JP2017141121A - Ozone generator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、オゾン発生装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to an ozone generator.
従来、誘導体で構成された筒状の誘導体部材と、誘導体部材の内周面に設けられた電極と、誘導体部材との間に放電ギャップを空けて誘導体部材を覆った電極とを備えたオゾン発生装置がある。このオゾン発生装置では、誘電体部材側の第二電極と、誘電体部材を囲む第一電極との間に誘電体バリア放電(無声放電)を行い、第一電極と誘電体部材との間を通過する原料ガスからオゾンを発生させる。 Conventionally, ozone generation comprising a cylindrical derivative member made of a derivative, an electrode provided on the inner peripheral surface of the derivative member, and an electrode covering the derivative member with a discharge gap between the derivative member and the electrode There is a device. In this ozone generator, dielectric barrier discharge (silent discharge) is performed between the second electrode on the dielectric member side and the first electrode surrounding the dielectric member, and the gap between the first electrode and the dielectric member is performed. Ozone is generated from the passing raw material gas.
この種のオゾン発生装置の場合、無声放電の際に生じた熱によって原料ガスの温度が上昇し、それに伴い放電ギャップの温度が上昇する。放電ギャップの温度が高くなるほど、単位電力あたりのオゾン発生量(オゾン収率)が低下する。そのため、冷却媒体、例えば冷却水をオゾン発生装置の内部に循環させて放電ギャップの温度を低下させるものがある。 In the case of this type of ozone generator, the temperature of the source gas rises due to the heat generated during silent discharge, and the temperature of the discharge gap rises accordingly. The ozone generation amount (ozone yield) per unit power decreases as the discharge gap temperature increases. For this reason, there is a cooling medium such as cooling water that circulates inside the ozone generator to lower the temperature of the discharge gap.
オゾン発生装置における放電ギャップの冷却をより効率的に行うことができれば、オゾン収率の低下が軽減され有用である。 If cooling of the discharge gap in the ozone generator can be performed more efficiently, the decrease in ozone yield is reduced, which is useful.
実施形態にかかるオゾン発生装置は、容器と、一対の端板と、冷媒供給部と、冷媒排出部と、第一電極と、第二電極と、仕切り板と、を備える。容器は内壁を備え、第一方向に軸方向を有する。一対の端板は、容器の内部に第一方向に間隔を空けて設けられる。冷媒供給部は、容器に形成されて、一対の端板と内壁とで囲まれた領域に冷却媒体を供給する。冷媒排出部は、冷媒供給部に対して容器の第一方向の異なる位置に形成され、領域から冷却媒体を排出する。第一電極は、筒状に形成され、一対の端板に両端部が固定されて領域内に支持される。第一電極は、複数個形成される。第二電極は、それぞれの第一電極の内壁面との間に放電ギャップを空けた状態で誘電体を介して配置される。仕切り板は、一対の端板の間で当該端板と間隔を空けて冷媒排出部より冷媒供給部に近い位置に配置される。この仕切り板は、第一方向と交差する第二方向において複数の第一電極を貫通させた状態で領域の一部を遮るとともに冷媒供給部を含む第一領域と冷媒排出部を含む第二領域とに分ける。 The ozone generator according to the embodiment includes a container, a pair of end plates, a refrigerant supply unit, a refrigerant discharge unit, a first electrode, a second electrode, and a partition plate. The container includes an inner wall and has an axial direction in a first direction. The pair of end plates are provided in the container with an interval in the first direction. The refrigerant supply unit is formed in the container and supplies the cooling medium to a region surrounded by the pair of end plates and the inner wall. The refrigerant discharge part is formed at a different position in the first direction of the container with respect to the refrigerant supply part, and discharges the cooling medium from the region. The first electrode is formed in a cylindrical shape, and both ends are fixed to a pair of end plates and supported in the region. A plurality of first electrodes are formed. The second electrode is disposed via a dielectric in a state where a discharge gap is left between the inner wall surface of each first electrode. The partition plate is disposed at a position closer to the refrigerant supply unit than the refrigerant discharge unit with a gap between the end plate between the pair of end plates. The partition plate blocks a part of the region in a state where the plurality of first electrodes are penetrated in the second direction intersecting the first direction, and includes a first region including the refrigerant supply unit and a second region including the refrigerant discharge unit. And divide into
以下の例示的な実施形態や変形例には、同様の構成要素が含まれている。よって、以下では、同様の構成要素には共通の符号が付されるとともに、重複する説明が省略される場合がある。 Similar components are included in the following exemplary embodiments and modifications. Therefore, in the following, common constituent elements are denoted by common reference numerals, and redundant description may be omitted.
