JP3637484B2

JP3637484B2 - Discharge cell for ozone generator

Info

Publication number: JP3637484B2
Application number: JP2000257350A
Authority: JP
Inventors: 寛折島; 昭彦寺本; 辰男菊池; 裕二寺島; 典世曽谷; 昌也吉村
Original assignee: Sumitomo Precision Products Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Precision Products Co Ltd
Priority date: 1999-01-29
Filing date: 2000-08-28
Publication date: 2005-04-13
Anticipated expiration: 2020-01-31
Also published as: JP2001097702A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレート型オゾン発生装置に使用される放電セルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
プレート型オゾン発生装置に使用される放電セルの一つとして図６に示すものが知られている。
【０００３】
図６に示された放電セルは、ヒートシンクを兼ねる一対の低圧電極１，１と、一対の低圧電極１，１の間に配置される誘電体ユニット２と、誘電体ユニット２の両面側に放電空隙３を形成するためのスペーサ４，４・・とを備えている。誘電体ユニット２は、誘電体としての２枚のガラス板２ａ，２ａの間に高圧電極２ｂを介在させた３層構造である。スペーサ４，４・・は金属、セラミック、ガラス或いは樹脂等からなり、放電空隙３でのガス流通方向に直角な方向に所定の間隔で配列されている。
【０００４】
オゾンを発生させるときは、誘電体ユニット２の両面側に形成された放電空隙３，３に酸素ガス又は酸素ガスを含む混合ガスからなる原料ガスを流通させながら、誘電体ユニット２内の高圧電極２ｂに所定の高電圧を印加する。高電圧の印加により放電空隙３，３では無声放電が発生し、原料ガス中の酸素ガスがオゾン化される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このようなオゾン発生装置用放電セルでは、低圧電極１，１及び誘電体ユニット２を１モジュールとし、隣接するモジュール間で低圧電極１，１を共用する形で、そのモジュールが厚み方向に積層される。
【０００６】
モジュールの積層数は例えば３０と多い。このため、各モジュールの製作コストを低減することがゾン発生装置用放電セルの価格低減に大きく影響する。誘電体ユニット２において２枚のガラス板２ａ，２ａの間に介在する高圧電極２ｂについては、薄型化により冷却が不要になることが知られており、この観点から、ガラス板２ａ，２ａの両方の表面に導電性材料をメタライズやメッキ、溶射等で一体的に被覆することにより形成されていた。
【０００７】
ここで、高圧電極２ｂを一体的に被覆形成する目的の一つとしては、ガラス板２ａと高圧電極２ｂとの間に隙間が生じないようにする狙いもある。ここに隙間が存在すると、この隙間で異常放電が発生する。この異常放電は本来の放電空隙における放電と異なり、高圧電極２ｂの放電劣化やオゾン発生に寄与しない無駄な電力の消費を招くものであるため、防止しなければならない。ガラス板２ａに高圧電極２ｂを一体被覆することにより、ガラス板２ａと高圧電極２ｂとの間から空隙が排除され、放電空隙３ではオゾンの発生に必要な放電が安定して生じる。しかし、その一方では、電極形成のための被覆コストが嵩み、各モジュールの製作コストを高める大きな要因となっていた。また、被覆の過程でガラス板２ａが加熱されることによる機械的、物性的な二次弊害や端子部の引き出しが困難になることも問題であった。
【０００８】
また、この高圧電極２ｂは、従来はガラス板２ａ，２ａの実質全面に被覆形成されており、その前後方向の奥行きは、ガラス板２ａ，２ａの奥行きと共に、低圧電極１，１の奥行きと実質同一であった。しかし、最近の傾向として放電セルの小型化等のために、ガラス板２ａの厚みが薄くされたり、放電セルの構成部材間の距離が短くされ、高圧電極２ｂと低圧電極１，１との間に十分な絶縁距離が確保できなくなった。このため、高圧電極２ｂと低圧電極１，１との間で異常放電が多発し、放電セルの信頼性の低下が問題になってきた。
【０００９】
本発明の第１の目的は、モジュールの製作コスト、特に電極形成コストを低減できる経済的なオゾン発生装置用放電セルを提供することにある。
【００１０】
本発明の第２の目的は、異常放電を起こさない信頼性の高いオゾン発生装置用放電セルを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のオゾン発生装置用放電セルは、一対の第１電極と、一対の第１電極の間に、各第１電極との間に一対の放電空隙が形成されるように隙間をあけて配置された一対の誘電体と、一対の誘電体の間に、各誘電体と接触して配置された第２電極とを備えており、前記第２電極を、ステンレス鋼からなる厚みが２００μｍ以下の薄板により形成して、一対の誘電体間に挟み込むと共に、一対の誘電体を前記薄板より広くして、一対の誘電体の略周囲全体でその縁部を前記薄板の縁部よりも外側へ突出させ、前記薄板の縁部より外側の少なくとも一部分で、一対の誘電体同士を耐オゾン樹脂を用いた熱溶着、シリコン樹脂又はエポキシ樹脂を用いた接着、若しくは無機系接合材による接着層により接合して、前記薄板を一対の誘電体の間に接着することなく挟持したものである。
【００１２】
本発明のオゾン発生装置用放電セルでは、一対の誘電体の間に介在する第２電極が、ステンレス鋼からなる厚みが２００μｍ以下の薄板によって形成され、且つ、その薄板が一対の誘電体に接着されないため、誘電体ユニットの製作コストが非常に安価となる。また、その薄板は、剛性の高い一対の誘電体の間に保持されるため、高い平面度を有し、自らも高い平面度を保有するため、非接着であるにもかかわらず、隙間を生じず、そのため隙間での有害な放電は発生せず、本来の放電空隙での安定な放電が可能になる。更に、その縁部の一部分を一対の誘電体の間からその外へ帯状に引き出することにより、一体形成の可撓性をもつ扱い易い端子部が簡単に形成できる。
【００１３】
薄板の厚みを２００μｍ以下としたのは、２００μｍを超えると、薄板の剛性が高くなり、組立作業等で誘電体に割れなどの機械的な損傷を発生させることがあるからである。厚みの下限については組立時の作業性の低下などの点から１０μｍ以上が好ましい。
【００１４】
