JP2004323280A

JP2004323280A - Ozonizer, and method and apparatus for manufacturing the same

Info

Publication number: JP2004323280A
Application number: JP2003118777A
Authority: JP
Inventors: Jiro Kitayama; 二朗北山; Shinji Nakajima; 伸治中島; Noboru Wada; 昇和田; Hiroyuki Kukihara; 弘行荊原; Masafumi Yoshikawa; 雅文吉川; Tokumitsu Ezaki; 徳光江崎
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-04-23
Filing date: 2003-04-23
Publication date: 2004-11-18
Anticipated expiration: 2023-04-23
Also published as: JP4162084B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve dimensional accuracy and to prevent the increase of a production cost. <P>SOLUTION: A conductive part 2 composed essentially of carbon powder is stuck on the inside surface of a glass tube 1. A high voltage electrode 3 has the glass tube 1 and the conductive part 2. The conductive part 2 is formed by spraying a liquid mixture containing the carbon powder to the inside surface of the glass tube 1 and drying the sticking liquid mixture. A ground electrode 4 is oppositely provided on the outside surface of the glass tube 1 across a gap part 5. A gaseous starting material containing oxygen is supplied to the gap part 4. Ozone is produced in the gaseous starting material by the discharge in the gap part 5. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、酸素を含む原料ガス中での放電によりオゾンを生成するオゾン発生装置、その製造方法及びその製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のオゾン発生装置（オゾナイザ）の中には、管状の接地電極内にガラス管が配置された構造のものがある。この従来のオゾン発生装置では、ガラス管の外面が接地電極の内面と空隙部を介して対向している。ガラス管の内面には、アルミニウムが溶射されて成膜された導電膜が設けられている。空隙部には酸素を含む原料ガスが供給され、空隙部での放電により、原料ガス中にオゾンが生成される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−２５０１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来のオゾン発生装置を製造する際には、ガラス管の内面への成膜のために、直径３０ｍｍ程度の溶射ノズルをガラス管の内側に挿入する必要がある。従って、ガラス管の外径は５０ｍｍ〜８０ｍｍ程度になってしまう。
市販のガラス管をオゾン発生装置の製造に用いた場合、ガラス管の外径寸法の精度はガラス管の外径が小さくなるほど高くなるので、５０ｍｍ〜８０ｍｍ程度の大外径のガラス管の外径寸法の精度では、空隙部の厚さを高精度で仕上げることが難しくなってしまう。
また、このような大外径のガラス管の外径寸法の精度を向上させるためには、市販のガラス管を再加工しなければならず、これによりオゾン発生装置の製造コストも高くなってしまう。
【０００５】
そこでこの発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするもので、寸法精度を向上させることができ、かつ製造コストの増大を防止することができるオゾン発生装置、その製造方法、及びその製造装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るオゾン発生装置は、第１面及び第２面を有する誘電体と、第１面に付着され、導電性粉末を主成分として含む導電部とを有する第１電極、及び第２面に空隙部を介して対向する第２電極を備え、第１電極と第２電極との間の放電により、空隙部内の原料ガス中にオゾンを発生させる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるオゾン発生装置を示す側断面図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図において、断面円形の誘電体管であるガラス管１の内面（第１面）には、導電性膜である導電部２が付着されている。ここでは、導電部２の長手方向の長さは１ｍであり、導電部２の厚さは２μｍ〜３μｍである。また、ガラス管１の材料は、硼珪酸ガラスである。なお、第１電極である高電圧電極３は、ガラス管１と導電部２とを有している。
【０００８】
ガラス管１の外面（第２面）には、第２電極である接地電極４が空隙部５を介して対向している。空隙部５の厚さは１ｍｍ以下にされている。空隙部５には、オゾン生成のための酸素を含む原料ガスが供給される。接地電極４及び導電部２には、交流電圧を発生する電源６が電気的に接続されている。電源６による交流電圧が接地電極４と導電部２との間に印加されることにより、高電圧電極３と接地電極４との間で放電（無声放電）され、原料ガス中にオゾンが生成される。
【０００９】
導電部２には、導電体粉末であるカーボン粉末（図示せず）が主成分として含まれている。カーボン粉末は、樹脂であるバインダ（図示せず）によりガラス管１の内面に付着されている。
【００１０】
