そし
て、ガス導管１８の内部にオゾン濃度を値を変えてオゾ
ン化酸素を圧力０．１ＭＰa で封入し、この状態でニク
ロム線１９を通電して着火エネルギーを与え、左右の火
炎伝播防止体１３で挟まれた空間内にオゾンの分解火炎
を発生させてその管内における圧力変化を圧力計で測定
した。

【００４０】図７(b) はこの実験で得た測定データを基
に作成したオゾン濃度とガス圧力比（ガス圧力比は、図
１０と同様に初期圧力に対する最大圧力の比として定義
する）を表した図表であり、これから判るように火炎伝
播防止体１３で左右から仕切った管内中央の空間の圧力
Ｐ1 は着火により大きく上昇するが、火炎伝播防止体１
３の外側空間の圧力Ｐ2 はほとんど上昇しない。これ
は、着火によって発生したオゾンの分解火炎が圧力上昇
を伴いながら管内の両端に向けて伝播する途中で、火炎
が火炎伝播防止体１３に触れた際にその燃焼エネルギー
が奪われて消炎し、それ以上に火炎の伝播が阻止された
結果によるもので、この実験から火炎の伝播，および外
側空間へのガス圧上昇の波及を阻止できる効果が確認さ
れた。

【００４１】なお、先記した各実施例においては、オゾ
ン発生管２が円筒チューブ形でその誘電体２ｂが接地電
極２ａの内周面側に配置されているが、本発明による火
炎伝播防止体は、誘電体を高電圧電極２ｄの外周面側に
形成したオゾン発生管でも同様に実施適用できることは
勿論である。また、オゾン発生管は円筒チューブ形に限
定されるものではなく、さらにオゾン発生管の冷却方式
にも関係なく適用できる。

【００４２】

【発明の効果】以上述べたように本発明の構成によれ
ば、オゾン発生装置の系内ガス通路に通気性のある火炎
伝播防止体（フレームアレスタ）を設置したことによ
り、オゾン発生装置の運転中にオゾン発生管の放電ギャ
ップに生じた火花放電などが着火トリガとなって放電空
間にオゾンの分解火炎が発生した場合でも、火炎の伝播
を火炎伝播防止体で阻止して消炎させ、それ以上に外側
空間への火炎伝播，および火炎の伝播に伴うガス圧上昇
の波及を効果的に抑制することかできる。

【００４３】これにより、人体に有害なオゾン化ガスの
漏出、高電圧の短絡事故、オゾンガスの逆流、およびオ
ゾン処理装置に規定以上の高いガス圧が加わるなどの保
安面でのトラブル発生を未然に防いでオゾン発生装置の
安全運転，並びに当該装置を含むオゾン発生設備全体で
の安全性を確保することがでる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に対応するオゾン発生管の構
成図で、(a) は側視断面図、(b),(c) はそれぞれオゾン
発生管の前後端面に装着した火炎伝播防止体の端面図

【図２】本発明の実施例２に対応するオゾン発生管の構
成図で、(a) は側視断面図、(b),(c) はそれぞれ高電圧
電極の端面に火炎伝播防止体を装着したオゾン発生管の
前後端面図

【図３】本発明の実施例３に対応するオゾン発生管の構
成図で、(a) は側視断面図、(b),(c) はそれぞれ放電ギ
ャップの端部に火炎伝播防止体を介装したオゾン発生管
の前後端面図

【図４】本発明の実施例４に対応するオゾン発生装置の
構成図で、(a) はガスチャンバー全体の側視断面図、
(b),(c) はそれぞれ火炎伝播防止体を設置したガスチャ
ンバーの原料ガス室，およびオゾン化ガス室の断面図