薄板の材質としてのステンレス鋼は、耐食性や材料の入手性の点からも好ましいものである。ステンレス鋼からなる薄板は通常、圧延により製造される。その圧延材は、平坦度や加工硬化による剛性を期待できる点から好ましく、なかでも圧延後の焼なまし処理を省略された圧延ままの材料が、加工硬化による剛性、及びこれによる平坦度の維持をそのまま活用できる点から特に好ましい。
【００１５】
誘電体としては低コスト、耐電圧特性、寸法精度、表面が研磨工程なしで鏡面となることなどからガラス板、特に下記の成分構成のガラス板が好ましいが、アルミナ等のセラミック板、サファイア等の結晶板、アルミナ等の溶射によるセラミックコート板、ほうろう板などの使用も可能である。
【００１６】
ガラス板の好ましい成分構成は、ＳｉＯ：４０〜７０％，Ａｌ₂Ｏ₃：５〜３０％，Ｂ₂Ｏ₃：０〜２０％，ＭｇＯ：０〜５％，ＣａＯ：０〜１０％，ＳｒＯ：０〜８％，ＢａＯ：０〜２０％，ＺｎＯ：０〜１％から実質的になる。この成分構成のガラス板は液晶用ガラス基板に主に使用されており、平坦度が高く、気泡などの内部欠陥が少ないという、オゾン発生装置用誘電体として優れた利点があり、入手も容易である。この成分構成のガラス板は、放電セルの構造に関係なく有効である。
【００１７】
ガラス板の厚みは０．３〜１．５ｍｍが好ましい。ガラス板が厚いとガラス板での電圧降下が大きくなり、放電セルへの供給電圧が高くなる。薄い場合は組立時の作業性が低下したり、機械強度不足による破損等が起こる。
【００１８】
薄板の縁部の一部を一対の誘電体の間からその外へ帯状に引き出して形成した端子部は、形成が容易であるだけでなく、板厚方向での柔軟性に富み、板圧方向にモジュールを積層する場合に、各モジュール間で端子部を簡単に重ね合わせることができる。また、端子部の長手方向の一部で、その幅を小さくすることにより、簡単にヒューズ部を一体形成できる。
【００１９】
端子部の横幅は、薄板の横幅の範囲内で適宜選択すればよい。
【００２０】
なお、この端子部は薄板であり、熱拡散が小さいため、万一、端子部に異常放電が発生した場合にはその熱で溶断が発生するおそれがある。このため、端子部には放熱促進部材を取り付けるのが良い。
【００２１】
本発明のオゾン発生装置用放電セルでは又、一対の誘電体を第２電極より広くし、一対の誘電体の略周囲全体でその縁部を第２電極の縁部より外側へ突出させた。これにより、第２電極の縁部を起点とする異常放電が効果的に抑制される。
【００２２】
誘電体の縁部の突出量は２〜７０ｍｍが好ましい。この突出量が２ｍｍ未満では、異常放電を抑制する効果が小さい。７０ｍｍを超えると誘電体が大きくなり、放電セルのサイズアップとコストアップが発生する。特に好ましい突出量は５〜５０ｍｍである。
【００２３】
一対の誘電体の縁部を第２電極の縁部より外側へ突出させることにより、第２電極の縁部より外側の少なくとも一部分で、一対の誘電体同士を接合することが可能となる。本発明のオゾン発生装置用放電セルでは、この誘電体同士の接着層による接合により、一対の誘電体と第２電極との密着性が更に良好となり、放電が安定化する。その接合方法としては、例えばポリイミド、ＰＦＡ、ＦＥＰ等の耐オゾン樹脂による熱溶着や、シリコン樹脂、エポキシ樹脂による接着を用いる。オゾン濃度が高い場合はＰＦＡ、ＦＥＰによる熱溶着が好ましい。また、誘電体と膨張係数が近いガラス封着材などの無機系接合材の使用も可能である。
【００２４】
第２電極の縁部より外側で一対の誘電体同士を接合する場合、その接合部を内側の第２電極から離すのが好ましい。これにより、第２電極の周囲における絶縁性が向上し、異常放電が抑制される。ここにおける離間距離は１〜１０ｍｍが好ましい。１ｍｍ未満の場合は、絶縁性の向上効果が小さく、また、電極と接合部の干渉の問題が発生する。１０ｍｍを超えると、誘電体に割れが発生することがある。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施形態に係るプレート型オゾン発生装置用放電セルの正面図、図２は同放電セルに使用されているのセルモジュールの分解斜視図、図３は同セルモジュールに使用されている第１電極の分解斜視図、図４は同セルモジュールに使用されている誘電体ユニットの斜視図、図５は同誘電体ユニットの縦断正面図である。
【００２６】
本実施形態に係る放電セルは、図１に示すように、平板状の剛性体からなる複数の第１電極１０，１０・・を、両側一対の剛性体スペーサ２０，２０を挟んで板厚方向に重ね合わせることにより、セルモジュールの積層体を構成している。セルモジュールの積層体は、図示されない上下一対のエンドプレート間に、両側部を積層方向に貫通する複数本のボルトにより固定されている。この積層体では、上下のセルモジュールは第１電極１０を共用する。
【００２７】
各セルモジュールは、図２に示すように、上下一対の第１電極１０，１０と、第１電極１０，１０間に挟まれた両側一対の剛性体スペーサ２０，２０と、剛性体スペーサ２０，２０の内側に位置して第１電極１０，１０間に配置された誘電体ユニット３０と、誘電体ユニット３０の両面側に放電空隙５０，５０を形成するために第１電極１０，１０との間に設けられた複数の弾性体スペーサ４０，４０・・とを備えている。
【００２８】
なお、図面はいずれも上下方向の寸法を誇張したものになっており、実際の厚さは例えば第１電極１０で３ｍｍ以下、剛性体スペーサ２０で３ｍｍ以下というように非常に薄く設計されている。
【００２９】
上下一対の第１電極１０，１０は、ヒートシンクを兼ねる低圧電極である。各第１電極１０は、ステンレス鋼板等からなる２枚の導電板１５，１５を接合して板間に冷媒流通路を形成した薄板状の導電性剛体である。
【００３０】
第１電極１０の一方の側部には、冷媒としての冷却水を冷媒流通路に導入するための冷媒導入孔１１と、その冷却水を上記流通路から取り出すための冷媒導出孔１２とが、２枚の導電板１５，１５を板厚方向に貫通して設けられている。また、当該セルモジュールで発生したオゾンガスを取り出すために、第１電極１０には、両側一対のガス導出孔１３，１３と、ガス導出孔１３，１３を繋ぐスリット状のガス導出路１４とが、２枚の導電板１５，１５を板厚方向に貫通して設けられている。第１電極１０の両側部に設けられている複数の小さな丸孔は、ボルトの通し孔である。
【００３１】
第１電極１０を構成する２枚の導電板１５，１５の両方の対向面には、図３に示すように、ガス導出孔１３，１３及びガス導出路１４を包囲するようにＵ字状の浅く広い溝が形成されている。両方の対向面に形成されたこの溝は合体して、導電板１５，１５間に冷媒流通路１６を形成する。浅く広いこの溝は、例えばエッチング等により簡単に形成される。
【００３２】
冷媒流通路１６の一端部は冷媒導入孔１１に接続され、他端部は冷媒導出孔１２に接続されている。冷媒流通路１６には、流通方向に延びる複数のリブ１７，１７・・が、流通方向に直角な方向に所定の間隔で設けられている。リブ１７，１７・・は冷却水の均一な流れと、第１電極１０の剛性確保に寄与する。