接地電極４は、ガラス管１の外径よりも大きな内径を有する断面円形の金属管である。ガラス管１は、管状の接地電極４の内側に配置されている。接地電極４は、耐腐食性の高いステンレス鋼（例えばＳＵＳ３０４あるいはＳＵＳ３１６）により作製されている。接地電極４の外面側には、高電圧電極３と接地電極４との間の放電によって発生する熱を除去する冷却水が流される。
【００１１】
なお、ガラス管１の端部には、原料ガスのガラス管１内部への流入を阻止するための樹脂製の閉塞キャップ７が配置されている。また、接地電極４は、間隔を置いて複数並べられ、各接地電極４の内側に高電圧電極３がそれぞれ配置されている。
【００１２】
次に、動作について説明する。
まず、空隙部５に原料ガスを供給する。この後、電源６の交流電圧の印加により高電圧電極３と接地電極４との間で放電させる。この放電により、空隙部５内の原料ガス中にオゾンが生成される。
【００１３】
ここで、空隙部５には、高電圧電極３と接地電極４との間の放電により、導電部２を劣化させる虞のある紫外線が発生する。発生する紫外線中では、２５０ｎｍ以下の波長スペクトルを有する紫外線の強度が高くなっている。
【００１４】
図３は、ＳｉＣｌ_４を酸水素炎で溶融した石英ガラスの光透過率、及び硼珪酸ガラスの光透過率のそれぞれの波長依存性を示すグラフである。図に示すように、硼珪酸ガラスは２５０ｎｍ以下の波長スペクトルを有する紫外線をほぼ完全に遮断するが、石英ガラスは２５０ｎｍ以下の波長スペクトルを有する紫外線をかなりの割合で透過してしまう。ガラス管１の材料が硼珪酸ガラスであることから、空隙部５内で発生した紫外線の大部分は、導電部２に至らずにガラス管１により遮断される。
【００１５】
次に、このような構成のオゾン発生装置の製造方法について説明する。
まず、カーボン粉末、バインダ（樹脂）及び有機溶剤（キシレンあるいはトルエン）を互いに混合して、カーボン粉末を含む混合液（以下、単に「混合液」という）を作る。このとき、混合液の粘度は、有機溶剤の量の増減により調整する。
【００１６】
この後、混合液を噴霧可能な混合液付着装置により、ガラス管１の内側からガラス管１の内面に向けて混合液を噴霧し、混合液をガラス管１の内面に付着させる。このとき、混合液がガラス管１の内面に均一に付着されるようにする（付着工程）。
【００１７】
図４は、図１のオゾン発生装置の製造方法の付着工程で用いられる混合液付着装置を示す説明図である。図において、ガラス管１は、その長手方向に沿った軸線が水平になるように、支持手段である一対の支持台８に支持されている。ガラス管１は、一対の支持台８によって安定して動かないようになっている。
【００１８】
混合液付着装置１４は、マイクロノズル部９と、マイクロノズル部９へ混合液を供給する供給タンク１０とを有している。マイクロノズル部９は、混合液噴霧用の複数の噴霧孔１２が形成された管状のノズル本体１１を有している。ノズル本体１１の外径はガラス管１の内径よりも小さくなっており、マイクロノズル部９はガラス管１の内側で混合液を噴霧可能になっている。
【００１９】
マイクロノズル部９は、ガラス管１と同軸に配置されている。また、マイクロノズル部９は、移動装置１３に支持されている。マイクロノズル部９は、移動装置１３によりガラス管１の軸線に沿った方向へ往復動可能になっている。さらに、複数の噴霧孔１２は、ノズル本体１１の周方向について間隔を置いて配置されている。混合液は、ガラス管１の内側の各噴霧孔１２から噴霧されることにより、ガラス管１の内面に付着される。
【００２０】
付着工程では、導電部２の厚さを均一にするために、マイクロノズル部９は、各噴霧孔１２から一定量の混合液を噴霧しながらガラス管１の軸線に沿って一定速度で移動される。
【００２１】
この後、ガラス管１の内面に付着された混合液を加熱し、混合液中の有機溶媒及びバインダの揮発成分を揮発（混合液を乾燥）させる。混合液の加熱は、内面に混合液を付着させたガラス管１を恒温炉内に送ってバッチ加熱することにより行う。このときの加熱温度の上限は、バインダの変質等を防止するために、１５０℃程度とする。この加熱により、混合液は、導電性を有する導電部２になる（加熱工程）。
このようにして、高電圧電極３を製造する（電極製造工程）。
【００２２】
この後、高電圧電極３を管状の接地電極４の内側に配置する。このとき、高電圧電極３と接地電極４との間に空隙部５が介在するようにする。この後、導電部２及び接地電極４に電源６を電気的に接続して、オゾン発生装置を製造する。
【００２３】
このような構成のオゾン発生装置では、ガラス管１の内面に付着された導電部２がカーボン粉末を主成分として含んでいるので、高温で溶融させることなくカーボン粉末をガラス管１の内面に付着させて導電部２を作製することができる。従って、カーボン粉末を含む混合液を噴霧してカーボン粉末をガラス管１の内面に付着させるようにすることにより、ガラス管１への熱影響を小さくすることができるとともに、溶射用ノズルよりも外径の小さい通常のノズルを用いることができる。このことから、ガラス管１の外径を小さくすることができ、市販のガラス管１をオゾン発生装置の製造に用いた場合、ガラス管１の外径の寸法精度を向上させることができる。また、ガラス管１の寸法精度の向上によりガラス管１を再加工する必要がなくなることから、オゾン発生装置の製造コストの増大を防止することができる。
【００２４】
また、ガラス管１の材料は硼珪酸ガラスであるので、空隙部５で発生する紫外線をガラス管１によってほぼ完全に遮断することができ、ガラス管１を導電部２の紫外線保護層とすることができる。これにより、導電部２の紫外線による劣化を抑制することができ、導電部２の長寿命化を図ることができる。また、高価な石英ガラスを用いなくてもよいので、オゾン発生装置の製造コストの増大を防止することもできる。
【００２５】
また、オゾン発生装置の製造方法は、カーボン粉末を含む混合液をガラス管１の内面に付着させる付着工程と、付着させた混合液を加熱して乾燥させる加熱工程を有しているので、混合液をガラス管１の内面に付着させるために、金属溶射用の特別なノズルではなく、常温での液体噴霧用の通常のノズルを用いることができる。従って、付着工程で用いられるノズルの外径を小さくすることができ、ガラス管１の外径を小さくすることができる。これにより、市販のガラス管１をオゾン発生装置の製造に用いた場合、ガラス管１の外径の寸法精度を向上させることができる。また、ガラス管１の寸法精度の向上によりガラス管１を再加工する必要がなくなることから、オゾン発生装置の製造コストの増大を防止することができる。
【００２６】
また、混合液付着装置１４は、混合液をガラス管１の内側で噴霧可能なマイクロノズル部９を有しているので、ガラス管１の外径を小さくすることができる。従って、市販のガラス管１をオゾン発生装置の製造に用いた場合、ガラス管１の外径の寸法精度を向上させることができる。また、ガラス管１の寸法精度の向上によりガラス管１を再加工する必要がなくなることから、オゾン発生装置の製造コストの増大を防止することができる。
