JP2005053766A

JP2005053766A - オゾン発生装置

Info

Publication number: JP2005053766A
Application number: JP2003418234A
Authority: JP
Inventors: Takeyoshi Eguchi; 武芳江口; Takahisa Suzuki; 孝久鈴木; Kazuhiro Shidara; 和弘設楽; Miyuki Masaki; みゆき正木; Hiroki Murakami; 弘記村上
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2003-07-18
Filing date: 2003-12-16
Publication date: 2005-03-03

Abstract

【課題】オゾン発生性能が良好なオゾン発生装置を提供する。
【解決手段】高電圧電極に接続された誘電体１０と接地電極１７とを放電空間２６を介して対向させ、その放電空間２６に原料ガスを流してオゾンを発生させるオゾン発生装置において、ギャップ構成用リブ１２と接する接地電極１７表面に０．１ｍｍ以下の厚さの硬質皮膜２５を形成したものである。
【選択図】図４

Description

本発明は、オゾン発生装置に関するものである。

従来のオゾン発生装置は、特許文献１に示されるように、琺瑯引きしたアルミニウム電極をスペーサを介して多段に積層したものが提案されているが、誘電体層としての琺瑯層は、一定の厚さと表面の均一性を得ることは困難である。

また、図７に示すように、冷却ジャケット兼電極４０，４０間に、ギャップスペーサ４１、セラミック誘電体板４２、電極板４３を順次積層したオゾン発生装置も知られている。

特開平１１−３１０４０３号公報特許第２９８３１５３号公報

ところで、オゾン発生性能は、放電空間で均一な放電が起こることが重要である。

上述のオゾン発生装置において、接地電極表面は、厚膜誘電体で形成すると冷却性能が悪く、また金属で形成すると放電スパッタによりコンタミネーションが発生する問題がある。

さらに、放電スパッタにより接地電極が削られると、ギャップが不安定となり、放電に偏りが生じるといった問題がある。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、オゾン発生性能が良好なオゾン発生装置を提供することにある。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、誘電体と電極を、放電空間を介して対向させ、その放電空間に原料ガスを流してオゾンを発生させるオゾン発生装置において、ギャップ構成用リブと接する接地電極表面に０．１ｍｍ以下の厚さの硬質皮膜を形成したオゾン発生装置である。

請求項２の発明は、接地電極は、熱伝導率が高い導体金属で形成され、かつ電極表面に硬質皮膜を形成された請求項１記載のオゾン発生装置である。

請求項３の発明は、接地電極材質はアルミニウムであり、硬質皮膜は硬質アルマイトである請求項２記載のオゾン発生装置である。

請求項４の発明は、接地電極には、冷却フィンが設けられる請求項１〜３いずれかに記載のオゾン発生装置である。

請求項５の発明は、接地電極には、水冷ジャケットが設けられる請求項１〜３いずれかに記載のオゾン発生装置である。

本発明によれば、オゾン発生性能が向上するといった優れた効果を発揮するものである。

以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１〜図３は、空冷式のオゾン発生装置を示し、図１は分解組立斜視図、図２は正面断面図、図３は図２のＤ部分の詳細断面図を示している。

図１〜図３において、１０は、薄板ガラス１１からなる誘電体で、その薄板ガラス１１の表面に、後述するスクリーン印刷等によりギャップ構成用リブ１２が形成される。また、誘電体１０の裏面に高電圧電極となるアルミニウムなどの金属膜１３が形成される。

この誘電体１０，１０は、金属膜１３，１３が対向するように設けられ、その間にゴムやバネ材などの衝撃緩衝材１４が設けられる。

金属膜１３には、高電圧を印加するためのリード１５が設けられる。

この衝撃緩衝材１４を挟んで設けた誘電体１０，１０は、上下の接地電極１６，１７に収容される。

上下の接地電極１６，１７には、図１、図２に示すように、誘電体１０，１０を収容する収容室１８と、空気や酸素などの原料ガスを流すための原料ガス供給室１９が形成され、また収容室１８に位置した外側面には、空冷用の冷却フィン２０が多数設けられ、また収容室１８に臨んで、発生したオゾンを排出する原料ガス出口管２１が接続される。

なお、図１では、上部の接地電極１６の収容室１８と原料ガス供給室１９の詳細を示すべく１８０°反転した図も示した。

また、下部の接地電極１７には、誘電体１０、１０に形成した金属膜１３に高電圧を印加するための給電ターミナル２２が原料ガス供給室１９に臨んで、接地電極１７と絶縁されて設けられ、その端子２３にリード１５が接続されるようになっている。さらに下部の接地電極１７に、原料ガス供給室１９に原料ガスを供給する供給口２４が設けられる。

さて、誘電体１０としての薄板ガラス１１は、１ｍｍ以下の厚さで、１２ｃｍ角（１０〜１５ｃｍ角）に形成され、その表面にギャップ構成用リブ１２がスクリーン印刷により形成される。

このギャップ構成用リブ１２の印刷は、０．３ｍｍの薄板ガラス１１にＰＤＰ（プラズマディスプレイ）で用いられているペーストを、幅０．５ｍｍ以下の０．４ｍｍで印刷し、リブ高さが２００μｍの高さになるように印刷した後、焼成を行って形成する。これにより、精度は、リブ高さ（放電ギャップ）２００μｍに対して±１０μｍ以下の精度に保つことができる。

このギャップ構成用リブ１２は、図示のように、薄板ガラス１１の中心から放射状になるように形成し、原料ガスが、薄板ガラス１１の周囲からギャップ構成用リブ１２間を通って、中央に集まり、原料ガス出口管２１に流れるようにされる。