【００３３】
両側一対の剛性体スペーサ２０，２０は、ステンレス鋼板等の導電性板材からなる薄板状の導電性剛体で、第１電極１０，１０間の両側部に介在することにより、この間に、スペーサ厚に等しいギャップ量Ｇ′の空間を形成する。また、第１電極１０，１０の電気的な接続部材として機能する。
【００３４】
一方の剛性体スペーサ２０には、第１電極１０の冷媒導入孔１１及び冷媒導出孔１２にそれぞれ連通する冷媒導入孔２１及び冷媒導出孔２２が、板厚方向に貫通して設けられている。両方の剛性体スペーサ２０，２０の各内側縁部には、第１電極１０のガス導出孔１３に連通する切り込み状のガス導出孔２３が、板厚方向に貫通して設けられている。またボルトの通し孔も第１電極１０と同様に設けられている。
【００３５】
上下一対の第１電極１０，１０と両側一対の剛性体スペーサ２０，２０で囲まれた空間に配置される誘電体ユニット３０は、図４に示すように、誘電体としての上下一対のガラス板３１，３１の間に第２電極３２を挟んだサンドイッチ構造の薄板状剛性体である。誘電体ユニット３０の厚みＴは、上記空間のギャップ量Ｇ′より僅かに小さく、より具体的には放電空隙５０，５０の各ギャップ量をＧとして、Ｇ′−２Ｇとされる。
【００３６】
第２電極３２は高圧電極で、ステンレス鋼の薄板からなり、その厚みは２００μｍ以下である。第２電極３２の横幅Ｗ２は、ガラス板３１，３１の横幅Ｗ１より狭く設定されており、これにより、第２電極３２の両側の縁部は、ガラス板３１，３１の両側の縁部から内側へΔＷ，ΔＷずつ入り込むことになる。ΔＷは２〜７０ｍｍが適当である。第２電極３２の奥行きＬ２は、ガラス板３１，３１の奥行きＬ１より短く設定されており、これにより、第２電極３２の前後の縁部は、ガラス板３１，３１の前後の縁部から内側へΔＬ，ΔＬずつ入り込むことになる。ΔＬも２〜７０ｍｍが適当である。
【００３７】
第２電極３２の奥行きＬ２は又、上下一対の第１電極１０，１０の奥行きより大きく設定されており、これにより、第２電極３２の前後の縁部は、ガラス板３１，３１の前後の縁部から前後へ突出することになる。この突出量は２〜２０ｍｍが適当である。
【００３８】
つまり、セルモジュールにおける各部材の奥行きは、第１電極１０，１０、第２電極３２、ガラス板３１，３１の順に大きくなっており、剛性体スペーサ２０，２０の奥行きは第１電極１０，１０の奥行きと同じである。
【００３９】
第２電極３２の前縁部の一部分は、一体形成の端子部３２′としてガラス板３１，３１の間からその前方へ帯状に突出している。端子部３２′には、アルミ箔を巻いて形成した放熱促進部３４が取り付けられると共に、放熱促進部３４の前方に位置してヒューズ部３２″が一体的に形成されている。ヒューズ部３２″は、端子部３２′の長手方向の一部分でその幅を小さくすることにより形成されている。
【００４０】
ガラス板３１，３１は、図５（ａ）に示すように、第２電極３２の両側で接着層３５，３５により部分的に接合されている。接着層３５，３５は、耐オゾン性を有する例えばポリイミド、ＰＦＡ、ＦＥＰ等の熱溶着層である。つまり、ガラス板３１，３１は、ポリイミド、ＰＦＡ、ＦＥＰ等の耐オゾン樹脂を用いた熱溶着により、第２電極３２を除く部分で接合一体化されている。
【００４１】
誘電体ユニット３０の両面側に放電空隙５０，５０を形成するために第１電極１０，１０との間に設けられる弾性体スペーサ４０，４０・・は、耐オゾン性及び弾力性を有する、断面が円形の細い樹脂線材であり、放電空隙５０の幅方向（ガス流通方向に直角な方向）に所定の間隔で配置されている。各弾性体スペーサ４０の厚み（線材の外径Ｄ）は、圧縮のない状態で放電空隙５０，５０の各ギャップ量Ｇより５〜５０％程度大きく設定されている。
【００４２】
この設定により、弾性体スペーサ４０，４０・・は第１電極１０と誘電体ユニット３０により上下から圧縮され、この圧縮により、誘電体ユニット３０は上下から均等な圧力で弾性的に押圧され、上記空間内の上下方向中央部に保持される。その結果、誘電体ユニット３０の両面側には、均等なギャップ量Ｇの放電空隙５０，５０が形成される。
【００４３】
なお、各放電空隙５０の両側部には、弾性体スペーサ及びシール部材を兼ねて弾性体からなるテープ状の絶縁部材４１，４１が設けられている。
【００４４】
次に、本実施形態に係る放電セルの組立方法、使用方法及び機能について説明する。
【００４５】
放電セルの組立では、図示されない上下のエンドプレート間に複数枚の第１電極１０，１０・・が、各間に剛性体スペーサ２０，２０、誘電体ユニット３０及び弾性体スペーサ４０，４０・・を挟んで重ね合わされ、両側部が図示されない複数本のボルトにより重合方向に締め付けられる。
【００４６】
これにより、各セルモジュールでは、誘電体ユニット３０の両面側に放電空隙５０，５０が形成される。ここで、上下の第１電極１０，１０、両側の剛性体スペーサ２０，２０及び誘電体ユニット３０は圧縮を生じない剛性体であり、一方、弾性体スペーサ４０，４０・・は圧縮を生じるので、各放電空隙５０のギャップ量Ｇは（Ｇ′−Ｔ）／２の一定値となる。従って、０．２ｍｍ以下というような微小のギャップ量Ｇも安定的に実現される。
【００４７】
また、締め付けは、剛性体スペーサ２０，２０が配置されている両側部に行われ、放電セル全体を均等に加圧する必要がないので、締め付け機構が簡略化される。更に、締め付けによる弾性体スペーサ４０，４０・・の破損も誘電体ユニット３０内のガラス板３１，３１の破損も生じない。
【００４８】
組立を終えた放電セルは、各セルモジュールの放電空隙５０，５０内に前後から原料ガスを導入するために、図示されないタンク内に収容される。
【００４９】
その放電セルでは、第１電極１０の冷媒導入孔１１と剛性体スペーサ２０の冷媒導入孔２１が合体することにより、積層方向に連続する冷媒導入路が形成されている。また、第１電極１０の冷媒導出孔１２と剛性体スペーサ２０の冷媒導出孔２２が合体することにより、積層方向に連続する冷媒導出路が形成されている。更に、第１電極１０のガス導出孔１３，１３と剛性体２０，２０のガス導出孔２３，２３が合体することにより、積層方向に連続する両側一対のガス導出路が形成されている。
【００５０】
これらの冷媒導入路、冷媒導出路及びガス導出路は、上段のエンドプレートに設けられた開口部及び各開口部に接続された管によりタンク外に連通している。一方、下段のエンドプレートは、これらの路を閉じる蓋板として機能する。
【００５１】
オゾンを発生させるときは、放電セルを収容するタンク内に原料ガスを供給する。また、冷媒導入路に冷却水を供給する。この状態で、各セルモジュールの誘電体ユニット３０に設けられた第２電極３２に高電圧を印加し、放電空隙５０，５０で無声放電を発生させる。
【００５２】
