JP2003146622A - オゾン発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】チューブ状の接地電極と分割形の高電圧電極と
の間に全長域で均一な放電ギャップを形成しつつ、各分
割電極の相互間で確実な導電接続を確保してオゾン発生
管の長尺化，放電ギャップの縮減化に対応できるよう改
良する。 【解決手段】長尺なチューブ状の接地電極１０と、誘電
体層１１と、接地電極の内側に放電ギャップ１２を隔て
て同心配置した高電圧電極とからなるオゾン発生管９に
対し、放電ギャップに酸素を含む原料ガスを供給し、電
極間に発生する無声放電で原料ガスをオゾン化して取り
出すようにしたオゾン発生装置において、高電圧電極を
その長手方向で複数の短尺な分割高電圧電極１３ａに分
けた上で、各分割高圧電極の相互間を、可撓性の雄コン
タクト２７ａ-1を備えたプラグ２７ａとジャック２７ｂ
を対にしたユニバーサル式コネクタ２７を介して導電接
続し、個々の高電圧電極を接地電極の反り，曲がりに順
応させるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、上下水処理やパル
プ漂白処理などに用いる多量のオゾンを生成する工業用
のオゾン発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】オゾン発生装置は、オゾンが持つ殺菌・
脱色・脱臭力を利用して水処理施設などにおいて広い分
野で使用されており、本発明と同一出願人より先に提案
した特開平９−３１５８０３号に開示されているオゾン
発生装置を例にその構成を図４(a),(b) に示す。

【０００３】図において、１は両端開口部を側板２，３
にて閉塞したオゾン発生装置のチャンバーがあり、該チ
ャンバー１の周面には原料ガス入口７ａ，オゾン化ガス
出口７ｂ，および冷却水の入口８ａ，出口８ｂが開口し
ている。また、チャンバー１の内方に設けた左右の仕切
板５，６の間に多数本のオゾン発生管９が横置姿勢に並
置して架設配管されている。

【０００４】このオゾン発生管９は、耐オゾン性の高い
ステンレス鋼で作られたチューブ状の接地電極１０と、
該接地電極１０の内周面にライニングしたガラスなどの
誘電体層１１と、その内側にほぼ一様な放電ギャップ１
２を隔てて接地電極１０に同心配置した中空円筒形の高
電圧電極（ステンレス鋼）１３とからなり、高電圧電極
１３はその端面に接続して原料ガスの流入側に引出した
給電線１４（給電線は通電に伴う発熱が生成オゾンを分
解しないように原料ガスの流入側に配線している）およ
びチャンバー１に配した貫通ブッシング１５を介して外
部の高周波電源１６に接続されている。なお、図示例で
は誘電体層１１が接地電極１０の内周面側にライニング
されているが、図５で示すようにステンレス鋼製になる
高電圧電極１３の外周面に誘電体層１１をライニングし
たものもある。また、図５(b) において、１１ａは高電
圧電極１３を接地電極１０の中心に位置合わせて保持す
る突起状のスペーサである。

【０００５】また、オゾン発生管９に対しては、その外
周側には前記仕切板５と６の間にウオータジャケット４
を画成し、ここに冷却水循環ライン１９から冷却水入口
８ａ，出口８ｂを通じて冷却水を送流してオゾン発生管
９を冷却するようにしている。さらに、高電圧電極１３
に対しては、冷却水循環ライン１９に介装したマニホー
ルド２４から分岐する導水パイプ２４を接続してその中
空形電極の内部に冷却水を流して冷却するようにしてい
る。なお、２０は冷却水の送水ポンプ、２１は二次冷却
水で冷却する熱交換器である。

【０００６】かかる構成で、オゾン発生管９の高電圧電
極１３と接地電極１０との間に交流高電圧（例えば周波
数７０００Ｈｚ，ピーク電圧１１Ｋｖの高周波電圧）を
印加した上で、原料ガス入口７ａから酸素を含む原料ガ
ス（空気または酸素）を供給すると、オゾン発生管９の
高電圧電極１３と接地電極１０との間の放電間隙１２に
沿って無声放電が一様に発生し、その放電による加速電
子がここを通過する原料ガスの酸素分子に衝突してオゾ
ンが生成されることは周知の通りである。なお、誘電体
層１１は無声放電がアークに転移するのを抑制し、また
特定な場所に放電が集中するのを防ぐように働く。これ
により、ガス入口７ａからチャンバー１に供給した原料
ガスはオゾン化ガスとなってガス出口７ｂから取り出さ
れる。