【００２７】
なお、上記の例では、導電部２に含まれる導電性粉末はカーボン粉末であるが、銀粉末であってもよいし、カーボン粉末と銀粉末とを混合した粉末であってもよい。
【００２８】
また、上記の例では、マイクロノズル部９の動作は、ガラス管１の軸線方向に沿った往復動のみであるが、マイクロノズル部９をその軸線を中心に回転させるようにしてもよい。
【００２９】
また、上記の例では、ガラス管１の内面に付着された混合液を加熱するために恒温炉が用いられているが、ベルトコンベアにより連続加熱可能なベルト炉（連続炉）を用いてもよい。
【００３０】
また、上記の例では、付着工程でのガラス管１は動かないようになっているが、図５に示すように、ガラス管１の軸線を中心にガラス管１を回転させながらガラス管１の内側で混合液を噴霧するようにしてもよい。この場合、ガラス管１は、ガラス管１の外面に接触してガラス管１を支持する回転可能な複数のローラ部１５と、ガラス管１の端部を把持してガラス管１の軸線を中心に回転可能なチャック部１６とを有する支持装置１７（支持手段）によって支持される。このようにすると、ガラス管１の内面に付着された混合液が重力により流れ落ちることを防止することができる。
【００３１】
実施の形態２．
図６は、この発明の実施の形態２によるオゾン発生装置を示す側断面図である。図において、ガラス管１の内面には、金属めっき膜である導電部２１が付着されている。ここでは、導電部２１の主成分は、ニッケルである。ガラス管１の内面には、導電部２１の付着強度を大きくするための凹凸が形成されている。他の構成及び動作は実施の形態１と同様である。
【００３２】
次に、このような構成のオゾン発生装置の製造方法について説明する。
まず、ガラス管１の内面をアセトン洗浄、純水洗浄及びアルカリ洗剤洗浄の順に洗浄（脱脂洗浄）する。次に、ブラスト加工（例えば、サンドブラスト加工）により、ガラス管１の脱脂された内面に微小な凹凸を形成する（凹凸形成工程）。
【００３３】
この後、酸洗浄及び水洗浄を行ってから、ガラス管１の内面と導電部２との親和性を高めるために、ガラス管１を濃度０．１％程度の塩化パラジウム水溶液に浸漬する。この後、ガラス管１を水洗浄し、部分的にマスキングした後、ガラス管１をＮｉ−Ｐめっき浴に浸漬する（無電解めっき）。これにより、ガラス管１の内面にニッケルめっき膜が導電部２１として成膜される（成膜工程）。
このようにして、高電圧電極３を製造する（電極製造工程）。
電極製造工程後、実施の形態１と同様にしてオゾン発生装置を製造する。
【００３４】
このような構成のオゾン発生装置では、ガラス管１の内面に微小な凹凸が形成されているので、導電部２１のガラス管１の内面への付着強度を大きくすることができ、導電部２１を無電解めっきにより作製することができる。従って、導電部２１の作製の際に、ノズルをガラス管１の内側に挿入する必要がなくなるので、ガラス管１の外径を小さくすることができ、市販のガラス管１をオゾン発生装置の製造に用いた場合、ガラス管１の外径の寸法精度を向上させることができる。また、ガラス管１の寸法精度の向上によりガラス管１を再加工する必要がなくなることから、オゾン発生装置の製造コストの増大を防止することができる。
【００３５】
実施の形態３．
実施の形態３によるオゾン発生装置の導電部２の主成分は、アルミニウム粉末になっている。他の構成及び動作は実施の形態１と同様である。
【００３６】
次に、このような構成のオゾン発生装置の製造方法について説明する。
まず、アルミニウム粉末、バインダ（樹脂）及び有機溶剤（キシレンあるいはトルエン）を互いに混合して、アルミニウム粉末を含む混合液（以下、単に「混合液」という）を作り、実施の形態１と同様にして混合液をガラス管１の内面に付着させる（付着工程）。
【００３７】
この後、ガラス管１の内面に付着された混合液が流れ落ちないように、ガラス管１の軸線を中心に回転させながらガラス管１を搬送装置により搬送し、図５に示す支持装置１７と同様の支持装置にガラス管１を装着する。
【００３８】
この後、ガラス管１の内面に付着された混合液を高周波により誘導加熱し、導電部２を作製する（加熱工程）。
このようにして、高電圧電極３を製造する（電極製造工程）。
電極製造工程後、実施の形態１と同様にしてオゾン発生装置を製造する。
【００３９】
図７は、この実施の形態３による加熱工程で用いられる誘導加熱装置を示す説明図である。図において、誘導加熱装置３１は、ソレノイド状の誘導加熱用コイル３２と、誘導加熱用コイル３２を支持し、ガラス管１の軸線に沿って往復動可能なステージ部３３と、誘導加熱用コイル３２に電気的に接続された加熱用電源３４とを有している。加熱工程では、混合液が内面に付着されたガラス管１は、誘導加熱用コイル３２の内側に配置されるとともに、支持装置１７によりガラス管１の軸線を中心に回転可能に支持される。
【００４０】
誘導加熱用コイル３２は、加熱用電源３４からの給電により、高周波を発生するようになっている。また、誘導加熱用コイル３２は、ステージ部３３の往復動によりガラス管１の軸線に沿って往復動される。
【００４１】
加熱工程では、混合液が内面に付着されたガラス管１はその軸線を中心に一定速度で回転され、誘導加熱用コイル３２は高周波を発生させながらガラス管１の軸線に沿って一定速度で移動される。
【００４２】
ここで、アルミニウム粉末は、電気抵抗の大きいアルミニウムの酸化膜で覆われているので、混合液の有機溶剤及びバインダの揮発成分を揮発させるだけでは、導電性を有する導電部２を作製することができない。このことから、加熱工程では、アルミニウム粉末が溶融可能な温度（７００℃程度）で混合液を誘導加熱するようにしている。
一方、誘導加熱用コイル３２の内側には、混合液だけでなくガラス管１も配置されるので、ガラス管１は誘導加熱用コイル３２からの高周波によって誘電加熱されるが、誘電加熱の発熱に寄与するガラス管１の誘電体損角（ｔａｎδ）の値が小さいので、ガラス管１内の発熱量は小さく、ガラス管１の温度上昇は小さい。
【００４３】
このようなオゾン発生装置の製造方法では、加熱工程において、高周波により混合液を誘導加熱するようになっているので、恒温炉によるバッチ加熱よりも混合液を短時間で昇温させることができる。従って、ガラス管１に対する熱影響（例えば、ガラスの分相やガラスの化学耐性の劣化）を小さくすることができ、ガラス管１の寸法精度をさらに向上させることができる。また、導電部２を短時間で作製することができるので、オゾン発生装置を効率良く製造することができ、製造コストの増大を防止することができる。
【００４４】
また、混合液中の導電性粉末がアルミニウム粉末であるので、導電部２の導電性を向上させることができ、かつオゾン発生装置を安価に製造することができる。
【００４５】