タンク内に供給された原料ガスは、各セルモジュール内の上下の放電空隙５０，５０に前後から流入し、前後方向の中央部に向かって流れる過程で放電に晒されてオゾンガスとなる。放電空隙５０，５０で発生したオゾンガスは、上下の第１電極１０，１０に設けられたガス導出路１４，１４を通って両側のガス導出孔１３，１３に至り、放電セルの両側部に形成された両側一対のガス導出路を通って放電セルの上方に取り出され、更にタンク外に取り出される。
【００５３】
冷媒導入路に供給された冷却水は、各セルモジュールの上下の第１電極１０，１０に設けられた冷媒導入孔１１，１１から冷媒流通路１６に入り、放電空隙５０，５０を低圧電極側から水冷する。第１電極１０，１０の冷媒導出孔１２，１２から出た冷却水は、放電セルの一方の側部に形成された冷媒導出路を通って放電セルの上方に取り出され、更にタンク外に取り出される。
【００５４】
ここで、各セルモジュール内の誘電体ユニット３０は、その製作で第２電極３２をガラス板３１，３１間に単に挟み込み、第２電極３２の形成に溶射やメッキ、封入を用いず、ガラス板３１，３１の接合も第２電極３２を避けて熱溶着により簡単に行い得るため、製作が簡単で、放電セルのコスト低減に寄与する。しかも、第２電極３２としてステンレス鋼の薄板を用いたため、ガラス板３１，３１と第２電極３２との間に隙間ができず、放電空隙５０，５０での安定な放電が可能になる。
【００５５】
各誘電体ユニット３０では、第２電極３２の前後の縁部が、上下の第１電極１０，１０の前後の縁部より前後に突出している。このため、それぞれの縁部間における電界集中が緩和され、誘電体の絶縁破壊が防止できる。また、上下のガラス板３１，３１の前後の縁部は、第２電極３２の前後の縁部よりも更に前後に突出している。このため、第１電極１０，１０と第２電極３２の間で絶縁破壊が生じない距離を確保できる。
【００５６】
誘電体ユニット３０の横幅方向では、第２電極３２と両側の剛性体スペーサ２０，２０との間に隙間が確保され、各隙間に絶縁性スペーサ３３，３３が配置されている。このため、第２電極３２と第１電極１０，１０或いは剛性体スペーサ２０，２０との間で電気絶縁性が得られる。
【００５７】
第２電極３２の端子部３２′は、その板厚方向、即ちモジュールの積層方向で自由に曲がる。このため、積層された複数のモジュール間で各端子部３２′を簡単に重ね合わせ結合することができる。
【００５８】
各端子部３２′では、放熱促進部３４が取り付けられているので、熱拡散性が良くなり、端子部３２′への異常放電により発生する熱での溶断を防止できる。また、ヒューズ部３２″が一体的に形成されているので、ヒューズ管が不要になる。
【００５９】
ガラス板３１，３１の接合については、接合部である接着層３５，３５が第２電極３２の側方に排除されるため、誘電体ユニット３０の厚みが低減すると共に、両側の絶縁性スペーサとして機能する。両側の接着層３５，３５については、図５（ｂ）に示すように、第２電極３２と接着層３５，３５の間に隙間３６，３６を設けるのがよい。これにより、絶縁された空間が接着層３５，３５との間にできるため、接着層３５，３５内に発生するツリー放電による絶縁破壊を防止できる。
【００６０】
また、放電空隙５０でのガス流れついては、従来は、このガス流れが、放電空隙５０の前端から後端に向かう一方通行であった。この場合、オゾンガスを取り出すためには、放電セルの積層方向に直角な後面にヘッダを取り付ける必要がある。しかし、放電セルの積層方向に直角な後面は、積層された各部材の端面が現れるため平坦ではない。このため、ヘッダと後面間のシールが難しくなる。
【００６１】
これに対し、本実施形態に係る放電セルでは、第１電極１０の放電空隙５０に接する部分に、放電空隙５０でのガス流通方向中央部に位置してガス導出路１４が設けられ、第１電極１０の剛性体スペーサ２０，２０に接する部分に、ガス導出路１４に繋がるガス導出孔１３，１３が設けられいる。また、剛性体スペーサ２０，２０には、ガス導出孔１３，１３に対応してガス導出孔２３，２３が設けられている。
【００６２】
その結果、原料ガスは放電空隙５０の一端と他端の両方から流入する。両方の流入ガスは放電空隙５０でオゾン化され、放電空隙５０の中央部で第１電極１０のガス導出路１４に入り、両側のガス導出孔１３，１３から積層方向に流れて放電セルの外に取り出される。このため、オゾンガスの取り出しは、第１電極１０の表面、或いはエンドプレートの表面から２本の管により行われる。これらの表面は上記端面と異なり平坦で、シールが容易であり、ヘッダも不要になる。また、冷却水の流通方向とオゾンガスの取り出し方向が同じになるため、配管構造が簡単になり、装置の小型化が図られる。
【００６３】
このガス取り出し構造は、一対の第１電極間にスペーサで空間を形成し、この空間に誘電体ユニットを配置してその両面側に放電空隙を形成する構造であれば、本発明の放電セル以外の放電セルにも適用可能である。
【００６４】
【発明の効果】
以上に説明したとおり、本発明のオゾン発生装置用放電セルは、第２電極をステンレス鋼からなる厚みが２００μｍ以下の薄板により形成して一対の誘電体の間に接着することなく挟持したことにより、放電空隙で安定な放電を発生させつつ、電極形成コストを著しく低減できる。従って、その製作コストを安価に抑制できる。
【００６５】
また、一対の誘電体を第２電極より広くし、一対の誘電体の略周囲全体でその縁部を第２電極の縁部より外側へ突出させたことにより、第１電極或いは第１電極と同電位の部材への電気絶縁距離を十分に確保できるので、異常放電等が発生しない高い信頼性を確保することができる。更に、突出部での誘電体同士の接合、特に耐オゾン樹脂からなる熱溶着層等の接着層による接合により、一対の誘電体と第２電極との密着性が更に良好となり、放電が安定化する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るプレート型オゾン発生装置用放電セルの正面図である。
【図２】同放電セルに使用されたセルモジュールの分解斜視図である。
【図３】同セルモジュールに使用された第１電極の分解斜視図である。
【図４】同セルモジュールに使用された誘電体ユニットの斜視図である。
【図５】同誘電体ユニットの縦断正面図である。
【図６】従来のプレート型オゾン発生装置用放電セルの模式構成図である。
【符号の説明】
１０第１電極（低圧電極）
１１冷媒導入孔
１２冷媒導出孔
１３ガス導出孔
１４ガス導出路
１５導電板
１６冷媒流通路
１７リブ
２０剛性体スペーサ
２１冷媒導入孔
２２冷媒導出孔
３０誘電体ユニット
３１ガラス板（誘電体）
３２第２電極（高圧電極）
３２′ 端子部
３２″ ヒューズ部
３４放熱促進部
３５接着層（接合部）
３６隙間
４０弾性体スペーサ
５０放電空隙[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a discharge cell used in a plate type ozone generator.