【０００７】なお、前記したオゾン発生管９の従来製品
の仕様一例を数値で表すと、接地電極１０は直径約７０
mm, 長さ１ｍ、誘電体層１１の厚さ１. ７mm、放電ギャ
ップ１２のギャップ長は１〜２mm程度に設計されてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記したオゾン発生装
置について、最近ではオゾンの発生効率の向上，および
オゾン濃度を高めるために、オゾン発生管９の高電圧電
極１３と接地電極１０との間の放電ギャップ１２の縮減
化と併せて、オゾン発生管９の長尺化が進められてお
り、その設計面でも放電ギャップを従来の１〜２mmから
０. ３mm程度に縮減し、さらに加えてオゾン発生管の長
さを２ｍ程度まで延長することが要求されている。とこ
ろで、このような仕様の要求に合わせてオゾン発生管を
製作するには、次記のような解決すべき問題点がある。

【０００９】すなわち、長さが２ｍにも及ぶ長尺なオゾ
ン発生管に対して、その高電圧電極と接地電極との間の
全長域で僅か０．３mmの狭い均一な空隙ギャップを確保
するには、接地電極１０および高電圧電極１３について
極めて高い精度が要求されるわけであるが、特にチュー
ブ状の接地電極１０の中に挿入する円筒形の高電圧電極
１３については、２ｍにも及ぶ長尺な中空円筒体を高精
度に製作することは実際上難しい面がある。しかも、図
４のようにオゾン発生管９の両端を仕切板５，６の間に
跨がって架設した構成では、チューブ状接地電極１０が
自重により撓んで反りが生じる問題もあって、従来構造
のままではオゾン発生管の全長域に均一な放電ギャップ
を確保することが極めて困難である。

【００１０】そこで、前記の長尺化問題への対応策とし
て、チューブ状の接地電極１０の中に挿入する中空円筒
形の高電圧電極１３をその長手方向で複数の短尺な電極
体に分割する案が提唱されており、この案を基にした具
体的な構成例として図６に示すようなオゾン発生管の構
造が知られている。すなわち、長尺なチューブ状の接地
電極１０に対して、高電圧電極はその長手方向で短尺な
複数の分割高電圧電極１３ａに分けて作製した上で、各
分割電極１３ａの間に接続棒（ステンレス鋼製）２６を
くし刺し式に通して各分割電極１３ａの相互間を導電接
続し、この接続棒２６を介して高圧電源から各分割電極
に電圧を印加するようにしている。このように高電圧電
極を複数の短尺な電極体に分割することにより、長尺な
電極体と比べて個々の分割電極体を高い精度で作製でき
る。

【００１１】ところで、図６の構成では次に記すような
問題点が残る。すなわち、オゾン発生管９を図４のよう
に横置姿勢に配管してその両端を支持すると、長尺なチ
ューブ状の接地電極１０は先記のように自重により反り
が生じる。これに対して、分割電極１３ａを各分割電極
に通した接続棒２６で拘束支持すると、接地電極１０と
の間の放電ギャップにばらつきが生じて均一な放電ギャ
ップを確保することが困難となる。また、この拘束を避
けるように分割電極１３ａの端面に開口した接続棒の通
し穴をバカ穴にすると、接続棒２６と各分割電極１３ａ
との間の導電接触が不安定になって無声放電の形成，お
よびオゾン発生特性を低下させるおそれがある。

【００１２】そこで、本発明の目的は、チューブ状の長
尺な接地電極とこれに対向する分割形高電圧電極との間
で均一な放電ギャップを形成しつつ、各分割電極の相互
間で確実な導電接続が確保できるよう改良し、オゾン発
生管の長尺化，放電ギャップ縮減化の要求に十分対応で
きるオゾン発生装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【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、両端が開放した長尺なチューブ状
の接地電極と、該接地電極の内側に放電ギャップを隔て
て同心配置した円筒状の高電圧電極と、接地電極，高電
圧電極のいずれか一方の電極面に成層した誘電体層とか
らなるオゾン発生管に対し、前記接地電極と高電圧電極
との間に交流高電圧を印加しつつ、その放電ギャップに
酸素を含む原料ガスを供給し、電極間に発生する無声放
電により原料ガスをオゾン化してオゾンを生成するオゾ
ン発生装置において、高電圧電極をその長手方向で複数
の短尺な円筒体になる電極体に分割した上で、各分割高
圧電極の相互間をユニバーサル式のコネクタを介して導
電接続する（請求項１）ものとし、またその実施の態様
として次記のように構成することができる。

