JP3341333B2 - オゾン発生装置 - Google Patents

オゾン発生装置

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JP3341333B2
JP3341333B2 JP02230593A JP2230593A JP3341333B2 JP 3341333 B2 JP3341333 B2 JP 3341333B2 JP 02230593 A JP02230593 A JP 02230593A JP 2230593 A JP2230593 A JP 2230593A JP 3341333 B2 JP3341333 B2 JP 3341333B2
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    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B13/00Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
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    • C01B13/11Preparation of ozone by electric discharge
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    • C01B2201/00Preparation of ozone by electrical discharge
    • C01B2201/70Cooling of the discharger; Means for making cooling unnecessary
    • C01B2201/74Cooling of the discharger; Means for making cooling unnecessary by liquid
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、水処理等に利用される
多重円筒形無声放電式のオゾン発生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、水処理等に一般的に用いられてい
る多重円筒形無声放電式オゾン発生装置は図5のように
構成されている。図5において1は一端が閉塞され、他
端が開放されたガラス誘電体管である。このガラス誘電
体管1はパイレックスや鉛ガラス等のガラスで形成さ
れ、その内壁には導体2(電気伝導性の良い物質)がコ
ーティングされ、これを高圧側電極としている。
【0003】前記ガラス誘電体管1の同軸外周部には
1.5mm(又は1mm〜3mm程度)のギャップ3を
介してステンレス等の金属から成る接地電極管4が配設
されている。接地電極管4の両端には原料ガス、例えば
空気の入口、出口が形成され、外周壁にはガラス誘電体
管1を冷却するための冷却水が供給されるように構成し
ている。
【0004】上記のように構成されたオゾン発生装置
は、高圧側電極の導体2に高周波の高電圧を印加するこ
とにより無声放電を発生させ、ギャップ3内に流した空
気中にオゾンを発生させるようになっている。
【0005】また、ギャップ3を埋めるためには、図6
に示すように例えばステンレス製のバネをリング状に形
成したスペーサー11a,11bをガラス誘電体管1の
外周面に巻き付けて使用していた。尚図6において図5
と同一部分は同一符号をもって示している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】オゾンの発生効率を向
上させるためには、誘電体の温度上昇を抑えることと、
原料ガスの温度を下げることが有効な手段であることが
知られている。
【0007】図5および図6の構成では、1.5mmの
ギャップ3の空気層を挟んで冷却水がガラス誘電体管1
を冷やしているので効率が悪い。またこのとき原料ガス
である空気は矢印に示すように一経路でのみ誘電体に接
触する構造となっているので冷却効率が悪い。このため
冷却水の量が多くなってしまうという欠点がある。
【0008】一方、オゾンの生成濃度は、ガス温度に大
きく影響されることが知られており、また、誘電体の性
質によっては、電力を加えたことによる温度上昇が誘電
