JP2000281318A - オゾン発生装置用放電セル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ０．４ｍｍ以下の極小の放電ギャップ量Ｇを
安定的に確保する。セル構成部材の破損及び締め付け機
構の破損を防止する。 【解決手段】 平板状の剛性体により構成された上下一
対の第１電極１０，１０を、両側一対の剛性体スペーサ
２０，２０を挟んで重ね合わせることにより、第１電極
１０，１０間に、ギャップ量が確定された空間を形成す
る。この空間内に、２枚のガラス板３１，３１の間に第
２電極３２を挟み込んだサンドイッチ構造の剛性体から
なる誘電体ユニット３０を配置する。誘電体ユニット３
０は、上下の第１電極１０との間に挿入された複数の放
電空隙形成用スペーサ４０，４０・・により、空間内の
中立位置に保持され、両面側に放電空隙５０，５０を形
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プレート型オゾン
発生装置に使用される放電セルに関する。

【０００２】

【従来の技術】プレート型オゾン発生装置に使用される
放電セルの一つとして図７に示すものが知られている。

【０００３】図７に示された放電セルは、ヒートシンク
を兼ねる一対の低圧電極１，１と、一対の低圧電極１，
１の間に配置される誘電体ユニット２と、誘電体ユニッ
ト２の両面側に放電空隙３を形成するためのスペーサ
４，４・・とを備えている。誘電体ユニット２は、誘電
体としての２枚のガラス板２ａ，２ａの間に高圧電極２
ｂを介在させた多層構造である。スペーサ４，４・・は
金属、セラミック、ガラス或いは樹脂等からなり、放電
空隙３でのガス流通方向に直角な方向に所定の間隔で配
列されている。

【０００４】通常のプレート型オゾン発生装置では、低
圧電極１，１及び誘電体ユニット２を１モジュールと
し、隣接するモジュール間で低圧電極１，１を共用する
形で、そのモジュールが厚み方向に積層されることによ
り、放電セルが形成される。

【０００５】オゾンを発生させるときは、誘電体ユニッ
ト２の両面側に形成された放電空隙３，３に酸素ガス又
は酸素ガスを含む混合ガスからなる原料ガスを流通させ
ながら、誘電体ユニット２内の高圧電極２ｂに所定の高
電圧を印加する。高電圧の印加により放電空隙３，３で
は無声放電が発生し、原料ガス中の酸素ガスがオゾン化
される。

【０００６】このようなプレート型オゾン発生装置用放
電セルでは、放電空隙３，３の各ギャップ量Ｇを小さく
することが最近の傾向となっている。これは、放電空隙
３，３の各ギャップ量Ｇを小さくすることにより、放電
空隙３，３内の冷却効率が上がり、これによりオゾンガ
スの高濃度化が可能になること、オゾン発生に適した放
電効果が得られること、及び放電空隙３，３内の冷却効
率が上がることにより、高圧電極２ａの冷却構造の省略
が可能になり、高圧電極２ａの厚みひいては放電セルの
厚みが低減されることなどが理由とされている。

【０００７】そして、この放電ギャップ量Ｇの縮小に関
しては、０．００５インチ以下（０．１３ｍｍ以下）に
することの有効性がＰＣＴ／ＵＳ／１０７６４の公開明
細書に記載されている。実際、本発明者らによる試験・
解析でも、０．４ｍｍ以下、とりわけ０．２ｍｍ以下の
ギャップ量Ｇは、高濃度オゾンの発生に明らかに有効で
ある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、０．２
ｍｍ以下というような極小の放電ギャップ量Ｇを、量産
レベルで安定的に実現することは容易でない。

【０００９】即ち、極小の放電ギャップ量Ｇを実現する
ためには、そのギャップ量Ｇと同じ厚さのスペーサ４，
４・・が必要となる。スペーサ４，４・・の材質として
は前述したとおり金属、セラミック、ガラス或いは樹脂
等が用いられる。

【００１０】図７に示された放電セルでは、セルの組立
圧力Ｆがスペーサ４，４・・に直接付加されるために、
スペーサ４，４・・の材質が樹脂等の弾性体である場合
は、組立圧力Ｆの大きさによって放電ギャップ量Ｇの大
きさが変わるため、放電ギャップ量Ｇを一定値に安定的
に管理することが困難である。