なお、上記の例では、ガラス管１の内面に付着された混合液は誘導加熱されているが、ガラス管１の内側からバーナの火炎あるいはドライヤの熱風により混合液を加熱してもよい。このようにしても、バーナの火炎やドライヤの熱風が直接ガラス管１に当たらないので、ガラス管１に対する熱影響を小さくすることができる。
【００４６】
なお、上記の例では、ガラス管１の内面に付着された混合液は、誘導加熱により直接加熱されているが、図８に示すように、ガラス管１の内側に金属製の円柱４０を配置し、誘導加熱用コイル３２からの高周波により円柱４０を誘導加熱して混合液を間接的に加熱してもよい。即ち、誘導加熱された円柱４０からの輻射熱によりガラス管１の内側から混合液を加熱するようにしてもよい。
【００４７】
誘導加熱は、誘導電流によるジュール発熱を利用するため、加熱対象である混合液が優れた導電性を有する場合には非常に効率良く混合液を加熱することができるが、混合液の導電性が良好でない場合には加熱の効果が小さくなる。しかし、このようにすれば、加熱対象である混合液が良好な導電性を有しない場合でも、円柱４０を加熱することにより、混合液を効果的に加熱することができる。
【００４８】
また、実施の形態１及び３の付着工程では、ガラス管１及びマイクロノズル部９は水平に配置されているが、図９に示すように、ガラス管１及びマイクロノズル部９を垂直、即ちそれぞれの軸線を鉛直方向に沿わせてガラス管１及びマイクロノズル部９を配置してもよい。この場合、ガラス管１の下方には、混合液を回収する回収トレイ３５が配置される。
【００４９】
このようにすると、ガラス管１から下方へ流れ落ちる混合液を回収トレイ３５によって回収することができ、回収された混合液を付着工程で再度用いることができる。従って、混合液の歩留まりを良くすることができ、結果として、オゾン発生装置の製造コストの増大を防止することができる。
【００５０】
さらに、ガラス管１を垂直にした場合、マイクロノズル部９による混合液の噴霧ではなく、ガラス管１の上方からガラス管１の内面に向けて混合液を流し込むようにしてもよい。このようにすると、さらに安価な装置でオゾン発生装置を製造することができる。
【００５１】
さらにまた、実施の形態１及び３における付着工程の前に、ガラス管１の内面に実施の形態２における脱脂洗浄を行ってもよい。
【００５２】
また、各上記実施の形態では、誘電体管はガラス管１であるが、セラミック管であってもよい。
【００５３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、この発明に係るオゾン発生装置では、誘電体の第１面に付着され、導電性粉末を主成分として含む導電部とを有する第１電極、及び誘電体の第２面に空隙部を介して対向する第２電極を備えているので、高温で溶融させることなく導電性粉末を誘電体の第１面に付着させて導電部を作製することができる。従って、誘電体への熱影響を小さくすることができ、誘電体の寸法精度を向上させることができる。また、製造コストの増大も防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１によるオゾン発生装置を示す側断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】ＳｉＣｌ_４を酸水素炎で溶融した石英ガラスの光透過率、及び硼珪酸ガラスの光透過率のそれぞれの波長依存性を示すグラフである。
【図４】図１のオゾン発生装置の製造方法の付着工程で用いられる混合液付着装置を示す説明図である。
【図５】図４に示すガラス管の支持手段の別の例を示す説明図である。
【図６】この発明の実施の形態２によるオゾン発生装置を示す側断面図である。
【図７】この実施の形態３による加熱工程で用いられる誘導加熱装置を示す説明図である。
【図８】図７に示す誘導加熱装置の別の例を示す説明図である。
【図９】図４に示すガラス管の状態の別の例を示す側断面図である。
【符号の説明】
１ガラス管（誘電体管）、２，２１導電部、３高電圧電極（第１電極）、４接地電極（第２電極）、５空隙部、９マイクロノズル部、１４混合液付着装置。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an ozone generator that generates ozone by discharging in a source gas containing oxygen, a method of manufacturing the same, and a manufacturing apparatus thereof.
[0002]
[Prior art]
Some conventional ozone generators (ozonizers) have a structure in which a glass tube is disposed inside a tubular ground electrode. In this conventional ozone generator, the outer surface of the glass tube faces the inner surface of the ground electrode via a gap. A conductive film formed by spraying aluminum to form a film is provided on the inner surface of the glass tube. A raw material gas containing oxygen is supplied to the void, and ozone is generated in the raw material gas by discharge in the void (for example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 7-2501
[Problems to be solved by the invention]
However, when manufacturing the conventional ozone generator as described above, it is necessary to insert a spray nozzle having a diameter of about 30 mm inside the glass tube in order to form a film on the inner surface of the glass tube. Therefore, the outer diameter of the glass tube is about 50 mm to 80 mm.
