JP3480152B2 - オゾン発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オゾン発生装置、
特に放電ユニットの積層が容易で大容量オゾン発生が可
能なオゾン発生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２１は例えば「オゾナイザハンドブッ
ク」（電気学会オゾナイザ専門委員会編、昭和35年、コ
ロナ社刊）249頁に示されたOtto-Plate（オットー・プ
レート）型と呼ばれる従来のオゾン発生装置の要部を示
し、（ａ）は断面図、（ｂ）は左半分の正面図である。
図において、１は電源、２は接地された金属電極、３は
接地電極２に対向して設けられ、電源１に接続され高電
圧の印加された高圧電極、４は接地電極２および高圧電
極３の表面に置かれた誘電体（ガラス板）、５は放電の
発生する放電空間、６は放電空間５を形成するための電
気絶縁性（誘電体）スペーサである。７、８はそれぞれ
ガスの供給口、排出口を示す矢印、９はオゾン化ガスの
排出管である。接地電極２、高圧電極３、およびこれら
の電極間に配置された誘電体４により１つの放電ユニッ
トを構成している。また、従来のオゾン発生装置は接地
電極２、高圧電極３、および誘電体板４の中央部にそれ
ぞれガス排出用の穴があけられている。上述のオットー
・プレート型の文献にはスペーサ６に関する記述はない
が、実際には図２１に示すように、誘電体４、４の間隔
（放電空隙長）を保持するため、ガスの流入を邪魔しな
いような形で放電空間５の周囲に電気絶縁性のスペーサ
が設置されている。

【０００３】次に動作について説明する。酸素を含む原
料ガスはオゾン発生器の周辺部全周から矢印７の方向に
導入され、電源装置１によって高電圧が印加され放電し
ている放電空間５を通過する際に酸素の一部がオゾンと
なり、このオゾンを含むガスがオゾン化ガスとして中央
部のガス排出管９を通して矢印８の方向に取り出され
る。

【０００４】前記放電空間５では、放電による発熱があ
るため、該放電空間を通過するガスを効率的に冷却しな
いと放電空間５内のガス温度が上昇し、オゾンの発生量
が減少する。そのため、接地電極２および高圧電極３は
絶縁オイルなど電気絶縁性の液体で冷却し、ガス温度の
上昇を抑えている。

【０００５】従来のオゾン発生装置では図２１に示すよ
うにように、放電ユニットを多段に積層すればオゾンの
発生量は積層数に比例して増加する。水処理、パルプ漂
白など産業用用途にこのオゾン発生装置を利用するため
には、数十個以上の放電ユニットを積層して構成したオ
ゾン発生ユニットがさらに数十台以上必要である。しか
し、軸となる構造物がないため従来の構成では、放電ユ
ニットを多層積層することが困難である。また、放電ユ
ニットの外周側から積層体であるオゾン発生ユニットを
支えるとき、割れやすい誘電体（ガラス板）４が外周部
に飛び出しているため、組立時の不注意で誘電体４を破
損する可能性が高い。さらに、各放電ユニットを押しつ
けて積層する場合、ユニットを押しつける力によって放
電空間５の空隙長が変化し、所定の性能が得られないこ
とがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のオゾン発生装置
は、以上のように構成されているので、大容量のオゾン
発生装置を得ようとすると、放電ユニットの積層が困難
である、放電空間の空隙長が変化して所定性能が得られ
ないなどの問題点があった。

【０００７】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、第一に放電ユニットの積層が容易
で、大容量のオゾンを発生することのできるオゾン発生
装置を実現することを目的とする。

【０００８】第２に、部品点数が少なく製作が容易で安
価なオゾン発生装置を得ることを目的とする。

【０００９】第３に、電極の組み入れ、点検、交換等の
各作業が容易なオゾン発生装置を得ることを目的とす
る。

【００１０】第４に、形状がコンパクトなオゾン発生装
置を得ることを目的とする。

【００１１】第５に、複数のオゾン発生ユニットの組み
込みが容易で、形状がコンパクトで大容量のオゾン発生
が可能なオゾン発生装置を得ることを目的とする。

【００１２】第６に、各オゾン発生ユニット内の電極の
位置決めが容易で、位置許容度が高く信頼性の高いオゾ
ン発生装置を得ることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係わる
オゾン発生装置は、対向して配置されその間に高電圧が
印加されることにより放電を発生せしめる２個の電極
と、該電極間に少なくとも１個の誘電体とを有し、前記
電極間に酸素を含むガスを供給して前記放電によりオゾ
ンを発生させる放電ユニットを複数積層したオゾン発生
装置において、複数の前記放電ユニットを貫通して支持
するガス通路を兼ねたセンター管を備えたものである。

【００１４】請求項２の発明に係わるオゾン発生装置
は、請求項１記載のものにおいて、放電ユニットをセン
ター管で中心保持させて積層したものである。

【００１５】請求項３の発明に係わるオゾン発生装置
は、請求項１記載のものにおいて、センター管および放
電ユニットに第１係合部及びこれと係合して前記放電ユ
ニットの回転を止める第２係合部をそれぞれ設けたもの
である。

【００１６】請求項４の発明に係わるオゾン発生装置
は、請求項１記載のものにおいて、センター管は筒状で
あり、放電が発生する放電部に対応する前記筒状センタ
ー管の部分にガス流通穴を設けたものである。

【００１７】請求項５の発明に係わるオゾン発生装置
は、請求項４記載のものにおいて、筒状センター管のガ
ス流通穴で発生するガスの圧力損失が、放電部で発生す
るガスの圧力損失より十分大きくなるように穴の開口面
積を設定したものである。

【００１８】請求項６の発明に係わるオゾン発生装置
は、請求項４記載のものにおいて、筒状センター管のガ
ス流通穴で発生するガスの圧力損失が、放電部で発生す
るガスの圧力損失より十分小さくなるように穴の開口面
積を設定したものである。