率を変化させ、その結果電力が上昇し、それが温度上昇
につながるという循環(熱暴走)を起こす。これによっ
て放電管破損を引き起こし、危険である。
【0009】また、ガラス誘電体を接地電極側にコーテ
ィングすることで、これの冷却効率を高める方法もある
が、コーティングむらが生じたり、機械的強度に不安が
あり、原料ガスの冷却に不安が残る等の理由で一般化さ
れていない。
【0010】また、高圧側の冷却も行う方式が提案され
試験されているが、高電圧に対する安全性を考えると有
効ではないと考えられる。
【0011】また発生器入口で原料ガスを冷却する実験
もなされているが、ガス(空気)の熱容量は非常に小さ
く低温度のまま放電部に導くことはできなかった。
【0012】以上のように、オゾン発生装置の高効率化
に有効な誘電体及び原料ガスの冷却に対し、安全でかつ
有効な手段のないのが現状である。
【0013】また図6のバネ状のスペーサー11a,1
1bでは、原料ガスの流れに対し大きな損失を与え、ま
たガラス管を2点で支持するので、応力の集中やガラス
管にたわみが生じる等の問題点があった。
【0014】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
その目的は、原料ガスおよびガラス誘電体を効率よく冷
却できるようにし、これによってオゾン発生効率を高め
たオゾン発生装置を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は、軸方向一端が
閉塞され、且つ内壁に高圧電極を設けて成るガラス誘電
体管と、該ガラス誘電体管の同軸外周部に放電ギャップ
を介して配設された接地電極管とを備え、前記接地電極
管の外壁を冷却水により冷却するとともに、前記高圧電
極に高電圧を印加し、放電ギャップ内に流通させた原料
ガス中にオゾンを発生させるオゾン発生装置において、 (1)絶縁物から成る原料ガス供給管を前記ガラス誘電
体管内に挿通し、該原料ガス供給管の一端をガラス誘電
体管内の閉塞側端部に配設したことを特徴とし、 (2)前記原料ガス供給管の他端はゴム管を介して原料
ガス入り口管に継合されていることを特徴とし、 (3)前記接地電極管に、ガス入り口側が密でありガス
出口側が疎となる複数の穴を軸方向に螺旋状に穿設し、
端部が前記複数の穴に各々嵌着された複数の原料ガス導
入細管を前記接地電極管の外壁の冷却水中に配設したこ
とを特徴としている。
【0016】
【作用】
(1)請求項1,2に記載の発明において、原料ガスは
原料ガス供給管を通して導入され、ガラス誘電体管内の
閉塞側端部に吐出される。この原料ガスはガラス誘電体
管内の一端(閉塞側端部)から他端に移動し、ガラス誘
電体管を冷却した後放電ギャップに流入する。原料ガス
供給管の一端をガラス誘電体管内の閉塞側端部に配設し
ているので、誘電体を原料ガスの入り口温度で冷却する
ことができ、オゾンの発生効率が向上する。
【0017】
【0018】(2)請求項3に記載の発明において、原
料ガスは複数の原料ガス導入細管および複数の穴を介し
て放電ギャップに導入される。原料ガス導入管を複数の
細管で構成し、冷却水中に配設しているので、該細管と
冷却水の接触面積が大きくなり、原料ガスの温度は低く
抑えられる。原料ガスは複数の穴から直接ガラス誘電体
管に垂直にふきつけられるので、ガラス誘電体管の温度
も低く抑えられる。このためオゾンの発生効率が向上す
る。前記接地電極管に設けられた複数の穴は、ガス出口
側に近くなるほど疎となるように構成しているので、濃
度低下は防止される。
【0019】
【実施例】以下、図面を参照しながら請求項1,2に記
載の発明の一実施例を説明する。図1において図5と同
一部分は同一符号をもって示している。本発明では導体
2を網目導体2aで構成し、該導体2aのうち、ガラス
誘電体管1の内壁(高圧側電極)から数cm隔てた箇所
を貫通して空気供給用ガラス管21を挿通し、該ガラス
管21の一端をガラス誘電体管1の閉塞側端部に配設し
ている。空気供給用ガラス管21は、ガラス誘電体管1
の開口側端部付近においてL字状に形成され、その他端
はゴム管22によって空気入口用ステンレス管23に継
合されている。
【0020】上記のように構成された装置において、空
気入口用ステンレス管23、ゴム管22および空気供給
用ガラス管21を介して、原料である空気が送入され、
図示矢印のようにガラス誘電体管1の端部、すなわち一