When a commercially available glass tube is used for the production of the ozone generator, the accuracy of the outer diameter of the glass tube increases as the outer diameter of the glass tube decreases, so the outer diameter of the glass tube having a large outer diameter of about 50 mm to 80 mm. With dimensional accuracy, it is difficult to finish the thickness of the gap with high accuracy.
Further, in order to improve the accuracy of the outer diameter of such a large outer diameter glass tube, it is necessary to rework a commercially available glass tube, thereby increasing the manufacturing cost of the ozone generator. .
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to solve the above problems, and can improve dimensional accuracy, and can prevent an increase in manufacturing cost, an ozone generator, a method of manufacturing the same, And an apparatus for manufacturing the same.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
An ozone generator according to the present invention includes a first electrode having a dielectric having a first surface and a second surface, a conductive portion attached to the first surface and containing a conductive powder as a main component, and a second surface. Is provided with a second electrode facing through a gap, and ozone is generated in the raw material gas in the gap by discharge between the first electrode and the second electrode.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a side sectional view showing an ozone generator according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG. In the figure, a conductive portion 2 which is a conductive film is adhered to an inner surface (first surface) of a glass tube 1 which is a dielectric tube having a circular cross section. Here, the length of the conductive portion 2 in the longitudinal direction is 1 m, and the thickness of the conductive portion 2 is 2 μm to 3 μm. The material of the glass tube 1 is borosilicate glass. The high-voltage electrode 3 serving as the first electrode has a glass tube 1 and a conductive portion 2.
[0008]
A ground electrode 4 as a second electrode is opposed to an outer surface (second surface) of the glass tube 1 via a gap 5. The thickness of the gap 5 is 1 mm or less. A raw material gas containing oxygen for generating ozone is supplied to the gap 5. A power supply 6 for generating an AC voltage is electrically connected to the ground electrode 4 and the conductive portion 2. When an AC voltage from the power supply 6 is applied between the ground electrode 4 and the conductive part 2, a discharge (silent discharge) is generated between the high-voltage electrode 3 and the ground electrode 4, and ozone is generated in the source gas. You.
[0009]
The conductive portion 2 contains carbon powder (not shown) as a conductive powder as a main component. The carbon powder is attached to the inner surface of the glass tube 1 by a binder (not shown) which is a resin.
[0010]
The ground electrode 4 is a metal tube having a circular cross section having an inner diameter larger than the outer diameter of the glass tube 1. The glass tube 1 is arranged inside a tubular ground electrode 4. The ground electrode 4 is made of stainless steel having high corrosion resistance (for example, SUS304 or SUS316). Cooling water for removing heat generated by the discharge between the high-voltage electrode 3 and the ground electrode 4 flows on the outer surface side of the ground electrode 4.
[0011]
In addition, at the end of the glass tube 1, a resin-made closing cap 7 for preventing the raw material gas from flowing into the inside of the glass tube 1 is arranged. Further, a plurality of ground electrodes 4 are arranged at intervals, and the high-voltage electrodes 3 are arranged inside each ground electrode 4.
[0012]
Next, the operation will be described.
First, a raw material gas is supplied to the gap 5. Thereafter, discharge is caused between the high-voltage electrode 3 and the ground electrode 4 by applying an AC voltage from the power supply 6. By this discharge, ozone is generated in the raw material gas in the gap 5.
[0013]
Here, ultraviolet rays that may degrade the conductive portion 2 are generated in the gap portion 5 by the discharge between the high-voltage electrode 3 and the ground electrode 4. In the generated ultraviolet light, the intensity of the ultraviolet light having a wavelength spectrum of 250 nm or less is high.
[0014]
FIG. 3 is a graph showing the wavelength dependence of the light transmittance of quartz glass obtained by melting SiCl ₄ in an oxyhydrogen flame and the light transmittance of borosilicate glass. As shown in the figure, borosilicate glass almost completely blocks ultraviolet light having a wavelength spectrum of 250 nm or less, whereas quartz glass transmits a significant percentage of ultraviolet light having a wavelength spectrum of 250 nm or less. Since the material of the glass tube 1 is borosilicate glass, most of the ultraviolet light generated in the gap 5 is blocked by the glass tube 1 without reaching the conductive portion 2.
[0015]
Next, a method for manufacturing the ozone generator having such a configuration will be described.
First, a carbon powder, a binder (resin), and an organic solvent (xylene or toluene) are mixed with each other to prepare a mixed liquid containing the carbon powder (hereinafter, simply referred to as “mixed liquid”). At this time, the viscosity of the mixture is adjusted by increasing or decreasing the amount of the organic solvent.
[0016]
Thereafter, the mixture is sprayed from the inside of the glass tube 1 toward the inner surface of the glass tube 1 by a mixture adhering device capable of spraying the mixture, and the mixture is adhered to the inner surface of the glass tube 1. At this time, the mixed liquid is uniformly attached to the inner surface of the glass tube 1 (adhering step).
[0017]
FIG. 4 is an explanatory view showing a mixed liquid deposition device used in the deposition step of the method for manufacturing the ozone generation device of FIG. In the figure, a glass tube 1 is supported by a pair of support bases 8 as support means such that the axis along the longitudinal direction is horizontal. The glass tube 1 is stably immovable by a pair of support stands 8.
[0018]
The mixed liquid deposition device 14 has a micro nozzle unit 9 and a supply tank 10 for supplying the mixed liquid to the micro nozzle unit 9. The micro nozzle section 9 has a tubular nozzle body 11 in which a plurality of spray holes 12 for spraying a mixed liquid are formed. The outer diameter of the nozzle body 11 is smaller than the inner diameter of the glass tube 1, and the micro nozzle unit 9 can spray the mixed liquid inside the glass tube 1.