【００１９】 請求項７の発明に係わるオゾン発生装置
は、対向して配置されその間に高電圧が印加されること
により放電を発生せしめる２個の電極と、該電極間に少
なくとも１個の誘電体とを有し、前記電極間に酸素を含
むガスを供給して前記放電によりオゾンを発生させる放
電ユニットを複数積層したオゾン発生装置において、複
数の前記放電ユニットを貫通して支持するガス通路を兼
ねた柱を備え、前記ガス通路として前記柱にガス流通溝
を設けたものである。

【００２０】請求項８の発明に係わるオゾン発生装置
は、請求項１記載のものにおいて、酸素を含むガスが電
極の外周部より供給され、放電により発生したオゾンが
センター管に収集されるように構成したものである。

【００２１】請求項９の発明に係わるオゾン発生装置
は、請求項１記載のものにおいて、センター管が一方の
電極を支持し、該電極により他方の電極及び誘電体の中
心保持を行なったものである。

【００２２】請求項１０の発明に係わるオゾン発生装置
は、請求項１記載のものにおいて、少なくとも一方の電
極に設けられ対向する電極間に介在して両電極の間隔を
保持する延長部を備えたものである。

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【００２９】

【００３０】

【００３１】

【００３２】

【００３３】

【００３４】

【００３５】

【００３６】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．以下、本発明の実施の形態１を図につい
て説明する。図１、２は本発明の実施の形態１によるオ
ゾン発生装置を示す縦断面図および横断面図であり、図
２０に示した従来例と同一の構成要素には同一の符号を
付し、その説明を省略する。図において、１は電源、１
００は圧力容器である。１０は圧力容器１００内に収納
されたオゾン発生ユニットであり、対向して配置された
２個の電極と電極間に配置された誘電体より成る放電ユ
ニットを複数積層したものである。２１は電源１に接続
されたブッシングであり、圧力容器１００に固定されて
いる。２２はブッシング２１に接続された自動連結ユニ
ット、２６は自動連結ユニット２２を固定する高圧ガイ
シ、２３は自動連結ユニット２２に接続されたヒュー
ズ、２７は自動連結ユニット２２とヒューズ２３を結ぶ
高圧線、２４はヒューズ２３とオゾン発生ユニット１０
を結ぶ高圧線、２５は高圧線２４を収納する高圧線ボッ
クスである。このように、圧力容器１００に固定された
電源１の端子とヒューズ２３の端子とは着脱自在に接合
されている。１０１はヒューズ２３の状態を観測するた
めの圧力容器１００に取付けられたのぞき窓である。３
０はガス流路を兼ねたセンター管であり、放電ユニット
を貫通して支持している。３１、３２はこのセンター管
３０の端板、３３はオゾン発生ユニット１０を組み立て
るための組立ネジである。３４はセンター管３０に設け
られたガス流通穴であり、この例ではガスをセンター管
３０に導入するためのガス導入穴である。４１、４２は
それぞれ圧力容器１００に設けられた原料ガス導入フラ
ンジ、オゾン化ガス排出フランジである。矢印７は原料
ガスの流れの方向を示し、矢印８はオゾン化ガスの流れ
の方向を示す。９はオゾン発生ユニット１０とオゾン化
ガス排出フランジ４２を結ぶオゾン化ガス排出管であ
る。５０、５１はそれぞれ圧力容器１００に設けられた
冷却水導入フランジ、冷却水排出フランジである。矢印
５２は冷却水の流れの方向を示す。５３、５４はオゾン
発生ユニット１０と冷却水導入および冷却水排出フラン
ジ５０、５１を結ぶ冷却水配管である。

【００３７】オゾン発生ユニット１０、自動連結ユニッ
ト２２、ヒューズ２３はベース台８０に固定されて一体
構造になっている。８１はオゾン発生ユニット１０を支
える端版、８２は端版８１を支える側版、８３は側版８
２に取付けられたローラ、８４は圧力容器１００に取付
けられたローラ受け、８５は端版８１に取付けられた引
き出し用の取っ手である。８６はオゾン発生ユニット１
０に取り付けられた吊り上げ用の取っ手すなわち吊り上
げフックである。１０２は圧力容器１００に収納された
オゾン発生ユニット１０を支えるための固定台である。
なお、この実施の形態ではオゾン発生ユニット１０にロ
ーラ８３を、圧力容器１００にローラ受け８４をそれぞ
れ取り付けた場合について示したが、逆であってもよい
のは言うまでもない。

【００３８】次に動作について説明する。図１において
電源１で発生した高電圧はブッシング２１、自動連結ユ
ニット２２、高圧線２７、ヒューズ２３、高圧線２４を
介してオゾン発生ユニット１０に供給される。ここで高
圧線２４はそれぞれの線間または高圧線２４とアース部
との間の電気絶縁を確保するため高圧線ボックス２５内
で１本ずつ分離して給電される。本実施の形態では高圧
線ボックス２５内で絶縁板に複数の穴を設け、その穴の
中に高圧線２４を通すことにより電気絶縁を確保してい
る。正常動作時には、高圧線２４は同電圧であるため、
高圧線間の絶縁は不要である。しかし、放電ユニットの
一部が故障してヒューズ２３が遮断された場合、高圧線
間が絶縁されていないと問題になる。すなわち、故障し
た放電ユニットに結合された高圧線に過電流が流れ、ヒ
ューズ２３により電力供給が遮断されても隣合う高圧線
を介して電源１に結合され、電力遮断ができずに大事故
につながる危険性がある。近接する高圧線同士が絶縁さ
れていれば、ヒューズ２３が切れると同時に電力供給を
停止でき、このような問題を起こす心配はなくなる。圧
力容器１００に設けられた原料ガス導入フランジ４１か
ら、酸素を含む原料ガスを導入すると、オゾン発生ユニ
ット１０の外周方向から放電空間に矢印７の方向に吸い
込まれオゾン化ガスとなる。放電空間を出たオゾン化ガ
スはガス導入穴３４からセンター管３０に導かれ、オゾ
ン排出管９を矢印８の方向に排出され、オゾン化ガス排
出フランジ４２から外部に取り出される。