本実施形態において、一例として図1に示すようなオゾン発生装置10は、容器12と、この容器12に収容され、誘電体バリア放電(無声放電)により原料ガスからオゾンを発生させるオゾン発生部14と、を備えている。原料ガスは、酸素を含むものであり、例えば、乾燥空気や酸素ガスなどである。
In this embodiment, as an example, an
容器12は、内壁を備え、第一方向Oに軸方向を有する。一例として、円筒状(筒状)の筒部12aと、筒部12aの軸方向(長手方向)の両端部に設けられた端壁部12b,12cと、を有している。本実施形態では、一例として、端壁部12cは、筒部12aに対して開閉可能に構成されて、内部に収容したオゾン発生部14のメンテナンスを行う場合に開閉することができる。また、一例として、筒部12aには、オゾン生成の際の原料となる原料ガスが流入するガス入口12dと、オゾン発生部14で発生したオゾンを排出するガス出口12eと、が設けられている。また、一例として、筒部12aには、オゾン発生部14(オゾン発生装置10)を冷却するための冷却媒体(冷媒)を容器12内部に供給する冷媒供給部12fと、冷却媒体を排出する冷媒排出部12gと、が設けられている。容器12は、一例として、ステンレス鋼によって構成される。また、冷却媒体としては、例えば、冷却水や冷却油が利用できる。
The
オゾン発生部14は、一例として、図1、図2に示すように、複数の誘電体部材16(第二電極)と、誘電体部材16を内挿した筒状の第一電極18(金属電極)と、を有している。つまり、第一電極と第二電極は、放電ギャップを空けた状態で配置されている。
As an example, as shown in FIGS. 1 and 2, the
誘電体部材16は、円筒状(筒状)の一端部が閉じられ他端部が開放されるように形成されている。誘電体部材16は、相互に所定の間隔を空けて容器12内に複数本が平行に配置されている。図1の場合、図示の簡略化のため、4個の誘電体部材16のみ示してある。なお、誘電体部材16の中心軸は、容器12の筒部12aの中心軸と平行となっている。
The
誘電体部材16は、さらに、外面を形成する誘電体ケース20と、誘電体ケース20の内面に設けられた電極被膜層22(第二電極)と、を有している。誘電体ケース20は、一例として、円筒状の筒部20aと、筒部20aの一端部をなす壁部20bと、を有している。誘電体ケース20を構成する誘電体としては、例えば、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、高ケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラス等のガラスや、セラミックス等から選択される。
The
電極被膜層22(第二電極)は、導電性材料によって構成されている。電極被膜層22は、例えば、筒部20aの内周面20cを含む誘電体ケース20の内面に設けられている。電極被膜層22は、誘電体ケース20の内面に対して、導電性材料の、スパッタリング、溶射、蒸着、無電解めっき、電解めっき、塗布などによって形成される。電極被膜層22の導電性材料としては、例えば、金や銀、銅、ステンレス、クロム、錫、亜鉛、ニッケルカーボン等から選択される。
The electrode coating layer 22 (second electrode) is made of a conductive material. The
電極被膜層22は、ヒューズ24を介して、電源26(図1参照)に電気的に接続されている。ヒューズ24は、規定以上の電流が流れたときに、電源26と電極被膜層22との間の電気的接続を遮断する。ヒューズ24は、一例として、外形が円柱状(棒状)を呈しており、一端部24aとこの一端部24aの反対側の他端部24bと、を有している。また、ヒューズ24は、一対の端子24c,24dを有している。一方の端子24cは、一端部24aに設けられ、他方の端子24dは、他端部24bに設けられている。ヒューズ24は、誘電体部材16(誘電体ケース20)に挿入されているとともに、一部が誘電体部材16から突出している。本実施形態では、一例として、端子24cの少なくとも一部が、誘電体部材16の内部に位置し、端子24dの少なくとも一部が、誘電体部材16の外部に位置している。他の実施形態では、ヒューズ24が、完全に誘電体部材16の内部に位置されてもよい。端子24cは、導電性の接続部28を介して、電極被膜層22に電気的に接続されている。接続部28は、一または複数の部材によって構成することができる。