【００１１】スペーサ４，４・・の材質が金属、セラミ
ック、ガラス等の剛性体である場合は、厚み方向の圧縮
が生じないため、一応所定のギャップ量Ｇが確保される
が、セルの組立圧力Ｆがスペーサ４，４・・及び誘電体
ユニット２に直接付加されるため、組立圧力Ｆの大きさ
によっては微小なスペーサ４，４・・が破損したり誘電
体ユニット２内のガラス板２ａ，２ａが破損するおそれ
がある。

【００１２】また、いずれの場合も放電セル全体を均等
に加圧する必要があるために、加圧機構（締め付け機
構）の大型化が避けられない。

【００１３】本発明の目的は、０．２ｍｍ以下というよ
うな極小の放電ギャップ量Ｇも量産レベルで安定的に確
保でき、しかも、セル構成部材の破損及び加圧機構（締
め付け機構）の大型化を回避できるオゾン発生装置用放
電セルを提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のオゾン発生装置用放電セルは、平板状の剛
性体により構成された一対の第１電極と、一対の第１電
極の間に配置されてこの間にギャップ量が確定された空
間を形成する空間形成用の剛性体スペーサと、一対の誘
電体の間に第２電極を挟んで構成された平板状の剛性体
からなり、一対の第１電極との間に一対の放電空隙を形
成するべく、各放電空隙に配置された放電空隙形成用ス
ペーサにより前記空間内の中立位置に保持される誘電体
ユニットとを具備している。

【００１５】本発明のオゾン発生装置用放電セルでは、
セル組立のための締め付け圧力は剛性体スペーサのみに
付加され、剛性体スペーサによって形成される空間内の
誘電体ユニットには、その締め付け圧力は直接付加され
ない。誘電体ユニットは、その空間内に、剛性体スペー
サとは別の放電空隙形成用スペーサにより保持され、そ
の両面側に放電空隙を形成する。放電空隙のギャップ量
Ｇは、剛性体からなる剛性体スペーサ及び誘電体ユニッ
トの各厚みにより一義的に決定される。

【００１６】このように、本発明のオゾン発生装置用放
電セルでは、誘電体ユニットが収容れる空間を剛性体ス
ペーサにより別途形成したことにより、０．２ｍｍ以下
というような極小の放電ギャップ量Ｇも量産レベルで安
定的に確保される。しかも、セル構成部材の破損及び加
圧機構（締め付け機構）の大型化が効果的に回避され
る。

【００１７】各放電空隙に配置されて誘電体ユニットを
空間内の中立位置に保持する放電空隙形成用スペーサと
しては、例えば次の２つが好ましい。

【００１８】 各放電空隙の少なくとも１位置に圧縮
状態で挿入され、その圧縮により誘電体ユニットを両面
側から弾性的に押圧して前記空間内の中立位置に保持す
る弾性体スペーサ。

【００１９】 各放電空隙の少なくとも１位置に配置
され、厚みが、前記空間のギャップ量をＧ′とし、誘電
体ユニットの厚みをＴとして、（Ｇ′−Ｔ）／２より小
である剛性体スペーサ。

【００２０】放電空隙形成用スペーサが弾性体スペーサ
の場合、剛性体スペーサによって形成される空間内の誘
電体ユニットには、両面側の放電空隙に配置された弾性
体スペーサの圧縮に伴う両面側からの弾性押圧力のみが
付加され、この両面側からの弾性押圧力により、誘電体
ユニットは前記空間内の中立位置に保持される。これに
より、放電空隙のギャップ量Ｇは、剛性体からなる剛性
体スペーサ及び誘電体ユニットの各厚みにより、弾性体
スペーサに依存することなく一義的に決定される。この
ような剛性体スペーサと弾性体スペーサの組合せによる
締め付け圧力と保持圧力の分離により、０．２ｍｍ以下
というような極小の放電ギャップ量Ｇも量産レベルで安
定的に確保され、しかも、セル構成部材の破損及び加圧
機構（締め付け機構）の大型化が効果的に回避される。

【００２１】弾性体スペーサの材質としては、耐オゾン
性に特に優れ且つ適度の弾力性を有するＰＦＡ，ＰＴＦ
Ｅなどが好ましい。なお、本発明のオゾン発生装置用放
電セルでは、放電空隙に配置される弾性体スペーサは、
オゾンだけでなく放電にも晒される。放電の影響による
弾性体スペーサの劣化が懸念される場合は、例えば誘電
体ユニット内の第２電極を弾性体スペーサに対応する部
分で長孔形状等に部分的に除去すればよい。こうすれば
弾性体スペーサのところで放電が停止乃至は減少し、放
電によるスペーサ劣化が確実に防止される。