【００３９】図１において、オゾン発生ユニット１０は
ベース台８０、端版８１、側版８２により一体モジュー
ル化されている。また、このモジュールに自動連結ユニ
ット２２、ヒューズ２３は取付けられている。さらに、
側版８２には移動用ローラ８３が、圧力容器１００には
ローラ受け８４が取付けられている。したがって、冷却
水用フランジ５０、５１およびオゾン排出管フランジ４
２を外し、引き出し用取っ手８５を引くことによりオゾ
ン発生ユニット１０、自動連結ユニット２２、ヒューズ
２３からなるオゾン発生部を引き出すことができる。さ
らに延長レールをローラ受け８４に継ぎ足すとオゾン発
生部を圧力容器１００外に引き出しすことができる。さ
らに、圧力容器１００外に引き出したオゾン発生部は吊
り上げフック８６により吊り上げ、保守することができ
る。逆に圧力容器１００に組み込む時は、容器外ですべ
ての組立を終了した後、ローラ８３をローラ受け８４に
はめ込み、容器内に押し入れればよい。全ユニットを規
定の位置まで引き入れると高圧ブッシング２１の端子と
自動連結ユニット２２ははめ合わせ接合により自動的に
結合される。

【００４０】実施の形態１の構造では、自動連結ユニッ
ト２２を使用するため、圧力容器１００の長さはオゾン
発生ユニット１０の長さに自動連結ユニット２２の長さ
を考慮した長さに設計しなければならない。この場合、
図１に示すように自動連結ユニット２２の下部に空き空
間が存在する。この空間にヒューズ２３を配置すること
は装置のコンパクト化に対して有効である。放電空間に
印加する電圧はkVのオーダーであり、装置保護のため取
付けるヒューズ２３は沿面距離をかせぐために数cm以上
の長いものが要求される。したがって、オゾン発生ユニ
ット１０とほぼ同一線上にすなわち放電ユニットの積層
方向の中心線とほぼ同一線上にヒューズ２３を配置する
ことにより有効に空き空間を利用できるといえる。特に
圧力容器１００の価格は径に依存する割合が高く、長さ
に依存する割合は小さいため容器の軸方向、すなわちオ
ゾン発生ユニット１０とほぼ同一線上にヒューズ２３を
配置することは有効である。また、図１に示すようにヒ
ューズ２３の軸方向にヒューズ観測窓１０１を取付けて
おくと、ヒューズ２３の変化を観測でき故障発見に有効
である。図１の例では圧力容器１００の端版に観測窓１
０１を取付けた例を示した。なお、ヒューズ２３の取付
け向きは図１に示すように放電ユニットの積層方向と平
行方向でもよいし、図示しないが垂直方向でもよい。た
だし、後者の場合には、ヒューズ観測窓１０１を圧力容
器１００の側版に取付けたほうが有効である。

【００４１】図３はオゾン発生ユニット１０、ヒューズ
２３、自動連結ユニット２２からなるオゾン発生部を説
明するために一部切り欠いて内部を示す斜視図である。
図において、２は電極、４は誘電体、７３は弾性体であ
るが、放電ユニットの構成については後で詳細に説明す
る。前述のようにオゾン発生ユニット１０、自動連結ユ
ニット２２、ヒューズ２３はベース台８０の上で一体構
造になっている。側版８２にはローラ８３が取付けら
れ、端版８１に取付けられた取っ手８５を引くことによ
り、圧力容器１００内を移動させることができる。ま
た、実施の形態１２でも述べるが吊り上げフック８６を
リフタで持ちオゾン発生部を持ち上げ、保守することも
可能である。

【００４２】冷却水は集合管５５に導入されて、コネク
タ５７、チューブ５８を介して接地電極２に供給され、
放電空間のガスの温度上昇をふせぎ、オゾン発生性能を
維持する。接地電極２を出た冷却水は、同様にコネクタ
５７、チューブ５８を介して集合管５６に排出される。
ここで、冷却水路に気泡がたまって熱交換が不十分にな
ることを防ぐため、接地電極２内の冷却水路は図４に示
すように構成されている。すなわち、冷却水の接地電極
２への流入部は最下点近傍、流出部は最上点近傍に構成
してある。コネクタ５７から流入した冷却水はチューブ
５８で下面に送られ接地電極２内に放出される。接地電
極２内を上昇した冷却水はチューブ５８で吸い込まれ、
コネクタ５９を介して放出される。この構成では冷却水
内に気泡が混入しても重力により気泡は接地電極２内を
上昇しチューブ５８から排出されるため、気泡が接地電
極２内にたまり、冷却能力が低下するという問題は解消
される。

【００４３】次に、放電ユニットの一実施の形態につい
て説明する。図５は実施の形態１に係わる放電ユニット
を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線
断面図である。図において、２は第１電極すなわちこの
例では接地電極、３は第２電極すなわちこの例では高圧
電極、４は誘電体である。高圧電極３は誘電体４の片面
に導電層を形成することにより構成される。なお図示し
ていないがこのように形成された高圧電極３は接地電極
２の両側に配置され放電ユニットを構成している。接地
電極２と誘電体４の間にはスペーサ６が挟み込まれてあ
り、背向した高圧電極３間に設けられた弾性体７３で誘
電体板４とスペーサ６を接地電極２に押しつけている。
２４は高圧電極３に結合された高圧線でありヒューズ２
３に結合される。スペーサ６は図５（ｂ）に示すように
放射状形状をしており、接地電極２と誘電体４の間に弾
性体７３により圧着されている。接地電極２面において
スペーサ６の存在しない部分が放電面となる。また、図
５（ａ）に示すように接地電極２の中央部には段差部１
２が設けられており、ガス通路を形成している。さら
に、スペーサ６がガス流を妨げないように、スペーサ６
の各羽根を連結するための中央環１３の外径は、前記接
地電極２の段差部１２の径よりも小さく設定している。
さらに、隣接する誘電体４間にガスがショートパスする
ことを防ぐ目的で、弾性体７３として金属ベローズを用
いてガスのシールを行っている。さらにこの弾性体７３
には高圧線２４から高電圧が供給されている。したがっ
て、本実施の形態における弾性体７３の機能は、誘電体
板４の圧着機能、ガスシール機能、給電機能の３機能を
同時に兼ね備えている。