番奥で吐出される。吐出された空気はガラス誘電体管1
内の誘電体表面を通って開口側の端部に流れた後無声放
電部(ギャップ3)に流入する。このように空気供給用
ガラス管21の端部がガラス誘電体管1の一番奥まで伸
びているので、空気の入口温度で誘電体を冷やすことが
でき、オゾン発生効率を上げることができる。
【0021】また空気供給用ガラス管21と外枠の空気
入口用ステンレス管23はゴム管22により簡単に継合
される。
【0022】次に本発明に関連する参考例を説明する。
図2において図5と同一部分は同一符号をもって示して
いる。接地電極管4の内周には、軸方向に棒状に冷却フ
ィン31が4個固設されている。この冷却フィン31
は、断面形状が円に形成された金属フィンであり、ギャ
ップ3の長さと同一の径方向長さを有し、且つ放電部の
長さと同一の軸方向長さを有している。
【0023】冷却フィン31の取り付けは例えば溶接に
よるものとし、図3のように接地電極管4を軸方向に4
分し、これを4個組み合わせて使用する。冷却フィン3
1とガラス誘電体管1は密着させてガタつかない構造と
する。またガラス誘電体管1の内壁にコーティングする
導体(図示省略)は、ガラス誘電体管1の外壁の冷却フ
ィン接触部に相当する部分を高抵抗のものとし、この部
分への放電の集中を制御する。
【0024】一般に気体と流体では気体の熱伝達率は小
さい。このため原料ガスの冷却という点で、図2のよう
に原料ガスの流路であるギャップ3中に設けた冷却フィ
ン31は有効に作用する。また、ガラス誘電体管1の冷
却という点でみると、従来のように原料ガスのみによる
方法に比べて、低温の金属フィンが接触していることに
より、ガラス誘電体管1の熱をうばい、より良い冷却が
期待できる。
【0025】このようにガラス誘電体管1および原料ガ
スを効率良く冷却することができるので、放電管の破損
を防ぎ、オゾン発生効率を向上させることができる。
【0026】また、冷却フィン31はスペーサーとして
も作用し、その断面形状が円であるためガラス誘電体管
1を軸方向に均一に支えることができる。このためガラ
ス誘電体管1に加わる応力が一様となり、安全である。
【0027】尚、冷却フィン31の厚さは任意に設定す
るものであり、また冷却フィン31の個数は4個に限る
ものではない。
【0028】次に請求項3に記載の発明の実施例を説明
する。図4において図5と同一部分は同一符号をもって
示している。この発明では原料ガスの導入管を細い管に
分散し、冷却水の中を通し、ガラス誘電体管壁に設けた
穴より原料ガスを放電部へ導くように構成している。図
4において接地電極管4のギャップ3に対向する部位に
は、ガス入り口側が密であり出口側が疎となる複数の穴
が軸方向に螺旋状に穿設されている。41a〜41nは
複数の原料ガス導入細管であり、その本体はガス入り口
側から冷却水中にかけて配設され、その端部は前記接地
電極管4に設けた複数の穴に各々嵌着されている。ギャ
ップ3のガス入り口側には、該ギャップ3を埋めるため
のリング状のスペーサー42が設けられている。
【0029】上記のように構成された装置において原料
ガス導入管を複数の細管(41a〜41n)で構成して
いるので、該細管と冷却水の接触面積が大きくなり、原
料ガスの温度を低く抑えることができる。原料ガスは接
地電極管4に設けた複数の穴から直接、ガラス誘電体管
1にふきつけられるので、ガラス誘電体管1の温度も低
く抑えることができる。すなわち原料ガスがガラス誘電
体管1の壁に垂直にあたるので、従来装置(例えば図5
の装置)のように壁に沿って流れる場合よりも境界層が
うすくなり、冷却効果が上る。
【0030】このとき誘電体から熱をうばうことにより
原料ガスの温度が上昇することが考えられるが、原料ガ
ス導入時点の温度が低いので何ら問題はない。また接地
電極管4に設ける複数の穴は、ガス出口に近くなるほど
疎となるように構成しているので、濃度低下は防止され
る。
【0031】上記のように放電部全般の温度を下げるこ
とができるので、反応効率を上げることができる。また
長時間放電にさらされて起るオゾンの分解反応も低減す
ることができる。
【0032】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、軸方向一
端が閉塞され、且つ内壁に高圧電極を設けて成るガラス
誘電体管と、該ガラス誘電体管の同軸外周部に放電ギャ