【００２２】放電空隙形成用スペーサが剛性体スペーサ
の場合は、その厚みが、空間のギャップ量をＧ′とし、
誘電体ユニットの厚みをＴとして、（Ｇ′−Ｔ）／２よ
り小とされているため、誘電体ユニットには、セル組立
のための締め付け圧力が付加されない。空間内に配置さ
れた誘電体ユニットは、設計上は厚み方向で若干のガタ
つきをもち、このガタつきは、両面側の放電空隙のギャ
ップ量Ｇ，Ｇを不安定にするが、各ギャップ量Ｇは剛性
体スペーサの厚みより小さくはならない。本発明者らに
よる実験によると、剛性体スペーサの厚みと（Ｇ′−
Ｔ）／２との差がが過大でなければ、そのギャップ量
Ｇ，Ｇの不安定はオゾンの発生に悪影響を与えないこと
が確認されている。

【００２３】むしろ、放電空隙形成用スペーサを剛性体
スペーサすることにより、放電空隙での専有面積が減少
し、オゾン発生効率が上がる。また、その材質として金
属の使用が可能になり、これにより非常に高い耐オゾン
性及び耐放電性が確保される。また、誘電体或いは第１
電極への一体化が可能になり、放電セルの組立性が向上
する。

【００２４】第１電極或いは誘電体への剛性体スペーサ
の一体化の方法としては、剛性体スペーサが金属の場合
は、第１電極への溶接がある。溶接方法としては、抵抗
溶接が好ましい。抵抗溶接では、その溶接部で剛性体ス
ペーサ（金属スペーサ）が押し潰されるため、溶接部が
誘電体の側へ突出せず、放電セルの組立時に誘電体が破
壊する事態が回避される。

【００２５】溶接以外の一体化方法としては、誘電体或
いは第１電極と同材又は異材の溶射、メッキ、コーティ
ング、ほうろう等があり、或いはエッチング、研削、プ
レス加工等でスペーサ以外の部分を窪ませることがあ
る。

【００２６】放電空隙形成用の剛性体スペーサの厚み
は、具体的には、前記（Ｇ′−Ｔ）／２の８０％以上が
好ましい。これが８０％未満であると、誘電体ユニット
の両側に形成される放電空隙長の差が５０％を超えるた
め、オゾン発生に悪影響がでるおそれがある。その厚み
の上限については、誘電体がスペーサで破壊される事態
を回避するために、前記（Ｇ′−Ｔ）／２未満とする。

【００２７】放電空隙形成用の剛性体スペーサ、特に導
電性スペーサを使用したときに懸念される問題はスペー
サ周辺で起こる放電によるオゾン発生への悪影響である
が、本発明者らの調査からは、導電性スペーサの放電空
隙での専有面積が放電面積の０．５％以下であれば、導
電性スペーサを使用したときに起きる急激なオゾン発生
性能の低下が阻止されることが判明した（図６参照）。
また、この専有面積の低減は、剛性体スペーサの材質に
関係なく、オゾンの発生に有効な放電面積を大きくする
ことからも有効である。このような僅かな専有面積で
も、剛性体スペーサは、誘電体ユニットを空間内に精度
よく保持し、寸法精度の高い放電空隙を形成する。

【００２８】この剛性体スペーサの材質としては、例え
ばステンレス鋼、ニッケル、タングステン、チタン等の
耐食性金属のほか、ガラス、アルミナ等のセラミックの
使用が可能である。

【００２９】本発明のオゾン発生装置用放電セルでの放
電ギャップ量Ｇは、オゾンガスの高濃度化のために０．
４ｍｍ以下が好ましく、０．２ｍｍ以下が特に好まし
い。

【００３０】スペーサの形状については、円盤状、帯
状、線状などの任意の形状が可能であるが、放電空隙形
成用が剛性体スペーサである場合も弾性体スペーサであ
る場合も、好ましいのは、放電空隙での原料ガス流通方
向に沿って配設された線材である。弾性体スペーサが線
材であると（面材でないため）、放電空隙での放電面積
に対するスペーサの占める面積の比率が小さくなり、オ
ゾン発生に有効な放電面積が増大する。また、その線材
がガス流れ方向に配設されることでガス流れが整流さ
れ、この結果、放電部に均一にガスが流れる。

【００３１】また、その線材としては、断面が円形であ
るものが好ましい。線材の断面が円形であると、形状変
形開始時の反発力が弱く、形状変形が進むにつれて反発
力が大きくなる。つまり、目標の放電ギャップ量Ｇに近
づくにつれて反発力が大きくなる。このため、誘電体ユ
ニットを中立位置に弾性保持し易くなる。