【００４４】また、図５に示すように、本実施の形態で
は接地電極２、スペーサ６、誘電体板４をセンター管３
０で中心保持している。多段の放電ユニットを積層する
とき、センター管３０を支持柱として、接地電極２、ス
ペーサ６、誘電体板４、弾性体７３、誘電体板４、スペ
ーサ６、接地電極２の順番に重ねていくことにより、容
易にセンターリングができ、極めて短時間に積層、組立
てを行うことができる。

【００４５】実施の形態２．図６は本発明の実施の形態
２に係わる放電ユニットを示す断面図である。この実施
の形態では実施の形態１に新たにフッ素樹脂よりなる円
環状のガスシール部材７２を加えたものである。ここで
はフッ素樹脂を用いたが、耐オゾンに優れた材料、例え
ばエチレンプロピレンゴム、塩化ビニル等の絶縁物でも
同様の効果を奏する。もちろん他のゴム材の表面に耐オ
ゾン性の材料をコーティングしてもよい。ただし、ここ
に用いる材料はガスのシールをすることが目的であるた
め、ある程度柔軟性をもつほうが好ましい。このガスシ
ール部材７２を付加することにより、実施の形態１で弾
性体７３に要求されたガスシール機能が不要となり、ベ
ローズを用いる必要は無くなり、材料の自由度が増す。
すなわち、複数のコイルバネを用いても良く、弾性力の
ある材料であれば自由に用いることができる。さらに、
図７に示すように高電圧線２４を直接高圧電極３に結合
すれば、弾性体７３として絶縁物を用いることも可能で
ある。

【００４６】実施の形態３．図８は本発明の実施の形態
３に係わる放電ユニットを示す断面図である。この実施
の形態では実施の形態２で用いたガスシール部材７２を
センター管３０の近傍に配置したものである。この場合
には、組立時にガスシール部材７２のセンタリングも可
能になり、組立がより容易になる。さらに、この実施の
形態では、高圧電極３とセンター管３０の間に間隙を設
け、この間隙にガスシール部材７２を配置している。高
圧電極３は前述のように誘電体板４の片面に導電層を形
成して構成されるが、誘電体４表面の沿面放電を防止す
る目的で図９に示すように誘電体板４の外周部、内周部
とも端部から５mm程度以上導電層を形成しない部分を形
成しておくと信頼性が向上する。この導電層を形成しな
い部分にガスシール部材７２を配置する。

【００４７】図８に示すように高圧電極３より内周部に
ガスシール部材７２を配置しておくと、誘電体板４が絶
縁破壊を起こしたときにもガスのシール機能は保持され
る。すなわち、誘電体４が絶縁破壊する場合、高圧電極
３に対応する部分、特に電界強度が強くなる高圧電極端
部（エッジ部）で発生することが多い。もし、高圧電極
３よりも内周部にガスシール部材７２を設けておけば、
高圧部が例え絶縁破壊を起こしても、ガスのシール機能
は失われない。

【００４８】実施の形態４．図１０は本発明の実施の形
態４に係わる放電ユニットを示す断面図である。この実
施の形態では実施の形態３で用いたガスシール部材７２
と弾性体７３を連結部材７４で連結している。なお、連
結部材７４としては例えばガスシール部材７２と同じ材
料が用いられる。このように構成することにより、セン
ター管３０によりガスシール部材７２の中心保持に加え
て弾性体７３の中心保持も同時に行うことができ、組立
ての短時間化がはかれる。なお、ガスシール部材７２と
弾性体７３を連結部材７４で連結するのに、弾性体７３
自身または土台がリング形状である場合は弾性体７３を
連結部材７４に必ずしも固着しなくてもよく、弾性体７
３が円周上に数カ所配置される場合は両者を固着する。

【００４９】実施の形態５．図１１は本発明の実施の形
態５に係わる放電ユニットを示す断面図である。この実
施の形態では実施の形態３で用いたセンター管３０にお
いてガス導入穴３４の穴径を大きくしたものである。積
層型のオゾン発生器では各放電空間５に均等な量のガス
流を確保することが重要である。このため、各実施の形
態ではスペーサ６の厚みで均等に放電空間５の空隙長を
一定に保持できる構造を取っている。しかし、例えば放
電空隙長を長く設定した場合、放電空間５におけるガス
の圧力損失が減少し、センター管３０のガス導入穴３４
における圧力損失と同等になることがある。この場合、
ガス導入穴３４の穴径を高精度に加工しなければ各放電
空間５に流れるガス量が変化する恐れがある。

【００５０】そこで、図１１に示すように穴径を大きく
設定し、ガス導入穴３４における圧力損失を低減すれ
ば、ガス導入穴３４の穴径の精度によらず、各放電空間
５に流れるガス量は、放電空間５の空隙長精度で決定で
き、各放電空間５で均等なガス量を得ることができる。
もちろん、図１２に示すように各放電空間５に対応する
ガス導入穴３４の穴数すなわちセンター管３０の周方向
の穴数を増やしても同様の効果が得られる。図１１では
図に向かってセンター管３０の上下および向こう側と手
前側に計４個のガス導入穴３４が設けられているが、図
１２では計６個のガス導入穴３４が設けられている。す
なわち、各放電空間５で発生する圧力損失よりもセンタ
ー管３０のガス入り口部で発生する圧力損失が十分小さ
くなるように、ガス導入穴３４の開孔面積を選べばよい
といえる。圧力損失を十分小さくするには、放電空間５
の空隙長をｄ、放電空間５の最短直径を２ｒ₁（図１１
に示す）、ガス導入穴３４の直径を２ｒ₂（図１１に示
す）、放電空間５に対応するセンター管３０の周方向の
穴の数をｎとおくと、例えば空隙長と放電空間５の内周
で形成する面積よりもガス導入穴３４の開口面積を大き
くするように設定するとよく、 ２ｒ₁ｄ≦ｒ₂ ²ｎ を満たせばよいと結論できる。また、経験的に面積比率
を1.5倍以上にすればよいことが知られており、それに
よると、 ３ｒ₁ｄ≦ｒ₂ ²ｎ を満たせばよい。