[0019]
The micro nozzle unit 9 is disposed coaxially with the glass tube 1. Further, the micro nozzle unit 9 is supported by the moving device 13. The micro nozzle unit 9 can be reciprocated by the moving device 13 in a direction along the axis of the glass tube 1. Further, the plurality of spray holes 12 are arranged at intervals in the circumferential direction of the nozzle body 11. The mixed solution is attached to the inner surface of the glass tube 1 by being sprayed from each of the spray holes 12 inside the glass tube 1.
[0020]
In the attaching step, the micro nozzle unit 9 is moved at a constant speed along the axis of the glass tube 1 while spraying a fixed amount of the mixed liquid from each spray hole 12 in order to make the thickness of the conductive unit 2 uniform. You.
[0021]
Thereafter, the mixed solution attached to the inner surface of the glass tube 1 is heated to volatilize the volatile components of the organic solvent and the binder in the mixed solution (dry the mixed solution). The heating of the mixed solution is performed by feeding the glass tube 1 having the mixed solution adhered to the inner surface into a constant temperature furnace and performing batch heating. The upper limit of the heating temperature at this time is about 150 ° C. in order to prevent the deterioration of the binder. By this heating, the mixed liquid becomes the conductive portion 2 having conductivity (heating step).
Thus, the high voltage electrode 3 is manufactured (electrode manufacturing process).
[0022]
Thereafter, the high voltage electrode 3 is arranged inside the tubular ground electrode 4. At this time, the gap 5 is interposed between the high voltage electrode 3 and the ground electrode 4. Thereafter, the power source 6 is electrically connected to the conductive part 2 and the ground electrode 4 to manufacture an ozone generator.
[0023]
In the ozone generator having such a configuration, since the conductive portion 2 attached to the inner surface of the glass tube 1 contains carbon powder as a main component, the carbon powder adheres to the inner surface of the glass tube 1 without melting at a high temperature. Thus, the conductive portion 2 can be manufactured. Therefore, by spraying the mixed liquid containing the carbon powder so that the carbon powder adheres to the inner surface of the glass tube 1, it is possible to reduce the thermal effect on the glass tube 1 and to reduce the heat effect on the glass tube 1. An ordinary nozzle with a small diameter can be used. Accordingly, the outer diameter of the glass tube 1 can be reduced, and when the commercially available glass tube 1 is used for manufacturing an ozone generator, the dimensional accuracy of the outer diameter of the glass tube 1 can be improved. In addition, since it is not necessary to rework the glass tube 1 by improving the dimensional accuracy of the glass tube 1, it is possible to prevent an increase in the manufacturing cost of the ozone generator.
[0024]
Further, since the material of the glass tube 1 is borosilicate glass, the ultraviolet light generated in the gap 5 can be almost completely blocked by the glass tube 1, and the glass tube 1 is used as an ultraviolet protection layer of the conductive portion 2. Can be. Thereby, deterioration of the conductive portion 2 due to ultraviolet rays can be suppressed, and the life of the conductive portion 2 can be extended. Further, since it is not necessary to use expensive quartz glass, it is possible to prevent an increase in manufacturing cost of the ozone generator.
[0025]
Further, the method for manufacturing an ozone generator includes an attaching step of attaching a mixed solution containing carbon powder to the inner surface of the glass tube 1 and a heating step of heating and drying the attached mixed solution. In order to make the liquid adhere to the inner surface of the glass tube 1, a normal nozzle for spraying the liquid at normal temperature can be used instead of a special nozzle for metal spraying. Therefore, the outer diameter of the nozzle used in the attaching step can be reduced, and the outer diameter of the glass tube 1 can be reduced. Thereby, when the commercially available glass tube 1 is used for manufacturing the ozone generator, the dimensional accuracy of the outer diameter of the glass tube 1 can be improved. In addition, since it is not necessary to rework the glass tube 1 by improving the dimensional accuracy of the glass tube 1, it is possible to prevent an increase in the manufacturing cost of the ozone generator.
[0026]
In addition, since the mixture applying device 14 has the micro-nozzle 9 capable of spraying the mixture inside the glass tube 1, the outer diameter of the glass tube 1 can be reduced. Therefore, when the commercially available glass tube 1 is used for manufacturing an ozone generator, the dimensional accuracy of the outer diameter of the glass tube 1 can be improved. In addition, since it is not necessary to rework the glass tube 1 by improving the dimensional accuracy of the glass tube 1, it is possible to prevent an increase in the manufacturing cost of the ozone generator.
[0027]
In the above example, the conductive powder contained in the conductive part 2 is a carbon powder, but may be a silver powder or a powder obtained by mixing a carbon powder and a silver powder.
[0028]
In the above example, the operation of the micro nozzle unit 9 is only the reciprocating motion along the axial direction of the glass tube 1, but the micro nozzle unit 9 may be rotated around the axis.
[0029]
In the above example, a constant temperature furnace is used to heat the mixed solution attached to the inner surface of the glass tube 1. However, a belt furnace (continuous furnace) that can be continuously heated by a belt conveyor may be used. .
[0030]
Further, in the above example, the glass tube 1 is not moved in the attaching step. However, as shown in FIG. 5, the glass tube 1 is rotated while rotating the glass tube 1 around the axis of the glass tube 1. The mixture may be sprayed on the inside. In this case, the glass tube 1 has a plurality of rotatable rollers 15 that support the glass tube 1 in contact with the outer surface of the glass tube 1, and hold the end of the glass tube 1 to center the axis of the glass tube 1. And a rotatable chuck portion 16. By doing so, it is possible to prevent the mixed liquid attached to the inner surface of the glass tube 1 from flowing down due to gravity.