本実施形態では、一例として、接続部28は、端子24cに結合された金属製の給電子と、この給電子と電極被膜層22との間に介在したステンレス鋼ウール材(クッション材)と、を有している。一方、端子24dは、配線30を介して、電源26に電気的に接続されている。端子24dには、一例として、雌ねじ24e(結合部)が設けられ、雄ねじ24f(締結部材)との螺合によって配線30と接続されている。また、ヒューズ24と誘電体ケース20との間には、ヒューズ24と誘電体ケース20との間の距離を所定の距離に保つように、ヒューズ24を保持するためのヒューズホルダ32が介在している。電極被膜層22は、電源26から電力(高圧電力)が供給され、高電位側電極として機能する。なお、実施形態では、電極被膜層22を含む誘電体部材16を第二電極と称する場合がある。また、電極被膜層22を第二電極と称する場合がある。
The
第一電極18(金属電極)は、各誘電体部材16(電極被膜層22、第二電極)毎に設けられて、容器12内に収容されている。第一電極18は、一例として、両端部が開放された円筒状(筒状)である。第一電極18の内部には、誘電体部材16が挿入されており、第一電極18は、筒部20aの外周面20dに面している。第一電極18と誘電体部材16(筒部20a)との間には、両者の位置関係を保持するためのスペーサ34が介在しており、第一電極18と誘電体部材16とは同軸上に位置している。また、第一電極18の内周面18aと誘電体部材16の筒部20aの外周面20dとの間の空間は、所定間隔の隙間からなる放電ギャップ36が設けられている。すなわち、第一電極18は、筒部20aの外周面20dとの間に放電ギャップ36を空けた状態で筒部20aの外周面20dを覆っている。換言すれば、誘電体部材16は、それぞれの第一電極18の筒状の内周面18a(内壁面)との間に所定の放電ギャップ36を空けた状態で配置されて、内部に第二電極が設けられている。第一電極18は、一例として、ステンレス鋼によって構成されている。
The first electrode 18 (metal electrode) is provided for each dielectric member 16 (
各第一電極18の一端部は、端板38によって相互に結合されることで一体化され、各第一電極18の他端部は、端板40によって相互に結合されることで一体化されている。複数の第一電極18と端板38,40とは、一体化されて、金属電極集合体42を構成している。金属電極集合体42は、接地されており、第一電極18は、低電位側電極として機能する。
One end of each
本実施形態では、一例として、金属電極集合体42には、冷媒通路44が設けられている。冷媒通路44は、一例として、第一電極18の外周面18bや端板38,40の相互の対向面等によって規定されている。すなわち、容器12の内部で当該容器12の軸方向である第一方向O(図1参照)に間隔を空けて設けられた一対の端板38,40と、容器12の筒部12aの内壁とで囲まれた領域を冷媒通路44として規定している。冷媒通路44は、図1に示すように冷媒供給部12fと冷媒排出部12gへと連通しており、冷媒供給部12fから流入した冷却媒体(以下、冷却水を例示する)は、冷媒通路44を通って、冷媒排出部12gから流出する。本実施形態の場合、冷媒排出部12gは、冷媒供給部12fに対して、第一方向Oに所定距離ずれた位置(異なる位置)に形成されている。すなわち、冷媒供給部12fと冷媒排出部12gは、冷却水が容器12の内部を広範囲に通過し易い配置になっている。このように、複数の第一電極18は、一対の端板38,40に両端部が固定されて領域(冷媒通路44)を貫通するように支持され、第一電極18内部に存在するガス(原料ガス等)と冷却水との間で熱交換ができるように構成されている。
In the present embodiment, as an example, the
上記構成において、ガス入口12dから容器12内に供給された原料ガスは、誘電体ケース20と第一電極18との間の放電ギャップ36を流れる。この際、オゾン発生装置10では、電極被膜層22(誘電体部材16)と第一電極18との間に、電源26から交流電圧をヒューズ24および接続部28を介して印加し、放電ギャップ36内に誘電体バリア放電を発生させて、該放電ギャップ36内を通過する原料ガスからオゾンを発生させる。発生したオゾンを含むガスは、ガス出口12eから流出する。また、この際、冷媒供給部12fから冷媒通路44に供給された冷却水が冷媒通路44を通って冷媒排出部12gから流出する。この冷却水によって、誘電体バリア放電で発生する熱が冷却される。