[0002]
[Prior art]
As one of discharge cells used in a plate type ozone generator, one shown in FIG. 6 is known.
[0003]
The discharge cell shown in FIG. 6 includes a pair of low-voltage electrodes 1, 1 that also serve as a heat sink, a dielectric unit 2 disposed between the pair of low-voltage electrodes 1, 1, and discharge on both sides of the dielectric unit 2. Spacers 4, 4... For forming the gap 3 are provided. The dielectric unit 2 has a three-layer structure in which a high-voltage electrode 2b is interposed between two glass plates 2a and 2a as dielectrics. The spacers 4, 4... Are made of metal, ceramic, glass, resin, or the like, and are arranged at predetermined intervals in a direction perpendicular to the gas flow direction in the discharge gap 3.
[0004]
When ozone is generated, the high-pressure electrode in the dielectric unit 2 is circulated while the source gas composed of oxygen gas or a mixed gas containing oxygen gas is circulated through the discharge gaps 3 and 3 formed on both sides of the dielectric unit 2. A predetermined high voltage is applied to 2b. By applying a high voltage, silent discharge occurs in the discharge gaps 3 and 3, and oxygen gas in the raw material gas is ozonized.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In such an ozone generator discharge cell, the low voltage electrodes 1 and 1 and the dielectric unit 2 are one module, and the low voltage electrodes 1 and 1 are shared between adjacent modules, and the modules are stacked in the thickness direction. The
[0006]
The number of modules stacked is as large as 30, for example. For this reason, reducing the manufacturing cost of each module greatly affects the price reduction of the discharge cell for the zon generator. It is known that the high voltage electrode 2b interposed between the two glass plates 2a and 2a in the dielectric unit 2 is not required to be cooled due to thinning. From this viewpoint, both of the glass plates 2a and 2a are used. It was formed by covering the surface of the substrate integrally with a conductive material by metallization, plating, thermal spraying or the like.
[0007]
Here, as one of the purposes of integrally covering the high voltage electrode 2b, there is an aim to prevent a gap from being generated between the glass plate 2a and the high voltage electrode 2b. If a gap exists here, abnormal discharge occurs in this gap. This abnormal discharge, unlike the discharge in the original discharge gap, causes wasteful power consumption that does not contribute to discharge deterioration of the high-voltage electrode 2b and generation of ozone, and must be prevented. By integrally covering the glass plate 2a with the high voltage electrode 2b, the gap is eliminated from between the glass plate 2a and the high voltage electrode 2b, and in the discharge gap 3, a discharge necessary for generating ozone is stably generated. However, on the other hand, the coating cost for electrode formation is increased, which is a major factor for increasing the manufacturing cost of each module. Another problem is that the glass plate 2a is heated during the coating process, causing secondary mechanical and physical adverse effects and difficulty in pulling out the terminal portion.
[0008]
Further, the high voltage electrode 2b is conventionally coated on substantially the entire surface of the glass plates 2a and 2a, and the depth in the front-rear direction is substantially the same as the depth of the low voltage electrodes 1 and 1 together with the depth of the glass plates 2a and 2a. It was the same. However, as a recent trend, the thickness of the glass plate 2a is reduced or the distance between the components of the discharge cell is shortened to reduce the size of the discharge cell. A sufficient insulation distance could not be secured. For this reason, abnormal discharge frequently occurs between the high-voltage electrode 2b and the low-voltage electrodes 1 and 1, and a decrease in the reliability of the discharge cell has become a problem.
[0009]
A first object of the present invention is to provide an economical discharge cell for an ozone generator that can reduce the manufacturing cost of a module, particularly the electrode forming cost.
[0010]
A second object of the present invention is to provide a highly reliable discharge cell for an ozone generator that does not cause abnormal discharge.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
  The discharge cell for an ozone generator of the present invention is arranged with a gap between a pair of first electrodes and a pair of first electrodes so that a pair of discharge gaps are formed between the first electrodes. A pair of dielectrics and a second electrode disposed between the pair of dielectrics in contact with each dielectric, and the second electrode is made of stainless steel and has a thickness of 200 μm or less. Formed by thin plate,The pair of dielectrics is sandwiched between a pair of dielectrics, and the pair of dielectrics is wider than the thin plate, and the edges of the pair of dielectrics are protruded outward from the edge of the thin plate over substantially the entire periphery. The thin plate is bonded to at least a part of the outer portion by bonding a pair of dielectrics by heat welding using ozone-resistant resin, bonding using silicon resin or epoxy resin, or an adhesive layer made of an inorganic bonding material.It is sandwiched without bonding between a pair of dielectrics.
[0012]
In the discharge cell for an ozone generator according to the present invention, the second electrode interposed between the pair of dielectrics is formed of a thin plate made of stainless steel and having a thickness of 200 μm or less, and the thin plate is bonded to the pair of dielectrics. As a result, the production cost of the dielectric unit is very low. In addition, since the thin plate is held between a pair of highly rigid dielectrics, it has a high flatness and itself also has a high flatness. Therefore, no harmful discharge occurs in the gap, and stable discharge in the original discharge gap becomes possible. Further, by pulling out a part of the edge portion from between the pair of dielectrics to the outside in a band shape, an easily handleable terminal portion having integrally formed flexibility can be easily formed.
[0013]
The reason why the thickness of the thin plate is 200 μm or less is that when the thickness exceeds 200 μm, the rigidity of the thin plate increases, and mechanical damage such as cracking may occur in the dielectric during assembly work or the like. About the minimum of thickness, 10 micrometers or more are preferable from points, such as the fall of workability | operativity at the time of an assembly.
[0014]
Stainless steel as the material of the thin plate is preferable from the viewpoint of corrosion resistance and material availability. A thin plate made of stainless steel is usually produced by rolling. The rolled material is preferable from the viewpoint that flatness and rigidity due to work hardening can be expected. In particular, an as-rolled material in which the annealing treatment after rolling is omitted is maintained as rigidity due to work hardening and flatness due thereto. This is particularly preferable because it can be used as it is.
[0015]
As the dielectric, a glass plate, particularly a glass plate having the following component constitution is preferable because of its low cost, withstand voltage characteristics, dimensional accuracy, and the surface becomes a mirror surface without a polishing step. It is also possible to use a ceramic coated plate or enameled plate by spraying a crystal plate, alumina or the like.
[0016]
The preferred component composition of the glass plate is SiO: 40 to 70%, Al₂O_Three: 5-30%, B₂O_Three: 0-20%, MgO: 0-5%, CaO: 0-10%, SrO: 0-8%, BaO: 0-20%, ZnO: 0-1%. The glass plate of this component structure is mainly used for glass substrates for liquid crystals, and has excellent advantages as a dielectric for ozone generators, with high flatness and few internal defects such as bubbles, and is easily available. is there. The glass plate having this component structure is effective regardless of the structure of the discharge cell.