【００５１】実施の形態６．図１３は本発明の実施の形
態６に係わる放電ユニットを示す断面図である。この実
施の形態では実施の形態３で用いたセンター管３０にお
いてガス導入穴３４の口径を小さくしたものである。実
施の形態５ではガス導入穴３４で発生する圧力損失が、
放電空間５における圧力損失よりも十分小さくなるよう
に構成した。しかし、放電空間５の空隙長精度が確保で
きない場合、あるいは空隙長を極端に短く設定し、極め
て高精度な加工を施さないと精度が確保できない場合が
ある。この場合には、空隙長の精度に伴って、各放電空
間５を流れるガス流量がばらつき、所定のオゾン発生性
能が得られない。図１３はこのような場合に有効な方法
について開示したものである。

【００５２】 図１３ではガス導入穴３４の口径を小さ
く設定して、ガス流体系における圧力損失の大半をガス
導入穴３４で発生するようにしたものである。放電空間
５における圧力損失に比べてガス導入穴３４における圧
力損失が十分大きければ、各放電空間５を流れるガス量
はガス導入穴３４の穴精度で決定される。すなわち、ガ
ス導入穴３４の穴精度を高く設定しておけば、放電空間
５の空隙長精度は無視できるわけである。もちろん、ガ
ス導入穴３４の穴数を減らしても同様の効果が得られ
る。実施の形態５の場合と同様に、圧力損失を十分大き
くするには、例えば空隙長と放電空間５の内周で形成す
る面積よりもガス導入穴３４の開口面積を小さくするよ
うに設定するとよく、 ２ｒ_１ｄ≧ｒ_２ ^２ｎ を満たせばよいと結論できる。また、経験的に面積比率
を１／１．５倍以上にすればよいことが知られており、
それによると、 ｒ_１ｄ≧１．５ｒ_２ ^２ｎ を満たせばよい。

【００５３】実施の形態７．図１４は本発明の実施の形
態７に係わる放電ユニットを示し、（ａ）は縦断面図、
（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。これまでの実
施の形態では、接地電極２間の間隔を決定する機構が無
いため、図１に示すオゾン発生ユニット組立ネジ３３を
締めつけると、締めつけ力によって接地電極２の間隔が
変化する。締めつけ力が弱い場合ガスシール部材７２か
らガス漏れを起こし、締めつけ力が強い場合、誘電体板
４の破壊を招くことがある。本実施の形態では、この問
題を回避するために、接地電極２に延長部２０を設け、
隣り合う接地電極２同士が延長部２０を介して接触する
ことにより、締めつけ力によらず接地電極２の間隔を一
定に保持する機能を持たせた。この構成により、ガス漏
れや、誘電体板４の破壊などの問題は解消される。さら
に、構造体としての断面二次モーメントも強化され、セ
ンター管３０に強度を必要としなくなるため、薄肉、短
径の材料を用いることができる。ただし、接地電極２で
ガス通路を塞いでしまうため、図１４に示すように接地
電極２にはガス通路用のガス導入穴３５を設け、接地電
極２とセンター管３０との間にはガス通路用クリアラン
ス３６を設けている。この場合にはセンター管３０で接
地電極２を支持し、接地電極２がスペーサ６、誘電体板
４、ガスシール部材７２の中心保持を行っている。な
お、延長部２０は接地電極２と一体または別体のどちら
で形成されてもよく、別体で形成された場合にはガス通
路用クリアランス３６を確保しつつ中心を保持するため
のスペーサを設けるとよい。

【００５４】実施の形態８．図１５は本発明の実施の形
態８に係わる放電ユニットを示す断面図である。実施の
形態７の構造ではセンター管３０と接地電極２の位置関
係が変化するとセンター管３０のガス導入穴３４が接地
電極２で塞がれる危険がある。したがって、極めて高精
度な設計、組立てを必要とする。この課題を解消するた
めに考えたものが図１５である。これまでの実施の形態
では１個の放電空間５に対して１組のガス導入穴３４を
設けていたが、本実施の形態では接地電極２とセンター
管３０の間に設けたガス通路用クリアランス３６を利用
して、２個の放電空間５から排出されたガスに対し１組
のガス導入穴３４を設けている。接地電極２間の２個の
放電空間５から排出されたガスは接地電極２に設けられ
たそれぞれのガス導入穴３５を通り、ガス通路用クリア
ランス３６で合流する。さらに、合流したガスは１組の
ガス導入穴３４からセンター管３０に導入され、排気さ
れる。このように構成したことによりガス導入穴３４は
接地電極２間のほぼ中央に配置すればよく、接地電極２
によりガス導入穴３４を塞がれることはなく、設計、組
立の自由度は極めて大きくなる。

【００５５】実施の形態９．図１６は本発明の実施の形
態９に係わる放電ユニットを示す断面図である。なお、
図１６では明確のためセンター管３０と接地電極２の延
長部２０とは片側半面を平面図で示している。実施の形
態８では接地電極２の延長部２０にガス通路用の穴３５
を施していたが、接地電極２の構造が複雑で加工が困難
である。本実施の形態ではこの問題を回避するため、図
１６に示すように接地電極２の延長部２０にガス通路用
のスリット４０を施した。接地電極２間の２個の放電空
間５から排出されたガスはこのスリット４０を介してガ
ス通路用クリアランス３６に流れ込む。したがって、機
能としてはガス導入穴３５と同等の機能をもつ。この構
造により、接地電極２の加工が容易になり、安価な装置
を提供することができる。