In the above configuration, the source gas supplied from the
オゾン発生部14における温度分布は、第一電極18(誘電体部材16)の数や形状、冷媒供給部12fや冷媒排出部12gの位置によって設計段階で概ねシミュレーションできる。図3は、容器12に対して冷媒供給部12fと冷媒排出部12gとが対角位置に配置された金属電極集合体42(オゾン発生部14)でオゾンを発生させた場合の温度分布の一例を示す。容器12の内部で第一方向O(図1参照)に間隔を空けて設けられた一対の端板38,40と容器12の内壁とで囲まれた領域(冷媒通路44)に複数の第一電極18が第一方向Oに軸方向を向けて配置されている。したがって、金属電極集合体42の断面は、それぞれの第一電極18の断面(円形の開口)が密集的に配置されたようになっている。このような構造の場合、冷媒供給部12fから供給される冷却水は、例えば、第一電極18の集合体の周囲面と容器12の内周面との間(外周域)を通過し易い。また、別の通過ルートとしては、冷却水が冷媒供給部12fの周辺部分に広がるものの、そこから外周域に抜けて冷媒排出部12gに移動してしまう場合がある。このように冷却水の通過ルートが偏ってしまう場合、例えば、図3に示すような温度分布を生じてしまう場合がある。図3に示すような構造の金属電極集合体42の場合、一例として領域Aが32℃温度帯、領域Bが34℃温度帯、領域Cが38℃温度帯、領域Dが42℃温度帯となっている。この例の場合、冷媒供給部12fから供給された冷却水は、外周域を通過する経路と図中右斜め上方に向かう経路で流れやすくなっていることが観察される。その結果、冷媒供給部12fの直上方向に高温の領域C,Dが形成されている。つまり、この周辺で原料ガスの温度が高くなりやすく、オゾン収率が低下し、オゾン発生部14全体としての効率も低下することとなる。
The temperature distribution in the
そこで、本実施形態では、図1に示すように、冷媒供給部12fから供給された冷却水の流通経路を冷却に適したルートに調整(導引)する仕切り板46を冷媒通路44の内部に設けている。図4は、仕切り板46の平面図である。仕切り板46は、例えば、ステンレス鋼等の金属板や樹脂板等で形成することができる。仕切り板46は、円筒状の容器12の内部空間で、当該容器12の直径方向の約半分を覆うような略台形形状であり、下底(短辺)の略中央部に形成された固定孔46aおよび上底(長辺)の両端部に形成された固定孔46aが容器12の内壁面12hに形成された仕切り板サポート48にボルト等の締結部材によって強固に固定されている。仕切り板サポート48は、固定孔46aに対応して例えば3カ所に形成され、固定した仕切り板46が移動しないように内壁面12hに例えば溶接等の接合手段によって固定されている。仕切り板46には、金属電極集合体42を構成する複数の第一電極18をそれぞれ挿通するための挿通孔50が複数形成されている。挿通孔50の口径は、第一電極18の直径と同等または僅かに大径であることが望ましい。例えば、挿通孔50の口径d1は、第一電極18の外径を外径d0とする場合、d1は、1.05d0から1.2d0の範囲とすることが望ましい。このような口径d1とすることにより、複数が密集配置された第一電極18のそれぞれを容易に挿通孔50に挿入することが可能となり、組立効率の向上やメンテナンス時の交換容易性を向上することができる。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, a
図5は、仕切り板46の挿通孔50に、金属電極集合体42を構成する第一電極18を挿通させた状態の仕切り板46の固定位置を説明する斜視図である。仕切り板46は、図1に示されるように、一対の端板38,40の間で当該端板38,40と間隔を空けて冷媒排出部12gより冷媒供給部12fに近い位置に配置されている。また、仕切り板46は、第一方向O(図1参照)と交差する第二方向において複数の第一電極18を貫通させた状態で冷媒通路44の一部を遮るとともに、冷媒供給部12fを含む第一領域Mと冷媒排出部12gを含む第二領域Nとに分けている(図1参照)。なお、第二方向は、第一方向Oと直交する方向のみならず、第一方向Oに対して傾いた方向も含む。また、図5の場合、仕切り板46の位置および挿通孔50の存在を理解し易くするために、金属電極集合体42を構成する第一電極18の一部および端板38、容器12の内壁面12h等の図示を省略している。