【００３２】誘電体ユニットで一対の誘電体に挟まれた
第２電極は、絶縁が容易なために高圧電極であることが
好ましい。これに関連して、第１電極は低圧電極である
ことが好ましく、その低圧電極はヒートシンクを兼ねる
ものが好ましい。ヒートシンクを兼ねる電極は、少なく
とも２枚の導電性薄板を重ね合わせ、その薄板間に冷媒
流通路を形成した薄板タイプのものがセル薄型化の点か
ら好ましい。

【００３３】誘電体としては低コスト、耐電圧特性、寸
法精度、表面が研磨工程なしで鏡面となることなどから
ガラス板、特に液晶基板用のガラス板が好ましいが、ア
ルミナ等のセラミック板、サファイア等の結晶板、アル
ミナ等の溶射によるセラミックコート板、ほうろう板な
どの使用も可能である。

【００３４】放電空隙に接する第１電極は、放電空隙に
接する部分のガス流通方向中央部に溝状又はスリット状
のガス導出路を有し、剛性体スペーサに接する部分に、
ガス導出路に繋がるガス導出孔を有するものが好まし
い。これに関連して、剛性体スペーサは、第１電極のガ
ス導出孔に対応する部分にガス導出孔を有するものが好
ましい。この構造は、後述するように、第１電極及び剛
性体スペーサを利用してその積層方向にオゾンガスを取
り出す。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は本発明の実施形態に係るプレ
ート型オゾン発生装置用放電セルの正面図、図２は同放
電セルのセルモジュールの分解斜視図、図３は同セルモ
ジュールに使用されている第１電極の分解斜視図であ
る。

【００３６】本実施形態に係る放電セルは、図１に示す
ように、平板状の剛性体からなる複数の第１電極１０，
１０・・を、両側一対の剛性体スペーサ２０，２０を挟
んで板厚方向に重ね合わせることにより、セルモジュー
ルの積層体を構成している。セルモジュールの積層体
は、図示されない上下一対のエンドプレート間に、両側
部を積層方向に貫通する複数本のボルトにより固定され
ている。この積層体では、上下のセルモジュールは第１
電極１０を共用する。

【００３７】各セルモジュールは、図２に示すように、
上下一対の第１電極１０，１０と、第１電極１０，１０
間に挟まれた両側一対の剛性体スペーサ２０，２０と、
剛性体スペーサ２０，２０の内側に位置して第１電極１
０，１０間に配置された誘電体ユニット３０と、誘電体
ユニット３０の両面側に放電空隙５０，５０を形成する
ために第１電極１０，１０との間に設けられた複数の放
電空隙形成用の弾性体スペーサ４０，４０・・とを備え
ている。

【００３８】なお、図面はいずれも上下方向の寸法を誇
張したものになっており、実際の厚さは例えば第１電極
１０で３ｍｍ以下、剛性体スペーサ２０で３ｍｍ以下と
いうように非常に薄く設計されている。

【００３９】上下一対の第１電極１０，１０は、ヒート
シンクを兼ねる低圧電極である。各第１電極１０は、ス
テンレス鋼板等からなる２枚の導電板１５，１５を接合
して板間に冷媒流通路を形成した薄板状の導電性剛体で
ある。

【００４０】第１電極１０の一方の側部には、冷媒とし
ての冷却水を冷媒流通路に導入するための冷媒導入孔１
１と、その冷却水を上記流通路から取り出すための冷媒
導出孔１２とが、２枚の導電板１５，１５を板厚方向に
貫通して設けられている。また、当該セルモジュールで
発生したオゾンガスを取り出すために、第１電極１０に
は、両側一対のガス導出孔１３，１３と、ガス導出孔１
３，１３を繋ぐスリット状のガス導出路１４とが、２枚
の導電板１５，１５を板厚方向に貫通して設けられてい
る。第１電極１０の両側部に設けられている複数の小さ
な丸孔は、ボルトの通し孔である。

【００４１】第１電極１０を構成する２枚の導電板１
５，１５の両方の対向面には、図３に示すように、ガス
導出孔１３，１３及びガス導出路１４を包囲するように
Ｕ字状の浅く広い溝が形成されている。両方の対向面に
形成されたこの溝は合体して、導電板１５，１５間に冷
媒流通路１６を形成する。浅く広いこの溝は、例えばエ
ッチング等により簡単に形成される。