【００５６】実施の形態１０．図１７は本発明の実施の
形態１０に係わる放電ユニットを示し、（ａ）は縦断面
図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。これまで
の実施の形態では円筒状のセンター管３０を用い放電部
に対応する部分にガス流通穴３４を設けた場合について
説明した。図１７は円柱状のセンター管３０を用いた実
施の形態を示す。この例では円柱の外周部に切り欠き溝
を設け、ガス流通溝３７を形成している。 このように
センター管３０に要求される機能は、各部材のセンタリ
ング機能とガス通路機能であり、中空の円管を用いる必
要はなく、本実施の形態のように中実の円柱を用いても
同様の効果を奏する。もちろん、円筒や円柱の代わりに
多角形の筒や多角形の柱を用いてもよい。

【００５７】実施の形態１１．図１８は本発明の実施の
形態１１に係わる放電ユニットを示し、（ａ）は縦断面
図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。なお、図
１８では明確のためセンター管３０と接地電極２の延長
部２０とは片側半面を平面図で示している。これまでの
実施の形態では、各構成部材のセンター管３０回りの位
置を決定する機構が無いため、図１に示すオゾン発生ユ
ニット組立ネジ３３を締めつけると、各部材が回転し、
各部材の位置決めができないという問題があった。特に
実施の形態１で図４を用いて説明したように、水路に含
まれた気泡を除去する目的で、接地電極２には冷却水を
下から上へ流通する必要があるため、接地電極２の回転
は防止する必要がある。

【００５８】本実施の形態では、この問題を回避するた
めに、センター管３０に第１係合部としてキー溝３８を
設け、さらに第１係合部と係合する第２係合部として接
地電極２のガス導入穴３４に回転止めネジ３９を差し込
んでいる。センター管３０に接地電極２をはめ込むと
き、キー溝３８に沿って回転止めネジ３９をはめこみ、
すべらすことにより接地電極２の位置決めが可能であ
る。さらに、オゾン発生ユニット組立ネジ３３を締めつ
けても接地電極２は回転しない効果がある。

【００５９】実施の形態１２．図１９は本発明の実施の
形態１２によるオゾン発生装置を示す構成図である。本
実施の形態では容器１００内に保持したオゾン発生ユニ
ットすなわち図１に示したオゾン発生装置を３台縦方向
に積層した場合について示す。圧力容器１００の外部側
面に保持部材である固定台１０２が１対設けられてい
る。また架台１０３には固定台１０２と対応する位置に
例えば断面Ｌ字状で圧力容器１００の長手方向に延びる
受け体２００が設けられ、固定台１０２を支持してい
る。なお、固定台１０２および受け体２００は圧力容器
１００の長手方向に延在してもよいし数カ所に設けられ
ていてもよい。

【００６０】一般に、圧力容器１００内に保持したオゾ
ン発生ユニットは圧力容器１００の底面に取付け足を有
し、架台１０３に設けた下板に取付けられるのが通常で
あるが、本実施の形態では側面に取付け固定台１０２を
用いて架台１０３に収納したため、図１９に示すように
縦方向にオゾン発生ユニットを積層する場合、オゾン発
生ユニット間の距離を短く設定でき、したがって、縦方
向に多層のオゾン発生ユニットを積層することができ
る。電極冷却水、供給ガス、排出オゾン化ガスはすべて
集合管５５でオゾン発生ユニットまで運ばれ、その後各
放電ユニットに供給される。例えば、冷却水は集合管５
５から冷却水導入フランジ１５０、冷却水配管１５３、
冷却水導入フランジ５０を経由してオゾン発生ユニット
に供給される。同様に冷却水排出フランジ５２からオゾ
ン発生ユニットを出た冷却水は、冷却水配管１５４、冷
却水導入フランジ５２を経由して集合管５５に排出され
る。また、原料ガスは集合管５５から原料ガス導入フラ
ンジ１４１、ガス配管１０８、原料ガス導入フランジ４
１を経由してオゾン発生ユニットに供給され、オゾン化
ガス排出フランジ４２からオゾン発生ユニットを出たガ
スは、ガス配管１０９、オゾン化ガス排出フランジ１４
２を経由して集合管５５に排出される。

【００６１】オゾン発生ユニット１０の組み込み、点
検、交換を行うときには、図２０に示すように、ハンド
リフタ１０４を用いて行うことができる。ハンドリフタ
１０４でオゾン発生ユニット１０の上部にとりつけられ
た吊り上げフック８６に引っ掛けて吊り上げることによ
って容易にオゾン発生ユニット１０の圧力容器１００へ
の出し入れが行える。

【００６２】なお、前記各実施の形態では、便宜上接地
電極２、高圧電極３と称したが、接地電極２に高電圧を
印加して、高圧電極３を接地して用いても同様の効果を
奏する。また、それぞれの電極２、３に位相の異なる電
圧を印加してもよい。

【００６３】さらに、前記各実施の形態では、酸素を含
むガスが電極の外周部より供給され、放電により発生し
たオゾンがセンター管３０に収集されるように構成した
場合について説明した。このようなガスの流れを採用す
ることは、以下のような大きな利点がある。すなわち、 （１）オゾンを含む活性化の強いガスは放電空間５の外
周部には全く漏れないため、放電空間５の外で使用する
材料はオゾン耐性を必要とせず、任意の材料が使用でき
る。 （２）オゾン濃度が高く放電が不安定になる放電部ガス
下流域ではガス流速が速くなり、高オゾン濃度下でも安
定な放電が得やすい。したがって、放電が不安定になる
ような高オゾン濃度下での使用、あるいは安価な材料で
装置を構成する必要のある場合にはこの方式が有効であ
る。