[0031]
Embodiment 2 FIG.
FIG. 6 is a side sectional view showing an ozone generator according to Embodiment 2 of the present invention. In the figure, a conductive part 21 which is a metal plating film is adhered to the inner surface of the glass tube 1. Here, the main component of the conductive portion 21 is nickel. On the inner surface of the glass tube 1, irregularities for increasing the adhesion strength of the conductive portion 21 are formed. Other configurations and operations are the same as those of the first embodiment.
[0032]
Next, a method for manufacturing the ozone generator having such a configuration will be described.
First, the inner surface of the glass tube 1 is cleaned (degreasing cleaning) in the order of acetone cleaning, pure water cleaning, and alkaline detergent cleaning. Next, minute irregularities are formed on the degreased inner surface of the glass tube 1 by blasting (for example, sandblasting) (irregularity forming step).
[0033]
Thereafter, after performing acid cleaning and water cleaning, the glass tube 1 is immersed in an aqueous solution of palladium chloride having a concentration of about 0.1% in order to increase the affinity between the inner surface of the glass tube 1 and the conductive portion 2. Thereafter, the glass tube 1 is washed with water and partially masked, and then the glass tube 1 is immersed in a Ni-P plating bath (electroless plating). Thereby, a nickel plating film is formed as a conductive portion 21 on the inner surface of the glass tube 1 (film forming step).
Thus, the high voltage electrode 3 is manufactured (electrode manufacturing process).
After the electrode manufacturing process, an ozone generator is manufactured in the same manner as in the first embodiment.
[0034]
In the ozone generator having such a configuration, since the minute irregularities are formed on the inner surface of the glass tube 1, the adhesion strength of the conductive portion 21 to the inner surface of the glass tube 1 can be increased, and the conductive portion 21 It can be manufactured by electroless plating. Therefore, it is not necessary to insert a nozzle into the inside of the glass tube 1 when manufacturing the conductive portion 21, so that the outer diameter of the glass tube 1 can be reduced, and the commercially available glass tube 1 can be manufactured using an ozone generator. When used, the dimensional accuracy of the outer diameter of the glass tube 1 can be improved. In addition, since it is not necessary to rework the glass tube 1 by improving the dimensional accuracy of the glass tube 1, it is possible to prevent an increase in the manufacturing cost of the ozone generator.
[0035]
Embodiment 3 FIG.
The main component of the conductive part 2 of the ozone generator according to the third embodiment is aluminum powder. Other configurations and operations are the same as those of the first embodiment.
[0036]
Next, a method for manufacturing the ozone generator having such a configuration will be described.
First, an aluminum powder, a binder (resin) and an organic solvent (xylene or toluene) are mixed with each other to prepare a mixed liquid containing aluminum powder (hereinafter, simply referred to as “mixed liquid”). The mixed liquid is adhered to the inner surface of the glass tube 1 (adhering step).
[0037]
Thereafter, the glass tube 1 is conveyed by a conveying device while rotating about the axis of the glass tube 1 so as to prevent the mixture adhered to the inner surface of the glass tube 1 from flowing down, and the same as the supporting device 17 shown in FIG. The glass tube 1 is mounted on the supporting device.
[0038]
After that, the mixture adhered to the inner surface of the glass tube 1 is induction-heated by high frequency to produce the conductive part 2 (heating step).
Thus, the high voltage electrode 3 is manufactured (electrode manufacturing process).
After the electrode manufacturing process, an ozone generator is manufactured in the same manner as in the first embodiment.
[0039]
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an induction heating device used in the heating step according to the third embodiment. In the figure, an induction heating device 31 includes a solenoid-shaped induction heating coil 32, a stage portion 33 supporting the induction heating coil 32 and capable of reciprocating along the axis of the glass tube 1, and an induction heating coil 32. And a heating power supply 34 electrically connected to the power supply. In the heating step, the glass tube 1 having the mixed solution adhered to the inner surface is arranged inside the induction heating coil 32 and is supported by the support device 17 so as to be rotatable around the axis of the glass tube 1.
[0040]
The induction heating coil 32 generates a high frequency by power supply from a heating power supply 34. The induction heating coil 32 is reciprocated along the axis of the glass tube 1 by the reciprocation of the stage 33.
[0041]
In the heating step, the glass tube 1 having the mixed solution adhered to the inner surface is rotated at a constant speed around its axis, and the induction heating coil 32 moves at a constant speed along the axis of the glass tube 1 while generating high frequency. Is done.
[0042]
Here, since the aluminum powder is covered with an aluminum oxide film having a large electric resistance, the conductive portion 2 having conductivity can be manufactured only by volatilizing the volatile components of the organic solvent and the binder of the mixed solution. Can not. For this reason, in the heating step, the mixture is induction-heated at a temperature (about 700 ° C.) at which the aluminum powder can be melted.
On the other hand, the glass tube 1 is disposed inside the induction heating coil 32 in addition to the liquid mixture, so that the glass tube 1 is dielectrically heated by the high frequency from the induction heating coil 32. Since the value of the dielectric loss angle (tan δ) of the glass tube 1 that contributes is small, the calorific value in the glass tube 1 is small, and the temperature rise of the glass tube 1 is small.
[0043]
In the manufacturing method of such an ozone generator, in the heating step, the mixture is induction-heated by high frequency, so that the temperature of the mixture can be increased in a shorter time than batch heating by a constant temperature furnace. Therefore, the thermal effect on the glass tube 1 (for example, the phase separation of the glass and the deterioration of the chemical resistance of the glass) can be reduced, and the dimensional accuracy of the glass tube 1 can be further improved. Further, since the conductive portion 2 can be manufactured in a short time, the ozone generator can be manufactured efficiently, and an increase in manufacturing cost can be prevented.