[0017]
The thickness of the glass plate is preferably 0.3 to 1.5 mm. If the glass plate is thick, the voltage drop at the glass plate increases, and the supply voltage to the discharge cell increases. If it is thin, workability at the time of assembling may be reduced, or damage due to insufficient mechanical strength may occur.
[0018]
The terminal part formed by drawing a part of the edge of the thin plate in a strip shape from between the pair of dielectrics is not only easy to form, but also has great flexibility in the thickness direction, and the pressure direction When the modules are stacked on each other, the terminal portions can be easily overlapped between the modules. In addition, the fuse portion can be easily formed integrally by reducing the width of a portion of the terminal portion in the longitudinal direction.
[0019]
The lateral width of the terminal portion may be appropriately selected within the range of the lateral width of the thin plate.
[0020]
In addition, since this terminal part is a thin plate and thermal diffusion is small, in the unlikely event that abnormal discharge occurs in the terminal part, there is a possibility that fusing may occur due to the heat. For this reason, it is preferable to attach a heat radiation promoting member to the terminal portion.
[0021]
  In the discharge cell for an ozone generator of the present invention, the pair of dielectrics are wider than the second electrodes, and the edges of the pair of dielectrics are substantially outside the edges of the second electrodes.Protruding. Thereby, abnormal discharge starting from the edge of the second electrode is effectively suppressed.
[0022]
The protrusion amount of the edge of the dielectric is preferably 2 to 70 mm. If this protrusion amount is less than 2 mm, the effect of suppressing abnormal discharge is small. If it exceeds 70 mm, the dielectric becomes large, and the size and cost of the discharge cell increase. A particularly preferable protrusion amount is 5 to 50 mm.
[0023]
  By projecting the edge of the pair of dielectrics outward from the edge of the second electrode, the pair of dielectrics can be joined to each other at least at a portion outside the edge of the second electrode.In the discharge cell for an ozone generator of the present invention,Between these dielectricsBy adhesive layerThe bonding further improves the adhesion between the pair of dielectrics and the second electrode, and stabilizes the discharge. As the bonding method, for example, polyimide, PFA, FEPOzone-resistant resinFor thermal welding with silicon and adhesion with silicone resin and epoxy resinUse.High ozone concentrationIf PFAHeat welding by FEP is preferred. In addition, the use of inorganic bonding materials such as glass sealing materials with a coefficient of expansion close to that of dielectrics is also possible.Is possible.
[0024]
When joining a pair of dielectrics outside the edge of the second electrode, it is preferable to separate the joint from the second electrode inside. Thereby, the insulation around the second electrode is improved, and abnormal discharge is suppressed. The separation distance here is preferably 1 to 10 mm. When the thickness is less than 1 mm, the effect of improving the insulation is small, and the problem of interference between the electrode and the joint occurs. If it exceeds 10 mm, the dielectric may be cracked.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a front view of a discharge cell for a plate-type ozone generator according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of a cell module used in the discharge cell, and FIG. 3 is used in the cell module. FIG. 4 is a perspective view of a dielectric unit used in the cell module, and FIG. 5 is a longitudinal front view of the dielectric unit.
[0026]
As shown in FIG. 1, the discharge cell according to the present embodiment includes a plurality of first electrodes 10, 10... Made of a flat plate-like rigid body in a plate thickness direction with a pair of rigid body spacers 20, 20 on both sides. A laminated body of cell modules is formed by superimposing them. The cell module laminate is fixed between a pair of upper and lower end plates (not shown) by a plurality of bolts penetrating both sides in the lamination direction. In this stacked body, the upper and lower cell modules share the first electrode 10.
[0027]
As shown in FIG. 2, each cell module includes a pair of upper and lower first electrodes 10 and 10, a pair of rigid body spacers 20 and 20 sandwiched between the first electrodes 10 and 10, a rigid body spacer 20, 20 between the first electrode 10 and 10 in order to form the discharge gaps 50 and 50 on both sides of the dielectric unit 30. A plurality of elastic spacers 40, 40,.
[0028]
All the drawings exaggerate the vertical dimension, and the actual thickness is designed to be very thin, for example, 3 mm or less for the first electrode 10 and 3 mm or less for the rigid spacer 20. .
[0029]
The pair of upper and lower first electrodes 10 and 10 is a low voltage electrode that also serves as a heat sink. Each first electrode 10 is a thin plate-like conductive rigid body in which two conductive plates 15, 15 made of a stainless steel plate or the like are joined to form a refrigerant flow path between the plates.
[0030]
On one side of the first electrode 10, there are a refrigerant introduction hole 11 for introducing cooling water as a refrigerant into the refrigerant flow path, and a refrigerant outlet hole 12 for taking out the cooling water from the flow path. Two conductive plates 15 are provided so as to penetrate in the plate thickness direction. Further, in order to take out the ozone gas generated in the cell module, the first electrode 10 has a pair of gas outlet holes 13 and 13 on both sides and a slit-like gas outlet path 14 connecting the gas outlet holes 13 and 13. Two conductive plates 15 are provided so as to penetrate in the plate thickness direction. A plurality of small round holes provided on both sides of the first electrode 10 are bolt through holes.
[0031]
On both opposing surfaces of the two conductive plates 15 and 15 constituting the first electrode 10, as shown in FIG. 3, a U-shape is formed so as to surround the gas outlet holes 13 and 13 and the gas outlet path 14. A shallow and wide groove is formed. The grooves formed on both opposing surfaces are combined to form a refrigerant flow passage 16 between the conductive plates 15 and 15. This shallow and wide groove is easily formed by etching or the like, for example.
[0032]
One end of the refrigerant flow passage 16 is connected to the refrigerant introduction hole 11, and the other end is connected to the refrigerant outlet hole 12. A plurality of ribs 17, 17... Extending in the flow direction are provided in the refrigerant flow passage 16 at a predetermined interval in a direction perpendicular to the flow direction. The ribs 17, 17... Contribute to ensuring a uniform flow of cooling water and securing the rigidity of the first electrode 10.
[0033]
The pair of rigid body spacers 20 and 20 on both sides are thin plate-like conductive rigid bodies made of a conductive plate material such as a stainless steel plate, and are interposed on both side portions between the first electrodes 10 and 10 so that the spacer thickness is increased between them. A space having an equal gap amount G ′ is formed. Moreover, it functions as an electrical connection member of the first electrodes 10 and 10.
[0034]
One rigid body spacer 20 is provided with a refrigerant introduction hole 21 and a refrigerant extraction hole 22 that communicate with the refrigerant introduction hole 11 and the refrigerant outlet hole 12 of the first electrode 10, respectively, penetrating in the plate thickness direction. A cut-out gas outlet hole 23 communicating with the gas outlet hole 13 of the first electrode 10 is provided in each inner edge portion of both the rigid body spacers 20 and 20 so as to penetrate in the plate thickness direction. Further, a bolt through hole is also provided in the same manner as the first electrode 10.