【００１４】(1) ユニバーサル式コネクタが、撓み性の
ある雄コンタクトを備えたプラグと、該プラグの雄コン
タクトと嵌め合い接触する雌コンタクトを備えたジャッ
クとを対にしたバナナクリップ型コネクタであり、その
プラグおよびジャックをそれぞれ隣合う短尺円筒体の端
面に取付ける（請求項２）。

【００１５】(2) 前記構成になる複数本のオゾン発生管
を並置した上で、各オゾン発生管の外周側に冷却水を流
して冷却し、多量のオゾン生成，および高いオゾン生成
効率の維持を図るようにする（請求項３）。

【００１６】上記構成のように、分割高圧電極相互間の
導電接続をユニバーサル式のコネクタを介して行うこと
により、オゾン発生管の横置配管に伴って長尺なチュー
ブ式の接地電極に生じる反り変形に対して、各分割高電
圧電極の姿勢を順応させることができる。これにより、
接地電極の全長域で各分割高電圧電極との間に均一な放
電ギャップを維持しつつ、同時に各分割高電圧電極の相
互間で確実な導電接続が確保できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図
１，図２，図３に示す実施例に基づいて説明する。な
お、実施例の図中で図４〜図６に対応する部材には同じ
符号を付してその詳細な説明は省略する。

【００１８】図１(a) 〜(c) において、オゾン発生管９
はチューブ状の長尺な接地電極１０と、接地電極１０の
内周面にライニングした誘電体層１１と、放電ギャップ
１２を隔ててチューブ状接地電極１０の中心に配列した
複数の短尺な分割高電圧電極１３ａとからなり、ここで
各分割高電圧電極１３ａの相互間がユニバーサル式のコ
ネクタ２７を介して導電接続されている。なお、図示し
てないが個々の分割高電圧電極１３ａは、その周面に形
成した突起状のスペーサを介して接地電極１０の同心位
置に保持するようにしている。

【００１９】ここで、前記のユニバーサル式コネクタ２
７には、図１(b),(c) で示すようにプラグ２７ａとジャ
ック２７ｂを対にしたバナナクリップ型コネクタが採用
されている。ここで、プラグ２７ａは、撓み性を有する
ばね導電材で作られた雄コンタクト（通称「バナナクリ
ップ」と呼ばれている）２７ａ-1と、ねじ込み式の端子
部２７ａ-2からなる。一方、ジャック２７ｂは、プラグ
２７ａの雄コンタクト２７ａ-1と嵌め合い結合する雌コ
ンタクト２７ｂ-1と、ねじ込み式端子部２７ｂ-2からな
る。

【００２０】そして、前記プラグ２７ａおよびジャック
２７ｂを、図１(a) で示すように隣り合う分割高電圧電
極１３ａの円筒体端面に取付け、オゾン発生管９を組立
てる際に、各分割高電圧電極１３ａの間をユニバーサル
式コネクタ２７で導電接続した上で、これをチューブ状
の接地電極１０の中に挿入して組立てる。

【００２１】このオゾン発生管９の組立状態では、分割
高電圧電極１３ａの相互間を導電接続しているユニバー
サル式コネクタ２７のプラグ２７ａとジャック２７ｂ
は、結合状態を保ったまま雄コンタクト２７ａ-1の撓み
性によって自由に向きを変えることが可能である。した
がって、個々の分割高電圧電極１３ａは接地電極１０自
身の反り，曲がりに順応して姿勢を修正し、接地電極１
０との間に均一な放電ギャップ１２を確保することがで
きる。

【００２２】なお、図１の実施例では誘電体層１１をチ
ューブ状の接地電極１０の内周面に成層しているが、こ
れとは別に、図２の実施例で示すように誘電体層１１を
分割高電圧電極１３ａの外周面側にライニングして形成
することもできる。