【００６４】しかしながら、オゾン発生装置の中心部か
らすなわちセンター管３０から酸素を含むガスを送り込
み、放電空間５の外周部にオゾンを含むガスを排出する
ように構成してもよく、この場合には以下の利点が得ら
れる。すなわち、 （１）放電空間５のガス下流に行くほど、ガス流路の断
面積が大きくなる。一般に、ガス下流域では、ガス温度
が上がって流速が速くなり、流路の圧力損失が急増する
が、この構成を取ることにより比較的低圧力損失で流路
を構成することができる。 （２）放電空間５の水分量が増加するとオゾン発生効率
が減少することが知られているが、この構成では電極冷
却水が多少漏れても放電空間５の水分量が増加すること
がなく、水によるオゾンの発生効率の低下はない。した
がって、水漏れの恐れのある場合や、ガス流体系の圧力
損失を低く抑える必要がある場合にはこの方式が有効で
ある。

【００６５】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば、
対向して配置されその間に高電圧が印加されることによ
り放電を発生せしめる２個の電極と、該電極間に少なく
とも１個の誘電体とを有し、前記電極間に酸素を含むガ
スを供給して前記放電によりオゾンを発生させる放電ユ
ニットを複数積層したオゾン発生装置において、複数の
前記放電ユニットを貫通して支持するガス通路を兼ねた
センター管を備えたので、センター管が軸となり複数の
放電ユニットを容易に積層できる。またセンター管がガ
ス流路も兼ねているので別途ガス通路を設ける必要がな
く、コンパクトな装置が得られる。

【００６６】請求項２の発明によれば、請求項１記載の
ものにおいて、放電ユニットをセンター管で中心保持さ
せて積層したので、放電ユニットを短時間で精度良く積
層できる。

【００６７】請求項３の発明によれば、請求項１記載の
ものにおいて、センター管および放電ユニットに第１係
合部及びこれと係合して前記放電ユニットの回転を止め
る第２係合部をそれぞれ設けたので、組立時に放電ユニ
ットの回転を防止して短時間で精度良く積層できる。

【００６８】請求項４の発明によれば、請求項１記載の
ものにおいて、センター管は筒状であり、放電が発生す
る放電部に対応する前記筒状センター管の部分にガス流
通穴を設けたので、ガス通路を兼ねたセンター管が容易
に構成できる。

【００６９】請求項５の発明によれば、請求項４記載の
ものにおいて、筒状センター管のガス流通穴で発生する
ガスの圧力損失が、放電部で発生するガスの圧力損失よ
り十分大きくなるように穴の開口面積を設定したので、
各放電空間を流れるガス量は、放電空間の空隙長精度で
決定され、穴径精度は必要なく、安価な装置を得ること
ができる。

【００７０】請求項６の発明によれば、請求項４記載の
ものにおいて、筒状センター管のガス流通穴で発生する
ガスの圧力損失が、放電部で発生するガスの圧力損失よ
り十分小さくなるように穴の開口面積を設定したので、
各放電空間を流れるガス量は、センター管の穴径精度で
決定され、放電空間の空隙長精度に依存しないため、寸
法精度の低い電極を使用することができる。

【００７１】 請求項７の発明によれば、対向して配置
されその間に高電圧が印加されることにより放電を発生
せしめる２個の電極と、該電極間に少なくとも１個の誘
電体とを有し、前記電極間に酸素を含むガスを供給して
前記放電によりオゾンを発生させる放電ユニットを複数
積層したオゾン発生装置において、複数の前記放電ユニ
ットを貫通して支持するガス通路を兼ねた柱を備え、前
記ガス通路として前記柱にガス流通溝を設けたので、請
求項１の効果に加えて、機械的強度の高い柱が構成でき
る。

【００７２】請求項８の発明によれば、請求項１記載の
ものにおいて、酸素を含むガスが電極の外周部より供給
され、放電により発生したオゾンがセンター管に収集さ
れるように構成したので、オゾンを含む活性化の強いガ
スは放電空間の外周部には漏れないため、放電空間の外
で使用する材料はオゾン耐性を必要とせず任意の材料が
使用できる。さらに、オゾン濃度が高く放電が不安定に
なる放電部ガス下流域ではガス流速が速くなり、高オゾ
ン濃度下でも安定な放電が得やすい。

【００７３】請求項９の発明によれば、請求項１記載の
ものにおいて、センター管が一方の電極を支持し、該電
極により他方の電極及び誘電体の中心保持を行なったの
で、複数の放電ユニットを積層して得られたオゾン発生
ユニットの強度は強くなり、強固で信頼性の高い装置を
得ることができる。

【００７４】請求項１０の発明によれば、請求項１記載
のものにおいて、少なくとも一方の電極に設けられ対向
する電極間に介在して両電極の間隔を保持する延長部を
備えたので、放電ユニットの締めつけ力によらず、電極
間隔を一定に保持することができる。したがって、ガス
漏れの心配がなく、さらに、締めつけ力の管理も必要が
ない、安定で組み立てやすい装置が得られる。

【００７５】

【００７６】

【００７７】

【００７８】

【００７９】

【００８０】

【００８１】

【００８２】

【００８３】

【００８４】

【００８５】

【００８６】

【００８７】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１によるオゾン発生装置
を示す縦断面図である。

【図２】 本発明の実施の形態１によるオゾン発生装置
を示す横断面図である。

【図３】 本発明の実施の形態１に係わり、オゾン発生
ユニット１０、ヒューズ２３、自動連結ユニット２２か
らなるオゾン発生部を説明するために一部切り欠いて内
部を示す斜視図である。

【図４】 本発明の実施の形態１に係わり接地電極内の
冷却水路を示す断面図である。

【図５】 本発明の実施の形態１に係わる放電ユニット
を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線
断面図である。

【図６】 本発明の実施の形態２に係わる放電ユニット
を示す縦断面図である。

【図７】 本発明の実施の形態２に係わる放電ユニット
の別の例を示す縦断面図である。

【図８】 本発明の実施の形態３に係わる放電ユニット
を示す縦断面図である。

【図９】 本発明の実施の形態３に係わる誘電体と高圧
電極を示す横断面図である。

【図１０】 本発明の実施の形態４に係わる放電ユニッ
トを示す縦断面図である。

【図１１】 本発明の実施の形態５に係わる放電ユニッ
トを示す縦断面図である。

【図１２】 本発明の実施の形態５に係わる放電ユニッ
トの別の例を示す縦断面図である。

【図１３】 本発明の実施の形態６に係わる放電ユニッ
トを示す縦断面図である。

【図１４】 本発明の実施の形態７に係わる放電ユニッ
トを示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ
線断面図である。