【００４２】冷媒流通路１６の一端部は冷媒導入孔１１
に接続され、他端部は冷媒導出孔１２に接続されてい
る。冷媒流通路１６には、流通方向に延びる複数のリブ
１７，１７・・が、流通方向に直角な方向に所定の間隔
で設けられている。リブ１７，１７・・は冷却水の均一
な流れと、第１電極１０の剛性確保に寄与する。

【００４３】両側一対の剛性体スペーサ２０，２０は、
ステンレス鋼板等の導電性板材からなる薄板状の導電性
剛体で、第１電極１０，１０間の両側部に介在すること
により、この間に、スペーサ厚に等しいギャップ量Ｇ′
の空間を形成する。また、第１電極１０，１０の電気的
な接続部材として機能する。

【００４４】一方の剛性体スペーサ２０には、第１電極
１０の冷媒導入孔１１及び冷媒導出孔１２にそれぞれ連
通する冷媒導入孔２１及び冷媒導出孔２２が、板厚方向
に貫通して設けられている。両方の剛性体スペーサ２
０，２０の各内側縁部には、第１電極１０のガス導出孔
１３に連通する切り込み状のガス導出孔２３が、板厚方
向に貫通して設けられている。またボルトの通し孔も第
１電極１０と同様に設けられている。

【００４５】上下一対の第１電極１０，１０と両側一対
の剛性体スペーサ２０，２０で囲まれた空間に配置され
る誘電体ユニット３０は、誘電体としての上下一対のガ
ラス板３１，３１の間に第２電極３２を挟んだサンドイ
ッチ構造の薄板状剛性体である。誘電体ユニット３０の
厚みＴは、上記空間のギャップ量Ｇ′より僅かに小さ
く、より具体的には放電空隙５０，５０の各ギャップ量
をＧとして、Ｇ′−２Ｇとされる。この厚みＴを調整す
るために、ガラス板３１，３１の間には導電性薄板がシ
ムとして適当枚数挿入される。この厚み調整により、任
意の放電ギャップ量Ｇが正確に得られる。

【００４６】第２電極３２は高圧電極で、ステンレス鋼
板等の導電性薄板からなり、その一部は端子部３２′と
してガラス板３１，３１の間から外部へ導出されてい
る。第２電極３２の横幅はガラス板３１，３１の横幅よ
り狭く、第２電極３２の両側には剛性体スペーサ２０，
２０との間の絶縁のために絶縁体３３，３３が設けられ
ている。

【００４７】誘電体ユニット３０の両面側に放電空隙５
０，５０を形成するために第１電極１０，１０との間に
設けられる放電空隙形成用の弾性体スペーサ４０，４０
・・は、耐オゾン性及び弾力性を有する、断面が円形の
細い樹脂線材であり、放電空隙５０の幅方向（ガス流通
方向に直角な方向）に所定の間隔で配置されている。各
弾性体スペーサ４０の厚み（線材の外径Ｄ）は、圧縮の
ない状態で放電空隙５０，５０の各ギャップ量Ｇより５
〜５０％程度大きく設定されている。

【００４８】この設定により、弾性体スペーサ４０，４
０・・は第１電極１０と誘電体ユニット３０により上下
から圧縮され、この圧縮により、誘電体ユニット３０は
上下から均等な圧力で弾性的に押圧され、上記空間内の
上下方向中央部に保持される。その結果、誘電体ユニッ
ト３０の両面側には、均等なギャップ量Ｇの放電空隙５
０，５０が形成される。

【００４９】なお、各放電空隙５０の両側部には、弾性
体スペーサ及びシール部材を兼ねて弾性体からなるテー
プ状の絶縁部材４１，４１が設けられている。

【００５０】次に、本実施形態に係る放電セルの組立方
法、使用方法及び機能について説明する。

【００５１】放電セルの組立では、図示されない上下の
エンドプレート間に複数枚の第１電極１０，１０・・
が、各間に剛性体スペーサ２０，２０、誘電体ユニット
３０及び弾性体スペーサ４０，４０・・を挟んで重ね合
わされ、両側部が図示されない複数本のボルトにより重
合方向に締め付けられる。

【００５２】これにより、各セルモジュールでは、誘電
体ユニット３０の両面側に放電空隙５０，５０が形成さ
れる。ここで、上下の第１電極１０，１０、両側の剛性
体スペーサ２０，２０及び誘電体ユニット３０は圧縮を
生じない剛性体であり、一方、弾性体スペーサ４０，４
０・・は圧縮を生じるので、各放電空隙５０のギャップ
量Ｇは（Ｇ′−Ｔ）／２の一定値となる。従って、０．
２ｍｍ以下というような微小のギャップ量Ｇも安定的に
実現される。