【００２３】次に、本発明の請求項３に対応したオゾン
発生装置の実施例を図３に示す。図３の構成では、図１
あるいは図２で述べたオゾン発生管９の複数本を、図４
のオゾン発生装置と同様に左右の仕切板５と６の間に横
置姿勢で並置架設した上で、仕切板５と６の間に画成し
たウオータジャケット４に冷却水を流してオゾン発生管
９を外周側から冷却し、オゾン生成に伴う発熱を系外に
除熱するようにしている。これにより、高濃度のオゾン
を多量，かつ効率よく生成することができる。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の構成によれ
ば、両端が開放した長尺なチューブ状の接地電極と、該
接地電極の内方に放電ギャップを隔てて同心配置した円
筒状の高電圧電極と、接地電極，高電圧電極のいずれか
一方の電極面に成層した誘電体層とからなるオゾン発生
管に対し、前記接地電極と高電圧電極との間に交流高電
圧を印加しつつ、その放電ギャップに酸素を含む原料ガ
スを供給し、電極間に発生する無声放電により原料ガス
をオゾン化してオゾンを生成するオゾン発生装置におい
て、高電圧電極をその長手方向で複数の短尺な円筒体に
なる電極体に分割した上で、各分割高圧電極の相互間を
バナナクリップ型などのユニバーサル式のコネクタを介
して導電接続したことにより、長尺なチューブ状接地電
極の全長域で各分割高電圧電極との間に均一な放電ギャ
ップを維持しつつ、同時に各分割高電圧電極の相互間で
確実な導電接続が確保できる。これにより、オゾン発生
管の長尺化，および放電ギャップ縮減化を達成して高濃
度のオゾンを効率よく生成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例によるオゾン発生管の構成図で
あり、(a) はオゾン発生管の断面図、(b),(c) はそれぞ
れ(a) における分割高電圧電極の間を導電接続するユニ
バーサル式コネクタの接続，分離状態を表した構造図

【図２】図１と別な実施例のオゾン発生管の断面図

【図３】図１あるいは図２のオゾン発生管を複数本組合
せて構成したオゾン発生装置の要部構成の断面図

【図４】従来におけるオゾン発生装置の構成図であり、
(a) 装置全体の構成断面図、(b) は(a) におけるオゾン
発生管の部分拡大断面図

【図５】高電圧電極側に誘電体層をライニングしたオゾ
ン発生管の構成図であり、(a)はオゾン発生管の長手方
向に沿った断面図、(b) は端面図

【図６】分割形の高電圧電極を採用したオゾン発生管の
従来例の構成断面図

【符号の説明】

１ オゾン発生装置のチャンバー ４ ウオータジャケット ９ オゾン発生管 １０ チューブ状接地電極 １１ 誘電体層 １２ 放電ギャップ １３ 高電圧電極 １３ａ 分割高電圧電極 ２７ ユニバーサル式コネクタ ２７ａ プラグ ２７ａ-1 雄コンタクト ２７ｂ ジャック ２７ｂ-1 雌コンタクト

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】両端が開放した長尺なチューブ状の接地電
   極と、該接地電極の内側に放電ギャップを隔てて同心配
   置した円筒状の高電圧電極と、接地電極，高電圧電極の
   いずれか一方の電極面に成層した誘電体層とからなるオ
   ゾン発生管に対し、前記接地電極と高電圧電極との間に
   交流高電圧を印加しつつ、その放電ギャップに酸素を含
   む原料ガスを供給し、電極間に発生する無声放電により
   原料ガスをオゾン化してオゾンを生成させるオゾン発生
   装置において、 高電圧電極をその長手方向で複数の短尺な円筒体になる
   電極体に分割した上で、各分割高圧電極の相互間をユニ
   バーサル式のコネクタを介して導電接続したことを特徴
   とするオゾン発生装置。
2. 【請求項２】請求項１記載のオゾン発生装置において、
   ユニバーサル式コネクタが、可撓性のある雄コンタクト
   を備えたプラグと、該プラグの雄コンタクトと嵌め合い
   接触する雌コンタクトを備えたジャックとを対にしたバ
   ナナクリップ型コネクタであり、そのプラグおよびジャ
   ックをそれぞれ隣合う短尺円筒体の端面に取付けたこと
   を特徴とするオゾン発生装置。
3. 【請求項３】請求項１記載のオゾン発生装置において、
   複数本のオゾン発生管を並置した上で、各オゾン発生管
   の外周側に冷却水を流して冷却するようにしたことを特
   徴とするオゾン発生装置。