[0035]
As shown in FIG. 4, a dielectric unit 30 disposed in a space surrounded by a pair of upper and lower first electrodes 10 and 10 and a pair of rigid spacers 20 and 20 on both sides is a pair of upper and lower glass plates as a dielectric. A thin plate-shaped rigid body having a sandwich structure in which a second electrode 32 is sandwiched between 31 and 31. The thickness T of the dielectric unit 30 is slightly smaller than the gap amount G ′ of the space, and more specifically, G′−2G, where G is the gap amount of the discharge gaps 50 and 50.
[0036]
The second electrode 32 is a high-voltage electrode made of a thin plate of stainless steel and has a thickness of 200 μm or less. The lateral width W2 of the second electrode 32 is set to be narrower than the lateral width W1 of the glass plates 31 and 31, whereby the edge portions on both sides of the second electrode 32 are inward from the edge portions on both sides of the glass plates 31 and 31. ΔW and ΔW are entered into each. ΔW is suitably 2 to 70 mm. The depth L2 of the second electrode 32 is set to be shorter than the depth L1 of the glass plates 31, 31, whereby the front and rear edges of the second electrode 32 are inward from the front and rear edges of the glass plates 31 and 31. ΔL and ΔL are entered in each step. ΔL is also suitably 2 to 70 mm.
[0037]
The depth L2 of the second electrode 32 is also set larger than the depth of the pair of upper and lower first electrodes 10, 10, whereby the front and rear edges of the second electrode 32 are the front and rear of the glass plates 31, 31. It will protrude forward and backward from the edge. The projection amount is suitably 2 to 20 mm.
[0038]
That is, the depth of each member in the cell module increases in the order of the first electrodes 10, 10, the second electrode 32, and the glass plates 31, 31, and the depth of the rigid body spacers 20, 20 is the first electrode 10, 10. Is the same depth.
[0039]
A part of the front edge portion of the second electrode 32 projects in a band shape from between the glass plates 31 and 31 to the front as an integrally formed terminal portion 32 ′. The terminal portion 32 ′ is attached with a heat radiating promotion portion 34 formed by winding an aluminum foil, and a fuse portion 32 ″ is integrally formed in front of the heat radiating promotion portion 34. Is formed by reducing the width of a part of the terminal portion 32 'in the longitudinal direction.
[0040]
As shown in FIG. 5A, the glass plates 31 and 31 are partially bonded by adhesive layers 35 and 35 on both sides of the second electrode 32. The adhesive layers 35 and 35 are ozone-resistant heat welding layers such as polyimide, PFA, FEP, and the like. That is, the glass plates 31 and 31 are joined and integrated at a portion excluding the second electrode 32 by heat welding using an ozone-resistant resin such as polyimide, PFA, FEP or the like.
[0041]
The elastic spacers 40, 40... Provided between the first electrodes 10, 10 in order to form the discharge gaps 50, 50 on both sides of the dielectric unit 30 have ozone resistance and elasticity. Is a thin circular resin wire, which is arranged at a predetermined interval in the width direction of the discharge gap 50 (direction perpendicular to the gas flow direction). The thickness of each elastic spacer 40 (the outer diameter D of the wire) is set to be about 5 to 50% larger than the gap amount G of each of the discharge gaps 50 and 50 without compression.
[0042]
By this setting, the elastic spacers 40, 40,... Are compressed from above and below by the first electrode 10 and the dielectric unit 30, and by this compression, the dielectric unit 30 is elastically pressed from above and below with an equal pressure. It is held at the center in the vertical direction in the space. As a result, discharge gaps 50 and 50 having a uniform gap amount G are formed on both sides of the dielectric unit 30.
[0043]
In addition, tape-like insulating members 41 and 41 made of an elastic body are provided on both sides of each discharge gap 50 to serve as an elastic spacer and a seal member.
[0044]
Next, a method of assembling, using, and functioning the discharge cell according to the present embodiment will be described.
[0045]
In the assembly of the discharge cell, a plurality of first electrodes 10, 10,... Are arranged between upper and lower end plates (not shown), and rigid body spacers 20, 20, dielectric unit 30 and elastic spacers 40, 40,. The both sides are fastened in the overlapping direction by a plurality of bolts (not shown).
[0046]
Thereby, in each cell module, discharge gaps 50 and 50 are formed on both sides of the dielectric unit 30. Here, the upper and lower first electrodes 10, 10, the rigid spacers 20, 20 on both sides and the dielectric unit 30 are rigid bodies that do not cause compression, while the elastic spacers 40, 40. The gap amount G of each discharge gap 50 is a constant value of (G′−T) / 2. Therefore, a minute gap amount G of 0.2 mm or less can be stably realized.
[0047]
Further, tightening is performed on both side portions where the rigid body spacers 20 and 20 are disposed, and it is not necessary to pressurize the entire discharge cell uniformly, so that the tightening mechanism is simplified. Further, the elastic spacers 40, 40,... Due to tightening and the glass plates 31, 31 in the dielectric unit 30 are not damaged.
[0048]
The discharge cells that have been assembled are accommodated in a tank (not shown) in order to introduce the raw material gas into the discharge gaps 50, 50 of each cell module from the front and rear.
[0049]
In the discharge cell, the refrigerant introduction hole 11 of the first electrode 10 and the refrigerant introduction hole 21 of the rigid body spacer 20 are combined to form a refrigerant introduction path that is continuous in the stacking direction. In addition, the refrigerant outlet hole 12 of the first electrode 10 and the refrigerant outlet hole 22 of the rigid body spacer 20 are combined to form a refrigerant outlet path that is continuous in the stacking direction. Further, the gas outlet holes 13 and 13 of the first electrode 10 and the gas outlet holes 23 and 23 of the rigid bodies 20 and 20 are combined to form a pair of gas outlet paths on both sides continuous in the stacking direction.
[0050]
The refrigerant introduction path, the refrigerant outlet path, and the gas outlet path communicate with the outside of the tank by an opening provided in the upper end plate and a pipe connected to each opening. On the other hand, the lower end plate functions as a cover plate for closing these paths.
[0051]
When ozone is generated, a raw material gas is supplied into a tank that houses a discharge cell. Further, cooling water is supplied to the refrigerant introduction path. In this state, a high voltage is applied to the second electrode 32 provided in the dielectric unit 30 of each cell module, and silent discharge is generated in the discharge gaps 50 and 50.
[0052]
The raw material gas supplied into the tank flows into the upper and lower discharge gaps 50 and 50 in each cell module from the front and rear, and is exposed to discharge in the process of flowing toward the center in the front and rear direction to become ozone gas. The ozone gas generated in the discharge gaps 50 and 50 passes through the gas lead-out paths 14 and 14 provided in the upper and lower first electrodes 10 and 10 to the gas lead-out holes 13 and 13 on both sides, and is formed on both sides of the discharge cell. Then, the gas is taken out above the discharge cell through a pair of gas outlet passages on both sides and further taken out of the tank.
[0053]
The cooling water supplied to the refrigerant introduction path enters the refrigerant flow passage 16 from the refrigerant introduction holes 11 and 11 provided in the upper and lower first electrodes 10 and 10 of each cell module, and discharges the discharge gaps 50 and 50 to the low-pressure electrode side. Cool with water. The cooling water exiting from the refrigerant outlet holes 12, 12 of the first electrodes 10, 10 is taken out above the discharge cell through the refrigerant outlet passage formed on one side of the discharge cell, and further taken out of the tank. It is.