【００５３】また、締め付けは、剛性体スペーサ２０，
２０が配置されている両側部に行われ、放電セル全体を
均等に加圧する必要がないので、締め付け機構が簡略化
される。更に、締め付けによる弾性体スペーサ４０，４
０・・の破損も誘電体ユニット３０内のガラス板３１，
３１の破損も生じない。

【００５４】組立を終えた放電セルは、各セルモジュー
ルの放電空隙５０，５０内に前後から原料ガスを導入す
るために、図示されないタンク内に収容される。

【００５５】その放電セルでは、第１電極１０の冷媒導
入孔１１と剛性体スペーサ２０の冷媒導入孔２１が合体
することにより、積層方向に連続する冷媒導入路が形成
されている。また、第１電極１０の冷媒導出孔１２と剛
性体スペーサ２０の冷媒導出孔２２が合体することによ
り、積層方向に連続する冷媒導出路が形成されている。
更に、第１電極１０のガス導出孔１３，１３と剛性体２
０，２０のガス導出孔２３，２３が合体することによ
り、積層方向に連続する両側一対のガス導出路が形成さ
れている。

【００５６】これらの冷媒導入路、冷媒導出路及びガス
導出路は、上段のエンドプレートに設けられた開口部及
び各開口部に接続された管によりタンク外に連通してい
る。一方、下段のエンドプレートは、これらの路を閉じ
る蓋板として機能する。

【００５７】オゾンを発生させるときは、放電セルを収
容するタンク内に原料ガスを供給する。また、冷媒導入
路に冷却水を供給する。この状態で、各セルモジュール
の誘電体ユニット３０に設けられた第２電極３２に高電
圧を印加し、放電空隙５０，５０で無声放電を発生させ
る。

【００５８】タンク内に供給された原料ガスは、各セル
モジュール内の上下の放電空隙５０，５０に前後から流
入し、前後方向の中央部に向かって流れる過程で放電に
晒されてオゾンガスとなる。放電空隙５０，５０で発生
したオゾンガスは、上下の第１電極１０，１０に設けら
れたガス導出路１４，１４を通って両側のガス導出孔１
３，１３に至り、放電セルの両側部に形成された両側一
対のガス導出路を通って放電セルの上方に取り出され、
更にタンク外に取り出される。

【００５９】冷媒導入路に供給された冷却水は、各セル
モジュールの上下の第１電極１０，１０に設けられた冷
媒導入孔１１，１１から冷媒流通路１６に入り、放電空
隙５０，５０を低圧電極側から水冷する。第１電極１
０，１０の冷媒導出孔１２，１２から出た冷却水は、放
電セルの一方の側部に形成された冷媒導出路を通って放
電セルの上方に取り出され、更にタンク外に取り出され
る。

【００６０】ここで、放電空隙５０でのガス流れついて
説明する。従来、放電空隙５０でのガス流れは、放電空
隙５０の一端から他端に向かう一方通行であった。この
場合、オゾンガスを取り出すためには、放電セルの積層
方向に直角な端面にヘッダを取り付ける必要がある。し
かし、放電セルの積層方向に直角な端面は、積層された
各部材の端面が現れるため平坦ではない。このため、ヘ
ッダと端面間のシールが難しくなる。

【００６１】これに対し、本実施形態に係る放電セルで
は、第１電極１０の放電空隙５０に接する部分に、放電
空隙５０でのガス流通方向中央部に位置してガス導出路
１４が設けられ、第１電極１０の剛性体スペーサ２０，
２０に接する部分に、ガス導出路１４に繋がるガス導出
孔１３，１３が設けられいる。また、剛性体スペーサ２
０，２０には、ガス導出孔１３，１３に対応してガス導
出孔２３，２３が設けられている。

【００６２】その結果、原料ガスは放電空隙５０の一端
と他端の両方から流入する。両方の流入ガスは放電空隙
５０でオゾン化され、放電空隙５０の中央部で第１電極
１０のガス導出路１４に入り、両側のガス導出孔１３，
１３から積層方向に流れて放電セルの外に取り出され
る。このため、オゾンガスの取り出しは、第１電極１０
の表面、或いはエンドプレートの表面から２本の管によ
り行われる。これらの表面は上記端面と異なり平坦で、
シールが容易であり、ヘッダも不要になる。また、冷却
水の流通方向とオゾンガスの取り出し方向が同じになる
ため、配管構造が簡単になり、装置の小型化が図られ
る。