ップを介して配設された接地電極管とを備え、前記接地
電極管の外壁を冷却水により冷却するとともに、前記高
圧電極に高電圧を印加し、放電ギャップ内に流通させた
原料ガス中にオゾンを発生させるオゾン発生装置におい
て、原料ガス供給管の端部がガラス誘電体管内の閉塞側
端部に位置するよう配設するか、または原料ガスの導入
管を細い管に分け、接地電極管外側の冷却水中をめぐら
し、接地電極壁にらせん状に、かつ、出口に向って疎と
なるよう穿設した穴より直接放電部に原料ガスを導入す
るように構成したので、次のような優れた効果が得られ
る。
【0033】(1)請求項1,2の発明によれば、原料
ガスが誘電体の表面を一回通ってから無声放電する部分
に入るため、原料ガスの入口温度で誘電体を冷やすこと
ができ、放電管のオゾン発生効率を上げることができ
る。
【0034】(2)請求項2の発明によれば、絶縁物か
ら成る原料ガス供給管とステンレス製の原料ガス入り口
管はゴム管により容易に継ぐことができる。
【0035】
【0036】
【0037】(3)請求項3の発明によれば、複数の原
料ガス導入細管が冷却水中に配設されるため、該細管と
冷却水の接触面積が大きくなり、原料ガスの温度は低く
抑えられる。原料ガスは複数の穴から直接ガラス誘電体
管に垂直にふきつけられるので、ガラス誘電体管の温度
上昇を抑えることができる。このためオゾンの発生効率
が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1,2の発明の実施例を示す構成図。
【図2】本発明に関連する参考例を示し、(a)は要部
断面略図、(b)は図2(a)のA−A断面略図。
【図3】図2の装置を4分割した断面略図。
【図4】請求項3の発明の実施例を示す構成図。
【図5】従来のオゾン発生装置の一例を示す構成図。
【図6】従来のオゾン発生装置におけるスペーサーを説
明する図であり、(a)は断面略図、(b)は構成図。
【符号の説明】
1…ガラス誘電体管 2a…網目導体 3…ギャップ 4…接地電極管 21…空気供給用ガラス管 22…ゴム管 23…ステンレス管 31…冷却フィン 41a〜41n…原料ガス導入細管 42…スペーサー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−14188(JP,A) 特開 昭49−123194(JP,A) 特開 昭48−96480(JP,A) 実開 昭55−106632(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C01B 13/11

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軸方向一端が閉塞され、且つ内壁に高圧
    電極を設けて成るガラス誘電体管と、該ガラス誘電体管
    の同軸外周部に放電ギャップを介して配設された接地電
    極管とを備え、前記接地電極管の外壁を冷却水により冷
    却するとともに、前記高圧電極に高電圧を印加し、放電
    ギャップ内に流通させた原料ガス中にオゾンを発生させ
    るオゾン発生装置において、 絶縁物から成る原料ガス供給管を前記ガラス誘電体管内
    に挿通し、該原料ガス供給管の一端をガラス誘電体管内
    の閉塞側端部に配設したことを特徴とするオゾン発生装
    置。
  2. 【請求項2】 前記原料ガス供給管の他端はゴム管を介
    して原料ガス入り口管に継合されていることを特徴とす
    る請求項1に記載のオゾン発生装置。
  3. 【請求項3】 軸方向一端が閉塞され、且つ内壁に高圧
    電極を設けて成るガラス誘電体管と、該ガラス誘電体管
    の同軸外周部に放電ギャップを介して配設された接地電
    極管とを備え、前記接地電極管の外壁を冷却水により冷
    却するとともに、前記高圧電極に高電圧を印加し、放電
    ギャップ内に流通させた原料ガス中にオゾンを発生させ
    るオゾン発生装置において、前記接地電極管に、ガス入り口側が密でありガス出口側
    が疎となる複数の穴を軸方向に螺旋状に穿設し、端部が
    前記複数の穴に各々嵌着された複数の原料ガス導入細管
    を前記接地電極管の外壁の冷却水中に配設した ことを特
    徴とするオゾン発生装置。
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