[0044]
Further, since the conductive powder in the mixed liquid is aluminum powder, the conductivity of the conductive portion 2 can be improved, and the ozone generator can be manufactured at low cost.
[0045]
In the above example, the mixture attached to the inner surface of the glass tube 1 is induction-heated. However, the mixture may be heated from the inside of the glass tube 1 by the flame of a burner or the hot air of a dryer. Even in this case, since the flame of the burner or the hot air of the dryer does not directly hit the glass tube 1, the heat influence on the glass tube 1 can be reduced.
[0046]
In the above example, the liquid mixture adhered to the inner surface of the glass tube 1 is directly heated by induction heating, but a metal cylinder 40 is arranged inside the glass tube 1 as shown in FIG. Then, the mixture may be indirectly heated by induction heating the column 40 with high frequency from the induction heating coil 32. That is, the liquid mixture may be heated from the inside of the glass tube 1 by the radiant heat from the column 40 subjected to the induction heating.
[0047]
Induction heating uses Joule heat generated by an induction current, so if the mixture to be heated has excellent conductivity, the mixture can be heated very efficiently. If it is not good, the effect of heating will be small. However, in this case, even if the mixed liquid to be heated does not have good conductivity, the mixed liquid can be effectively heated by heating the column 40.
[0048]
In addition, in the attaching steps of Embodiments 1 and 3, the glass tube 1 and the micro nozzle portion 9 are arranged horizontally, but as shown in FIG. The glass tube 1 and the micro-nozzle unit 9 may be arranged with the axis of the vertical direction. In this case, a collection tray 35 for collecting the mixed liquid is disposed below the glass tube 1.
[0049]
In this way, the mixed liquid flowing down from the glass tube 1 can be collected by the collecting tray 35, and the collected mixed liquid can be used again in the attaching step. Therefore, the yield of the mixed solution can be improved, and as a result, an increase in the manufacturing cost of the ozone generator can be prevented.
[0050]
Further, when the glass tube 1 is made vertical, the mixture may be poured from above the glass tube 1 toward the inner surface of the glass tube 1 instead of spraying the mixture using the micro nozzle unit 9. By doing so, the ozone generator can be manufactured with a cheaper device.
[0051]
Furthermore, before the attaching step in the first and third embodiments, the inner surface of the glass tube 1 may be subjected to the degreasing cleaning in the second embodiment.
[0052]
In each of the above embodiments, the dielectric tube is the glass tube 1, but may be a ceramic tube.
[0053]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, in the ozone generation device according to the present invention, the first electrode having the conductive portion attached to the first surface of the dielectric and containing the conductive powder as a main component, and the first electrode of the dielectric Since the two surfaces are provided with the second electrodes facing each other with a gap therebetween, the conductive portion can be produced by adhering the conductive powder to the first surface of the dielectric without melting at a high temperature. Therefore, the influence of heat on the dielectric can be reduced, and the dimensional accuracy of the dielectric can be improved. Further, an increase in manufacturing cost can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view showing an ozone generator according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG.
FIG. 3 is a graph showing the wavelength dependence of the light transmittance of quartz glass obtained by melting SiCl ₄ in an oxyhydrogen flame and the light transmittance of borosilicate glass.
FIG. 4 is an explanatory view showing a mixed liquid deposition device used in the deposition step of the method for manufacturing the ozone generation device of FIG. 1;
FIG. 5 is an explanatory view showing another example of the support means for the glass tube shown in FIG.
FIG. 6 is a side sectional view showing an ozone generator according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an induction heating device used in a heating step according to the third embodiment.
FIG. 8 is an explanatory view showing another example of the induction heating device shown in FIG. 7;
9 is a side sectional view showing another example of the state of the glass tube shown in FIG.
[Explanation of symbols]
1 Glass tube (dielectric tube), 2, 21 conductive part, 3 high voltage electrode (first electrode), 4 ground electrode (second electrode), 5 gap, 9 micro nozzle part, 14 mixed liquid deposition device.

Claims

A first electrode having a dielectric having a first surface and a second surface, a conductive portion adhered to the first surface, and having a conductive portion containing a conductive powder as a main component, and facing the second surface via a gap; A second electrode,
An ozone generator characterized in that ozone is generated in the raw material gas in the gap by discharge between the first electrode and the second electrode.

A dielectric having a first surface and a second surface, and a conductive portion attached to the first surface, and irregularities for increasing the adhesion strength of the conductive portion are formed on the first surface. A first electrode, and a second electrode facing the second surface via a gap,
An ozone generator characterized in that ozone is generated in the raw material gas in the gap by discharge between the first electrode and the second electrode.

The ozone generator according to claim 1 or 2, wherein the material of the dielectric is borosilicate glass.

The method has an adhesion step of adhering a liquid mixture containing conductive powder to the inner surface of the dielectric tube, and a heating step of heating the liquid mixture adhered to the inner surface of the dielectric tube to make the liquid mixture a conductive part. A method for manufacturing an ozone generator, comprising an electrode manufacturing step.

The ozone generator according to claim 4, wherein, in the attaching step, the mixture is sprayed inside the dielectric tube while rotating the dielectric tube around an axis of the dielectric tube. Production method.

The method for producing an ozone generator according to claim 4 or 5, wherein in the heating step, the mixture is induction-heated by high frequency.

The method according to claim 6, wherein the conductive powder is an aluminum powder.

A micro-nozzle part capable of spraying a mixed liquid containing a conductive powder inside the dielectric tube, and mixing the liquid mixture onto the inner surface of the dielectric tube by spraying the mixed liquid by the micro-nozzle part An apparatus for manufacturing an ozone generator, comprising: a liquid adhesion device; and a heating device that heats the mixed liquid adhered to the inner surface of the dielectric tube and uses the mixed liquid as a conductive portion.