【図１５】 本発明の実施の形態８に係わる放電ユニッ
トを示す縦断面図である。

【図１６】 本発明の実施の形態９に係わる放電ユニッ
トを示す縦断面図である。

【図１７】 本発明の実施の形態１０に係わる放電ユニ
ットを示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−
Ｂ線断面図である。

【図１８】 本発明の実施の形態１１に係わる放電ユニ
ットを示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−
Ｂ線断面図である。

【図１９】 本発明の実施の形態１２によるオゾン発生
装置を示す構成図である。

【図２０】 本発明の実施の形態１２に係わるリフター
を示す正面図である。

【図２１】 従来のオゾン発生装置の要部を示し、
（ａ）は縦断面図、（ｂ）は左半分の正面図である。

【符号の説明】

１ 電源、 ２ 接地電極（第１電極）、 ３ 高圧電
極（第２電極）、 ４誘電体、 ５ 放電空間、 ６
スペーサ、 ７ ガス入り口を示す矢印、８ ガス出口
を示す矢印、 ９ ガス排出管、 １０ オゾン発生ユ
ニット、１２ 接地電極の段差部、 １３ スペーサの
中央環、 ２０ 延長部、 ２１ブッシング、 ２２
自動連結ユニット、 ２３ ヒューズ、 ２４，２７高
圧線、 ２５ 高圧線ボックス、 ２６ 高圧ガイシ、
３０ センター管、３１，３２ センター管の端板、
３３ オゾン発生ユニット組立ネジ、 ３４，３５
ガス導入穴、 ３６ ガス通路用クリアランス、 ３７
ガス流通溝、 ３８ キー溝、 ３９ 回転止めネ
ジ、 ４０ スリット、 ４１ 原料ガス導入フラン
ジ、４２ オゾン化ガス排出フランジ、 ５０ 冷却水
導入フランジ、 ５２ 冷却水排出フランジ、 ５２は
冷却水の流れの方向、 ５３，５４冷却水配管、 ５
５，５６ 集合管、 ５７，５９ コネクタ、 ５８
水冷チューブ、 ７２ ガスシール部材、 ７３ 弾性
体、 ７４ 連結部材、 ８０ ベース台、 ８１ 端
版、 ８２ 側版、 ８３ ローラ、 ８４ ローラ受
け、 ８５ 引き出し用の取っ手、 ８６ 吊り上げフ
ック、 １００ 圧力容器、 １０１ ヒューズ観測
窓、 １０２ オゾン発生ユニット固定台、 １０３
架台、 １０４ リフター、 ２００ 受け体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 峯 慎吾 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭54−69589（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−58989（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−42278（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−12304（ＪＰ，Ａ) 特許122301（ＪＰ，Ｃ２) 特許80651（ＪＰ，Ｃ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C01B 13/11 H01T 23/00

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向して配置されその間に高電圧が印加
   されることにより放電を発生せしめる２個の電極と、該
   電極間に少なくとも１個の誘電体とを有し、前記電極間
   に酸素を含むガスを供給して前記放電によりオゾンを発
   生させる放電ユニットを複数積層したオゾン発生装置に
   おいて、複数の前記放電ユニットを貫通して支持するガ
   ス通路を兼ねたセンター管を備えたことを特徴とするオ
   ゾン発生装置。
2. 【請求項２】 放電ユニットをセンター管で中心保持さ
   せて積層したことを特徴とする請求項１記載のオゾン発
   生装置。
3. 【請求項３】 センター管および放電ユニットに第１係
   合部及びこれと係合して前記放電ユニットの回転を止め
   る第２係合部をそれぞれ設けたことを特徴とする請求項
   １記載のオゾン発生装置。
4. 【請求項４】 センター管は筒状であり、放電が発生す
   る放電部に対応する前記筒状センター管の部分にガス流
   通穴を設けたことを特徴とする請求項１記載のオゾン発
   生装置。
5. 【請求項５】 筒状センター管のガス流通穴で発生する
   ガスの圧力損失が、放電部で発生するガスの圧力損失よ
   り十分大きくなるように穴の開口面積を設定したことを
   特徴とする請求項４記載のオゾン発生装置。
6. 【請求項６】 筒状センター管のガス流通穴で発生する
   ガスの圧力損失が、放電部で発生するガスの圧力損失よ
   り十分小さくなるように穴の開口面積を設定したことを
   特徴とする請求項４記載のオゾン発生装置。
7. 【請求項７】 対向して配置されその間に高電圧が印加
   されることにより放電を発生せしめる２個の電極と、該
   電極間に少なくとも１個の誘電体とを有し、前記電極間
   に酸素を含むガスを供給して前記放電によりオゾンを発
   生させる放電ユニットを複数積層したオゾン発生装置に
   おいて、複数の前記放電ユニットを貫通して支持するガ
   ス通路を兼ねた柱を備え、前記ガス通路として前記柱に
   ガス流通溝を設けたことを特徴とするオゾン発生装置。
8. 【請求項８】 酸素を含むガスが電極の外周部より供給
   され、放電により発生したオゾンがセンター管に収集さ
   れるように構成したことを特徴とする請求項１記載のオ
   ゾン発生装置。
9. 【請求項９】 センター管が一方の電極を支持し、該電
   極により他方の電極及び誘電体の中心保持を行なったこ
   とを特徴とする請求項１記載のオゾン発生装置。
10. 【請求項１０】 少なくとも一方の電極に設けられ対向
    する電極間に介在して両電極の間隔を保持する延長部を
    備えたことを特徴とする請求項１記載のオゾン発生装
    置。