【図５】本発明の実施例５に対応するオゾン発生装置の
構成図で、(a),(b) はそれぞれ火炎伝播防止体を介装し
たガス管路の側視断面図，および端面図

【図６】本発明の実施例に適用する火炎伝播防止体の構
造図で、(a) は金網，(b) は多孔質焼結金属板，(c) は
金属リボンで構成した火炎伝播防止体の正面図

【図７】本発明の効果を検証するために行った実験結果
の説明図で、(a) は実験装置の構成図、(b) は実験結果
で得たオゾン濃度とガス圧力比との関係を表す図

【図８】従来例のオゾン発生装置の構成図で、(a) は装
置全体の側視断面図、(b) は(a) におけるオゾン発生管
の断面図

【図９】オゾン発生装置に原料ガス源，オゾン処理装置
を組合せたオゾン発生設備全体の模式図

【図１０】火炎伝播防止体を装備しないガス管路の内部
でオゾン中に分解火炎を発生させた実験によるオゾン濃
度とガス圧力比の関係を表す図

【符号の説明】

１ガスチャンバー１ａ胴部１ｃオゾン発生管の支持板１ｄ原料ガス室１ｅオゾン化ガス室１ｇ原料ガス入口１ｈオゾン化ガス出口２オゾン発生管２ａ接地電極２ｂガラス誘電体層２ｃ放電ギャップ２ｄ高電圧電極７原料ガス源（酸素製造装置）８オゾン処理装置１０，１１ガス管路１３火炎伝播防止体１３ａステンレス金網（消炎基材）１３ｃ多孔質焼結金属板１３ｄリボン状金属板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西川孝也神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号富士電機株式会社内 (72)発明者酒井英治神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号富士電機株式会社内 (72)発明者小川輝繁神奈川県横浜市栄区小山台２−16−27 (72)発明者三宅淳巳東京都江東区越中島２丁目４番２−202号Ｆターム(参考） 4D050 AA02 AA15 BB02 BD04 4G042 CA01 CC03 CC14 CE02 CE04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】チューブ状の接地電極、該接地電極の内方
に対向配置した高電圧電極、および両電極間の放電ギャ
ップに介挿した誘電体とからなるオゾン発生管と、胴内
の中央に複数本の前記オゾン発生管を並置支持するとと
もに、その両側に原料ガス室, オゾン化ガス室を画成し
たガスチャンバーとを組合せ、原料ガス供給源からガス
管路を経て前記ガスチャンバーの原料ガス室に導入した
酸素を含む原料ガスをオゾン発生管の放電ギャップに通
流し、その無声放電によりオゾン化ガスに変えた上でオ
ゾン化ガス室からガス管路を経て後段のオゾン処理設備
に供給するようにしたオゾン発生装置において、オゾン
発生管の火花放電などに起因して誘発したオゾン化ガス
の分解火炎が外方に伝播するのを防止する手段として系
内のガス通路に通気性のある火炎伝播防止体を設置した
ことを特徴とするオゾン発生装置。
【請求項２】請求項１記載のオゾン発生装置において、
火炎伝播防止体を、各オゾン発生管ごとにその開口端面
を覆って接地電極の両端面に配置したことを特徴とする
オゾン発生装置。
【請求項３】請求項１記載のオゾン発生装置において、
火炎伝播防止体を、各オゾン発生管ごとにその管内の放
電空間を両側から挟んで高電圧電極の両端面に配置した
ことを特徴とするオゾン発生装置。
【請求項４】請求項１記載のオゾン発生装置において、
火炎伝播防止体を、各オゾン発生管ごとにその管内の放
電空間を両側から挟んで高電圧電極と接地電極との間の
放電ギャップの両端部に介装配置したことを特徴とする
オゾン発生装置。
【請求項５】請求項１記載のオゾン発生装置において、
火炎伝播防止体を、オゾン発生管の集合体を前後から挟
んでガスチャンバーの原料ガス室，およびオゾン化ガス
室の室内に配置したことを特徴とするオゾン発生装置。
【請求項６】請求項１記載のオゾン発生装置において、
火炎伝播防止体を、ガスチャンバーの原料ガス室，およ
びオゾン化ガス室から引出して原料ガス発生源，および
オゾン処理設備との間に配管したガス管路に配置したこ
とを特徴とするオゾン発生装置。
【請求項７】請求項１ないし６のいずれかに記載のオゾ
ン発生装置において、火炎伝播防止体が、耐オゾン性を
有する金属またはセラミックス製の網状体，ないしはガ
ス透過穴を分散開口した多孔質焼結金属板のいずれかを
消炎基材としてなることを特徴とするオゾン発生装置。