図5に示すように、仕切り板46の挿通孔50が第一電極18を貫通させた状態で配置されることにより、金属電極集合体42に形成された冷媒通路44の一部を遮り、冷媒通路44を通過する冷却水の移動方向を調整(導引)することができる。例えば、冷媒供給部12fから流入した冷却水は、前述したように金属電極集合体42と、容器12の内壁面12hに沿って流れ易いが、仕切り板46によりその流れの一部が遮られ、仕切り板46の冷媒供給部12f側の面に沿って上方に流れ易くなる。同様に、冷媒供給部12fの周辺で、金属電極集合体42の内部に一旦流れ込んだ冷却水の一部が遮られ、仕切り板46の冷媒供給部12f側の面に沿って上方に流れ易くなる。つまり、図3における高温域(領域D、42℃温度帯)に向かいより多くの冷却水を導くことができる。その結果、図3における高温域である領域D、またその周縁の領域Cや領域B等も、仕切り板46が存在しない場合に比べて効果的に冷却することができる。すなわち、原料ガスの冷却を効率的に行うことが可能になり、オゾン発生部14におけるオゾン収率を改善することができる。
FIG. 5 is a perspective view illustrating a fixing position of the
図6は、仕切り板46の大きさの一例を説明するための説明図である。前述したように仕切り板46は、円筒状の容器12の内部空間で、当該容器12の直径D0の約半分を覆うことが望ましい。例えば、第一方向Oと直交する方向において、領域(容器12の内部空間、冷媒通路44)の半分以下の部分を遮るように配置されることが望ましい。より具体的には、容器12の直径をD0とした場合、容器12の断面上の中心ラインGから仕切り板46の上端側(容器12の内壁面12hから遠い容器12の中心側)の挿通孔50の中心までの距離L1が、例えば0.2D0と同等となるように仕切り板46が形成されることが望ましい。
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining an example of the size of the
図7は、第一方向Oにおける仕切り板46の配置位置の一例を説明するための説明図である。仕切り板46は、冷媒排出部12gより冷媒供給部12fに近い位置に配置されている。具体的には、第一方向Oにおける冷媒供給部12fと冷媒排出部12gとの離間距離をL2とした場合、仕切り板サポート48に固定される仕切り板46と、冷媒供給部12fとの距離L3は0.25L2から0.3L2の範囲とすることが望ましい。
FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining an example of an arrangement position of the
容器12の冷媒供給部12fに近い側に固定孔46aを介して仕切り板サポート48に固定される仕切り板46の遮蔽高さを上述したように決めることにより、冷媒供給部12fから供給された冷却水を図6の上方向(高温の領域D)に効率的に導引することができる。また、第一方向Oにおける仕切り板46と冷媒供給部12fとの距離を規定することにより、供給直後で十分に低温の冷却水を高温の領域Dに導引することができる。その結果、オゾン発生部14の高温領域の原料ガスを効率的に冷却することができる。
The cooling supplied from the
なお、図6に示すように、仕切り板46には隙間Sが形成されているため、容器12の内壁面12hと第一電極18(金属電極集合体42)との間に存在する冷媒通路44を完全に閉塞することがない。仕切り板46により流動方向が変えられた冷却水は、冷媒供給部12fから見て仕切り板46の裏側の領域(第二領域)にも十分な量の冷却水を効率的に供給することができる。
As shown in FIG. 6, since a gap S is formed in the
冷媒供給部12fから供給され、仕切り板46により冷媒供給部12f側の第一領域Mの上方に導引された冷却水は、仕切り板46の上方域を通過し誘電体バリア放電(無声放電)により発生した熱を吸熱しながら冷媒排出部12gに向かい排出される。また、冷媒供給部12fから供給され、仕切り板46の側方の隙間Sを通過して冷媒排出部12g側の第二領域Nに流入した冷却水は、第2領域Nで誘電体バリア放電(無声放電)により発生した熱を吸熱しながら冷媒排出部12gに向かい排出される。なお、第一電極18の外面と挿通孔50との間に形成された隙間からも冷却水は第2領域Nに流れ込む。その結果、仕切り板46の裏面側の第2領域Nの第一電極18の部分にも効率的に冷却水が流れ込み、各第一電極18の冷却を仕切り板46が存在しない場合に比べて効果的に行うことができる。