【００６３】このガス取り出し構造は、一対の第１電極
間にスペーサで空間を形成し、この空間に誘電体ユニッ
トを配置してその両面側に放電空隙を形成する構造であ
れば、本発明の放電セル以外の放電セルにも適用可能で
ある。

【００６４】図４は本発明の別の実施形態に係るオゾン
発生装置用放電セルの一部拡大正面図、図５は同オゾン
発生装置用放電セルの使用されている放電ユニットの縦
断正面図である。

【００６５】本実施形態に係るオゾン発生装置用放電セ
ルは、前述のオゾン発生装置用放電セルと比べ、次の点
が相違する。

【００６６】即ち、放電空隙形成用スペーサとして、弾
性体スペーサ４０，４０・・に代えて、剛性体スペーサ
６０，６０・・を使用した点、及び誘電体ユニット３０
を一体化するべくガラス板３１，３１を接合したした点
が相違する。他の構成は、前述のオゾン発生装置用放電
セルと同じであるので、詳しい説明を省略する。

【００６７】放電空隙形成用の剛性体スペーサ６０，６
０・・は、誘電体ユニット３０の両面側に放電空隙５
０，５０を形成するために第１電極１０，１０との間に
設けられる。剛性体スペーサ６０，６０・・は、ステン
レス鋼等からなる断面が円形の細い金属線材であり、放
電空隙５０の幅方向（ガス流通方向に直角な方向）に所
定の間隔で配置されている。各剛性体スペーサ６０は、
長手方向の複数箇所で抵抗溶接により第１電極１０の表
面に固定されている。各剛性体スペーサ６０の厚み（線
材の外径Ｄ）は、剛性体スペーサ２０，２０により確定
される空間のギャップ量Ｇ′と、誘電体ユニット３０の
厚みＴとから（Ｇ′−Ｔ）／２により算出される放電空
隙５０，５０の正規の各ギャップ量Ｇより僅かに小さく
設定されている。

【００６８】この設定により、誘電体ユニット３０は、
設計上は剛性体スペーサ２０，２０により第１電極１
０，１０間に形成される空間内に、厚み方向で僅かのガ
タつきをもって収容される。このガタつきによる誘電体
ユニット３０の分解回避やユニット内の誘電体−電極間
の隙間で発生する不要な放電の防止等のために、誘電体
ユニット３０は、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、ガ
ラス板３１，３１を接合することで一体化されている。

【００６９】即ち、図５（ａ）では、ガラス板３１，３
１は、第２電極３２及びその両側に配置された絶縁性ス
ペーサ３３，３３を挟んで、上下の接着層３５，３５に
より接合一体化されている。絶縁性スペーサ３３，３３
は、第２電極３２と同じ厚みである。接着層３５，３５
は、耐オゾン性を有する例えばポリイミド、ＰＦＡ、Ｆ
ＥＰ等の熱溶着層である。つまり、ガラス板３１，３１
は、ポリイミド、ＰＦＡ、ＦＥＰ等の耐オゾン樹脂を用
いた熱溶着により、内側の第２電極３２及び絶縁性スペ
ーサ３３，３３と共に一体化されている。

【００７０】また、図５（ｂ）及び（ｃ）では、ガラス
板３１，３１は、第２電極３２の両側のみで熱溶着によ
り部分的に接合されている。この場合は、接合部である
接着層３５，３５が第２電極３２の側方に排除されるた
め、誘電体ユニット３０の厚みが低減すると共に、両側
の絶縁性スペーサとして機能する。両側の接着層３５，
３５については、図５（ｃ）に示すように、第２電極３
２と両側の接着層３５，３５との間に隙間３６，３６を
設けることができる。これにより、絶縁された空間が接
着層３５，３５との間にできるため、接着層３５，３５
内に発生するツリー放電による絶縁破壊の防止が可能に
なる。

【００７１】本実施形態に係るオゾン発生装置用放電セ
ルでも、前述のオゾン発生装置用放電セルと実質同様
に、剛性体スペーサ２０，２０が配置されている両側部
に締め付けが行われ、放電セル全体を均等に加圧する必
要がないので、締め付け機構が簡略化されると共に、締
め付けによる誘電体ユニット３０内のガラス板３１，３
１の破損が防止され、なおかつ０．２ｍｍ以下というよ
うな微小のギャップ量Ｇが安定的に実現される。