ギャップ構成用リブ１２の形成は、スクリーン印刷の他に、プレス法によっても、或いはエッチングにより形成するようにしてもよい。

また、接地電極１６，１７の収容室１８のギャップ構成用リブ１２と接する電極表面には、耐スパッタを目的に０．１ｍｍ以下の厚さの硬質皮膜２５が形成され、その硬質皮膜２５と薄板ガラス１１間に放電空間２６が形成される。

ここで図４に、図１の要部断面図を示す。

図４に示すように、接地電極１７の表面に厚さ０．１ｍｍ以下の硬質皮膜２５が形成され、硬質皮膜２５に対向するよう誘電体板である薄板ガラス１１が設けられ、薄板ガラス１１は、薄板ガラス１１と一体または別体のギャップ構成用リブ１２で保持されている。ギャップ構成用リブ１２よって形成された硬質皮膜２５と薄板ガラス１１間のギャップは放電空間２６となる。薄板ガラス１１の放電空間２６とは反対側の面上には、高電圧電極として金属膜１３が形成されている。高電圧源５０は接地電極１７と金属膜１３間に電圧印加されるよう接続されている。

本実施の形態では、接地電極１７は熱伝導率の高い導体金属で形成され、その導体金属にアルミニウムを用いた。また、硬質皮膜２５は硬質アルマイトで形成され、その厚さは２０〜３０μｍ程度とした。

次に本発明の作用を説明する。

誘電体１０の裏面の金属膜１３にターミナル２３から高電圧を印加し、上下の接地電極１６，１７を接地した状態で、供給口２４から酸素、空気、酸素フッ化空気などの原料ガスを原料ガス供給室１９に供給する。原料ガスは、収容室１８から薄板ガラス１１と硬質皮膜２５間で形成される放電空間２６に入り、すなわち、薄板ガラス１１の外周からギャップ構成用リブ１２にて中心に向かうように流れ、そこでオゾン化されて原料ガス出口管２１から排出される。

この放電空間２６では、薄板ガラス１１が１ｍｍ以下と薄く、放電空間２６のギャップも２００μｍで均一であり、沿面放電と無声放電が同時に起こり、また冷却性能が高いため、オゾン発生性能を高くすることが可能となる。

硬質アルマイトで形成した硬質皮膜２５は多孔質であり、膜厚を０．１ｍｍ以下と薄く形成することで、低電圧印加下では誘電体となるが、放電時における高電圧印加下では絶縁破壊が起こり導電性の高い膜となる。よって、硬質皮膜２５に高電圧を印加されても、電極としての機能を果たす。

また、硬質皮膜２５を薄く形成し、接地電極１７を熱伝導性の高いアルミニウムで形成することで、硬質皮膜２５、接地電極１７共に、放電によって発生した熱を外部に通しやすくなり、電気特性を損なうことなく効率的に放電空間２６の冷却を行うことができる。よって、放電空間２６が冷却されることで、オゾンの発生効率を高くすることができる。

さらに、硬質皮膜２５は、硬度が高く、放電スパッタによって硬質皮膜２５が削られることはない。よって、硬質皮膜２５が接地電極１７の金属面を覆っているため、接地電極１７は放電スパッタから保護される。

接地電極１７の放電空間２６側表面が保護されるため、放電空間２６の距離（薄板ガラス１１と硬質皮膜２５との距離）が変わらず、放電効率が安定する。また、放電により接地電極１７がスパッタされることがないため、金属のコンタミネーションの発生を防止できる。

図５、図６は、本発明の他の実施の形態を示したもので、水冷により接地電極１６，１７を冷却する形態を示したものである。

先ず、誘電体１０として、薄板ガラス１１にギャップ構成用リブ１２がスクリーン印刷により形成され、その裏面にアルミニウムの金属膜１３が形成され、衝撃緩衝材１４を挟むように設けられる。

接地電極１６、１７は、誘電体１０，１０を収容する収容室１８の外側に水冷室２７が形成され、接地電極１６，１７に水冷室２７を閉じる蓋体２８が設けられ、さらにその蓋体２８に冷却水を給排する給排水管２９が接続されて水冷ジャケット３０が構成される。

蓋体２８と接地電極１６，１７間にはシールリング３１が設けられ、また蓋体２８に迂回した冷却水路を形成するための仕切板３２が設けられる。さらに、蓋体２８と接地電極１６，１７には、原料ガス出口管２１を挿通するボス部３３が形成される。

この図５，図６の形態においては、接地電極１６，１７を水冷ジャケット３０にて冷却するため、より冷却性能が高くなり、オゾン発生性能をさらに高めることができる。

本発明の一実施の形態を示す分解組立斜視図である。図１の正面断面図である。図２の要部詳細断面図である。図１の要部断面図である。本発明の他の実施の形態を示す分解組立斜視図である。図５の正面断面図である。従来例を示す図である。

符号の説明

１０誘電体
１２ギャップ構成用リブ
１３金属膜
１６，１７接地電極
２５硬質皮膜
２６放電空間

Claims

高電圧電極に接続された誘電体と接地電極とを放電空間を介して対向させ、その放電空間に原料ガスを流してオゾンを発生させるオゾン発生装置において、ギャップ構成用リブと接する接地電極表面に０．１ｍｍ以下の厚さの硬質皮膜を形成したことを特徴とするオゾン発生装置。
上記接地電極は、熱伝導率が高い導体金属で形成され、かつ電極表面に硬質皮膜を形成した請求項１記載のオゾン発生装置。
上記接地電極はアルミニウムで形成され、上記硬質皮膜は硬質アルマイトで形成された請求項２記載のオゾン発生装置。
上記接地電極には、冷却フィンが設けられる請求項１〜３いずれかに記載のオゾン発生装置。
上記接地電極には、水冷ジャケットが設けられる請求項１〜３いずれかに記載のオゾン発生装置。