The cooling water supplied from the
このように、仕切り板46を金属電極集合体42(容器12)の温度分布に基づいて適切な位置に配置することで、オゾン発生部14(原料ガス)を効率的に冷却して、オゾン収率を向上することができる。
Thus, by arranging the
図8、図9は、オゾン発生装置10に適用する他の形状の仕切り板52の例を説明する説明図である。仕切り板52も上述した仕切り板46と同様に、ステンレス鋼等の金属板や樹脂板等で形成することができる。仕切り板52は、略T字形状に形成されている。すなわち、容器12の内部領域(冷媒通路44)の中心側が第一幅に形成され、中心側から遠い部分が第一幅より狭い第二幅で形成されている。具体的には、図8に示す例の場合、仕切り板52の2本の腕状部分52aには、例えば容器12の直径D0と平行な方向に配列された第一電極18が一列だけ挿通可能となるように挿通孔50が形成されている。
FIG. 8 and FIG. 9 are explanatory views for explaining examples of the
また、仕切り板52の中央部分には、胴部分52bが連設されている。胴部分52bの腕状部分52aと平行な方向の幅L4は、円筒状の容器12の直径をD0とした場合、例えばL4は0.2D0とすることができる。また、仕切り板52は、円筒状の容器12の内部空間で、当該容器12の直径D0の約半分を覆うことが望ましい。例えば、第一方向Oと直交する方向において領域(容器12の内部空間、冷媒通路44)の半分以下の部分を遮るように配置されることが望ましい。より具体的には、容器12の直径をD0とした場合、容器12の断面上の中心ラインGから仕切り板52の上端側(容器12の内壁面12hから遠い容器12の中心側)の挿通孔50の中心までの距離L1が、例えば0.2D0と同等となるように仕切り板52が形成されることが望ましい。
In addition, a
このように、仕切り板52の形状を略T字形状とすることにより、冷媒供給部12fから供給された冷却水を胴部分52bによって図3に示す高温の領域Dに導引し易くなる。また、胴部分52bの左右に隙間Sを大きく確保することができるため、仕切り板52の裏面側の第二領域N(図1参照)に、仕切り板46の場合より多くの冷却水を供給することができる。その結果、第二領域Nにおける冷却もより効率的に行うことができる。その結果、オゾン発生部14の高温領域をより効率的に冷却することができる。また、略T字形状の仕切り板52とすることで材料費の低減や挿通孔50の加工コストの低減に寄与できる。
Thus, by making the shape of the
なお、腕状部分52aの両端部には、固定孔52cが形成されている。また、胴部分52bの端部にも固定孔52cが形成されている。各固定孔52cは、図9に示されるように、容器12の内壁面12hに形成された仕切り板サポート48に仕切り板46と同様に固定される。なお、図8の例では、腕状部分52aの幅を挿通孔50が一列だけ形成できる幅とした場合を示したが、腕状部分52aの幅、すなわち挿通孔50の配列数は、例えば仕切り板52を配置するオゾン発生装置10の温度分布に応じて適宜変更可能であり、冷却水の導引パターンを変更することも可能である。この場合も、効率的な冷却水の導引が可能となり、上述と同様の効果を得ることができる。
Note that fixing
図10、図11は、オゾン発生装置10に適用する他の形状の仕切り板54の例を説明する説明図である。仕切り板54は、上述した仕切り板52の変形例である。仕切り板54は、仕切り板52と同様に、ステンレス鋼等の金属板や樹脂板等で形成することができる。仕切り板54もまた、略T字形状に形成されている。すなわち、容器12の内部領域(冷媒通路44)の中心側が第一幅に形成され、中心側から遠い部分が第一幅より狭い第二幅で形成されている。図10に示す例の場合、仕切り板54の腕状部分54aは、円筒状の容器12の直径D0と平行な方向に延設されて、複数の第一電極18が例えば一列だけ挿通可能となるように長孔部56が形成されている。
FIGS. 10 and 11 are explanatory diagrams for explaining examples of the