【００７２】

【発明の効果】以上に述べたとおり、本発明のオゾン発
生装置用放電セルは、誘電体ユニットを収容する空間を
剛性体スペーサにより形成し、その空間内に誘電体ユニ
ットを独立して収容し、両面側の放電空隙形成用スペー
サにより空間内の中立位置に保持することにより、０．
２ｍｍ以下というような極小の放電ギャップ量Ｇも量産
レベルで安定的に確保でき、しかも、セル構成部材の破
損及び加圧機構（締め付け機構）の大型化を効果的に回
避できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るプレート型オゾン発生
装置用放電セルの正面図である。

【図２】同放電セルのセルモジュールの構造を分解して
示す斜視図である。

【図３】同セルモジュールに使用されている第１電極の
構造を分解して示す斜視図である。

【図４】本発明の別の実施形態に係るプレート型オゾン
発生装置用放電セルの一部拡大正面図である。

【図５】同放電セルのセルモジュールに使用されている
誘電体ユニットの縦断正面図である。

【図６】導電性スペーサの専有面積とオゾン発生量との
関係を示すグラフである。

【図７】従来のプレート型オゾン発生装置用放電セルの
模式構成図である。

【符号の説明】

１０ 第１電極（低圧電極） １１ 冷媒導入孔 １２ 冷媒導出孔 １３ ガス導出孔 １４ ガス導出路 １５ 導電板 １６ 冷媒流通路 １７ リブ ２０ 空間形成用の剛性体スペーサ ２１ 冷媒導入孔 ２２ 冷媒導出孔 ３０ 誘電体ユニット ３１ ガラス板（誘電体） ３２ 第２電極（高圧電極） ４０ 放電空隙形成用の弾性体スペーサ ５０ 放電空隙 ６０ 放電空隙形成用の剛性体スペーサ

フロントページの続き (72)発明者 菊池 辰男 兵庫県尼崎市扶桑町１番10号 住友精密工 業株式会社内 (72)発明者 寺島 裕二 兵庫県尼崎市扶桑町１番10号 住友精密工 業株式会社内 (72)発明者 曽谷 典世 兵庫県尼崎市扶桑町１番10号 住友精密工 業株式会社内 (72)発明者 吉村 昌也 兵庫県尼崎市扶桑町１番10号 住友精密工 業株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平板状の剛性体により構成された一対の
   第１電極と、一対の第１電極の間に配置されてこの間に
   ギャップ量が確定された空間を形成する空間形成用の剛
   性体スペーサと、一対の誘電体の間に第２電極を挟んで
   構成された平板状の剛性体からなり、一対の第１電極と
   の間に一対の放電空隙を形成するべく、各放電空隙に配
   置された放電空隙形成用スペーサにより前記空間内の中
   立位置に保持される誘電体ユニットとを具備することを
   特徴とするオゾン発生用放電セル。
2. 【請求項２】 前記放電空隙形成用スペーサは、各放電
   空隙の少なくとも１位置に圧縮状態で挿入され、その圧
   縮により誘電体ユニットを両面側から弾性的に押圧して
   前記空間内の中立位置に保持する弾性体スペーサである
   ことを特徴とする請求項１に記載のオゾン発生装置用放
   電セル。
3. 【請求項３】 前記放電空隙形成用スペーサは、各放電
   空隙の少なくとも１位置に配置され、厚みが、前記空間
   のギャップ量をＧ′とし、誘電体ユニットの厚みをＴと
   して、（Ｇ′−Ｔ）／２より小である剛性体スペーサで
   あることを特徴とする請求項１に記載のオゾン発生装置
   用放電セル。
4. 【請求項４】 放電空隙形成用の剛性体スペーサの放電
   空隙での専有面積が放電面積の０．５％以下であること
   を特徴とする請求項３に記載のオゾン発生装置放電セ
   ル。
5. 【請求項５】 放電空隙形成用の剛性体スペーサは、導
   電性材料からなることを特徴とする請求項３又は４に記
   載のオゾン発生装置放電セル。
6. 【請求項６】 放電空隙形成用の剛性体スペーサの厚み
   は、前記（Ｇ′−Ｔ）／２の８０％以上であることを特
   徴とする請求項３、４又は５に記載のオゾン発生装置放
   電セル。
7. 【請求項７】 前記放電空隙形成用スペーサは、放電空
   隙の複数位置に分散配置されることを特徴とする請求項
   １、２、３、４、５又は６に記載のオゾン発生装置放電
   セル。
8. 【請求項８】 前記放電空隙形成スペーサは、放電空隙
   での原料ガス流通方向に沿って配設された線材であるこ
   とを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６又は７に
   記載のオゾン発生装置用放電セル。
9. 【請求項９】 前記線材は、断面が円形であることを特
   徴とする請求項８に記載のオゾン発生装置用放電セル。