また、仕切り板54の中央部分には、胴部分54bが連設されている。胴部分54bにも複数の第一電極18が例えば一列ずつ挿通可能となるように複数の長孔部56が形成されている。胴部分54bの腕状部分54aと平行な方向の幅L4は、円筒状の容器12の直径をD0とした場合、例えば0.2D0と同等とすることができる。また、仕切り板54は、円筒状の容器12の内部空間で、当該容器12の直径D0の約半分を覆うことが望ましい。例えば、第一方向Oと直交する方向において領域(容器12の内部空間、冷媒通路44)の半分以下の部分を遮るように配置されることが望ましい。より具体的には、容器12の直径をD0とした場合、容器12の断面上の中心ラインGから仕切り板54の上端側(容器12の内壁面12hから遠い容器12の中心側)の長孔部56の短手方向の中心までの距離L1が、例えば0.2D0と同等となるように仕切り板54が形成されることが望ましい。
In addition, a
このように、仕切り板54の形状を略T字形状とすることにより、冷媒供給部12fから供給された冷却水を胴部分54bによって図3に示す高温の領域Dに導引し易くなる。また、胴部分54bの左右に隙間Sを大きく確保することができるため、仕切り板54の裏面側の第二領域N(図1参照)に、仕切り板46の場合より多くの冷却水を供給することができる。その結果、第二領域Nにおける冷却をより効率的に行うことができる。その結果、オゾン発生部14の高温領域をより効率的に冷却することができる。また、略T字形状の仕切り板54とすることで材料費の低減に寄与できる。また、第一電極18の挿通を挿通孔50に代えて長孔部56で行うことにより、長孔部56の加工を挿通孔50の加工より容易に低コストで行うことができる。その結果、コストの低減に寄与できる。また、複数の第一電極18を長孔部56に一括挿入できるため組立容易性を向上することができる。また、長孔部56を採用することにより第一電極18の外周面との間の隙間が挿通孔50を採用する場合に比べて大きくなる。その結果、長孔部56と第一電極18との隙間を介して、冷却水が第一領域Mから第二領域Nに流れ易くなる。その結果、胴部分54bによる高温の領域Dに対する冷却水の導引と第二領域Nへの冷却水の供給とをバランスよく行うことが可能となり、オゾン発生部14のオゾン収率の向上に寄与できる。
Thus, by making the shape of the
なお、腕状部分54aの両端部には、固定孔54cが形成されている。また、胴部分54bの端部にも固定孔54cが形成されている。各固定孔54cは、図11に示されるように、容器12の内壁面12hに形成された仕切り板サポート48に仕切り板52と同様に固定される。なお、図10の例では、腕状部分54aの幅を長孔部56が一本だけ形成できる幅とした場合を示したが、腕状部分54aの幅、すなわち長孔部56の配列数は、例えば仕切り板54を配置するオゾン発生装置10の温度分布に応じて適宜変更可能であり、冷却水の導引パターンを変更してもよい。この場合も、効率的な冷却水の導引が可能となり、上述と同様の効果を得ることができる。
Note that fixing
以上、本発明の実施形態や変形例を例示したが、上記実施形態や変形例はあくまで一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態や変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、各実施形態や変形例の構成は、部分的に入れ替えて実施することも可能である。 As mentioned above, although embodiment and the modification of this invention were illustrated, the said embodiment and modification are an example to the last, Comprising: It is not intending limiting the range of invention. These embodiments and modifications can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, combinations, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof. In addition, the configurations of the respective embodiments and modifications can be partially exchanged.
上述した実施形態では、冷媒供給部12fと冷媒排出部12gが容器12の対角位置に配置された例を示したが、冷媒供給部12fと冷媒排出部12gとは、第一方向Oにずれた位置に配置されればよく、例えば、冷媒供給部12fと冷媒排出部12gとが、容器12の筒部12aの対角位置以外に設けられてもよい。
In the above-described embodiment, an example in which the
また、上述した実施形態では、仕切り板46,52,54を第一方向Oに対して直交する方向に延びるように配置する例を示した。別の実施形態においては、仕切り板46,52,54は傾いて配置されてもよい。例えば、冷媒供給部12fから冷媒排出部12gに向かい傾いた姿勢としてもよい。この場合、冷媒供給部12fから供給された冷却水を冷媒供給部12fの上方に導引するとともに、冷媒排出部12gに向けて流れ易くすることができる。その結果、冷媒通路44内で熱交換を行い温度が上昇した冷却水が滞留し難くなり、冷却効率を向上させることができる。
Further, in the above-described embodiment, the example in which the
また、誘電体バリア放電(無声放電)時の発熱によるオゾン発生装置10内の温度分布は、誘電体部材16(第一電極18)の配置形態や配置数、冷媒供給部12fおよび冷媒排出部12gの形成位置や離間間隔、冷却水の供給量や流速等によって変化し、高温領域の位置も変化する。そこで、オゾン発生装置10の設計段階で、仕切り板46,52,54を備えないオゾン発生装置10の温度分布のシミュレーション(図3参照)を行い、高温領域を特定して、仕切り板46,52,54の設置位置や設置姿勢を決定した上で、高温の領域に効率的に冷却水が導引できるようすることが望ましい。
In addition, the temperature distribution in the
また、オゾン発生装置10の運転状況(例えば連続運転時間や運転場所の外部環境)によって、容器12内部の温度分布が変化する場合がある。このような場合、仕切り板サポート48を容器12内部で軸方向(第一方向O)に移動可能として、仕切り板46,52,54の容器12内部における設置位置を移動できるようにしてもよい。この場合、金属電極集合体42の内部に温度センサを複数配置して、温度分布に応じて仕切り板サポート48を移動できるようにしてもよい。また、容器12内部の代表的な位置の温度測定を行い、その位置の温度と予め試験により準備しておいたオゾン発生装置10の参照温度分布パターンと比較して、現在のオゾン発生装置10の温度分布を推定して、その結果にしたがい、仕切り板46,52,54の配置位置を決めてもよい。なお、仕切り板サポート48は、例えば、ボールねじ等により移動可能なスライダに固定されていてもよい。ボールねじは、種々の駆動手段、例えばモータ駆動や手動によって回転させ、スライダを移動させてもよい。このように、オゾン発生装置10の運転状況に応じて仕切り板46,52,54の配置位置を変更することで、より効率的にオゾン発生装置10(原料ガス)の冷却が可能となり、オゾン収率の向上に寄与できる。
In addition, the temperature distribution inside the
10…オゾン発生装置、12…容器、12f…冷媒供給部、12g…冷媒排出部、12h…内壁面、14…オゾン発生部、16…誘電体部材、18…第一電極、36…放電ギャップ、38,40…端板、42…金属電極集合体、44…冷媒通路、46,52,54…仕切り板、50…挿通孔、56…長孔部。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記容器の内部に前記第一方向に間隔を空けて設けられた一対の端板と、
前記容器に形成されて前記一対の端板と前記内壁とで囲まれた領域に冷却媒体を供給する冷媒供給部と、
前記冷媒供給部に対して前記容器の前記第一方向の異なる位置に形成され、前記領域から前記冷却媒体を排出する冷媒排出部と、
筒状に形成されて、前記一対の端板に両端部が固定されて前記領域内に支持される複数の第一電極と、
それぞれの前記第一電極の内壁面との間に放電ギャップを空けた状態で誘電体を介して配置された第二電極と、
前記一対の端板の間で当該端板と間隔を空けて前記冷媒排出部より前記冷媒供給部に近い位置に配置され、前記第一方向と交差する第二方向において前記複数の第一電極を貫通させた状態で前記領域の一部を遮るとともに前記冷媒供給部を含む第一領域と前記冷媒排出部を含む第二領域とに分ける仕切り板と、
を備えるオゾン発生装置。 A container having an inner wall and having an axial direction in a first direction;
A pair of end plates provided at an interval in the first direction inside the container;
A coolant supply unit that supplies a cooling medium to a region formed in the container and surrounded by the pair of end plates and the inner wall;
A refrigerant discharge unit that is formed at a different position in the first direction of the container with respect to the refrigerant supply unit, and discharges the cooling medium from the region;
A plurality of first electrodes formed in a cylindrical shape and having both ends fixed to the pair of end plates and supported in the region;
A second electrode disposed via a dielectric with a discharge gap between the inner wall of each of the first electrodes;
Between the pair of end plates, the end plates are spaced from each other and disposed closer to the refrigerant supply unit than the refrigerant discharge unit, and the plurality of first electrodes are penetrated in a second direction intersecting the first direction. A partition plate that blocks a part of the region in a closed state and divides into a first region including the refrigerant supply unit and a second region including the refrigerant discharge unit,
An ozone generator.
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