[0054]
Here, in the dielectric unit 30 in each cell module, the second electrode 32 is simply sandwiched between the glass plates 31 and 31 in its manufacture, and the second electrode 32 is not formed by spraying, plating, or sealing. The joining of 31 and 31 can be easily performed by heat welding while avoiding the second electrode 32, so that the manufacture is simple and contributes to the reduction of the cost of the discharge cell. In addition, since a stainless steel thin plate is used as the second electrode 32, no gap is formed between the glass plates 31 and 31 and the second electrode 32, and stable discharge in the discharge gaps 50 and 50 is possible.
[0055]
In each dielectric unit 30, the front and rear edge portions of the second electrode 32 protrude forward and backward from the front and rear edge portions of the upper and lower first electrodes 10 and 10. For this reason, the electric field concentration between the respective edges is relaxed, and dielectric breakdown of the dielectric can be prevented. Further, the front and rear edges of the upper and lower glass plates 31, 31 protrude further forward and backward than the front and rear edges of the second electrode 32. For this reason, it is possible to secure a distance that does not cause dielectric breakdown between the first electrodes 10 and 10 and the second electrode 32.
[0056]
In the lateral width direction of the dielectric unit 30, a gap is secured between the second electrode 32 and the rigid spacers 20 and 20 on both sides, and insulating spacers 33 and 33 are disposed in each gap. For this reason, electrical insulation is obtained between the second electrode 32 and the first electrodes 10, 10 or the rigid spacers 20, 20.
[0057]
The terminal portion 32 ′ of the second electrode 32 is freely bent in the plate thickness direction, that is, the module stacking direction. For this reason, each terminal part 32 'can be easily overlapped and coupled between a plurality of stacked modules.
[0058]
In each terminal portion 32 ′, the heat radiation promoting portion 34 is attached, so that the thermal diffusibility is improved and the fusing due to heat generated by the abnormal discharge to the terminal portion 32 ′ can be prevented. Further, since the fuse portion 32 ″ is integrally formed, a fuse tube is unnecessary.
[0059]
As for the bonding of the glass plates 31, 31, since the adhesive layers 35, 35, which are bonding portions, are excluded to the side of the second electrode 32, the thickness of the dielectric unit 30 is reduced and the insulating spacers on both sides are used. Function. As for the adhesive layers 35 and 35 on both sides, it is preferable to provide gaps 36 and 36 between the second electrode 32 and the adhesive layers 35 and 35 as shown in FIG. As a result, an insulated space can be formed between the adhesive layers 35 and 35, so that dielectric breakdown due to tree discharge generated in the adhesive layers 35 and 35 can be prevented.
[0060]
Regarding the gas flow in the discharge gap 50, conventionally, this gas flow is one-way from the front end to the rear end of the discharge gap 50. In this case, in order to take out ozone gas, it is necessary to attach a header to the rear surface perpendicular to the stacking direction of the discharge cells. However, the rear surface perpendicular to the stacking direction of the discharge cells is not flat because the end surfaces of the stacked members appear. For this reason, it becomes difficult to seal between the header and the rear surface.
[0061]
On the other hand, in the discharge cell according to the present embodiment, the gas lead-out path 14 is provided at a portion in contact with the discharge gap 50 of the first electrode 10 at the center of the discharge gap 50 in the gas flow direction. Gas outlet holes 13 and 13 connected to the gas outlet path 14 are provided in portions of the electrode 10 in contact with the rigid spacers 20 and 20. The rigid spacers 20 and 20 are provided with gas outlet holes 23 and 23 corresponding to the gas outlet holes 13 and 13, respectively.
[0062]
As a result, the source gas flows from both one end and the other end of the discharge gap 50. Both inflowing gases are ozonized in the discharge gap 50, enter the gas lead-out path 14 of the first electrode 10 at the center of the discharge gap 50, flow in the stacking direction from the gas lead-out holes 13 and 13 on both sides, and out of the discharge cell. To be taken out. For this reason, extraction of ozone gas is performed by two tubes from the surface of the first electrode 10 or the surface of the end plate. Unlike these end faces, these surfaces are flat, easy to seal, and require no header. Further, since the flow direction of the cooling water and the direction of taking out the ozone gas are the same, the piping structure is simplified and the apparatus can be downsized.
[0063]
As long as this gas extraction structure is a structure in which a space is formed by a spacer between a pair of first electrodes and a dielectric unit is arranged in this space to form discharge gaps on both sides thereof, other than the discharge cell of the present invention. This can also be applied to other discharge cells.
[0064]
【The invention's effect】
As described above, the discharge cell for an ozone generator according to the present invention has the second electrode formed by a thin plate made of stainless steel having a thickness of 200 μm or less and sandwiched between a pair of dielectrics without being bonded. The electrode formation cost can be significantly reduced while generating a stable discharge in the discharge gap. Therefore, the manufacturing cost can be suppressed at a low cost.
[0065]
  In addition, the pair of dielectrics is wider than the second electrodes, and the edges of the pair of dielectrics are protruded outward from the edges of the second electrodes over substantially the entire circumference of the pair of dielectrics. Since a sufficient electrical insulation distance to the member having the same potential can be ensured, it is possible to ensure high reliability without occurrence of abnormal discharge.Furthermore, the bonding between the dielectrics at the protrusions, particularly the bonding with an adhesive layer such as a heat welding layer made of ozone-resistant resin, further improves the adhesion between the pair of dielectrics and the second electrode, and stabilizes the discharge. To do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a discharge cell for a plate-type ozone generator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view of a cell module used in the discharge cell.
FIG. 3 is an exploded perspective view of a first electrode used in the cell module.
FIG. 4 is a perspective view of a dielectric unit used in the cell module.
FIG. 5 is a longitudinal front view of the dielectric unit.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a conventional discharge cell for a plate type ozone generator.
[Explanation of symbols]
10 First electrode (low voltage electrode)
11 Refrigerant introduction hole
12 Refrigerant outlet hole
13 Gas outlet hole
14 Gas outlet
15 Conductive plate
16 Refrigerant flow path
17 Ribs
20 Rigid body spacer
21 Refrigerant introduction hole
22 Refrigerant outlet hole
30 Dielectric unit
31 Glass plate (dielectric)
32 Second electrode (high voltage electrode)
32 'terminal
32 ″ fuse section
34 Heat dissipation promotion part
35 Adhesive layer (joint)
36 Clearance
40 Elastic spacer
50 Discharge gap

Claims

A pair of first electrodes, a pair of dielectrics disposed between the pair of first electrodes with a gap so that a pair of discharge gaps are formed between the first electrodes, and a pair of dielectrics A second electrode disposed in contact with each dielectric between the bodies, the second electrode being formed of a thin plate made of stainless steel and having a thickness of 200 μm or less, and between the pair of dielectrics The pair of dielectrics is wider than the thin plate, and the edges of the pair of dielectrics are protruded outward from the edge of the thin plate at substantially the entire periphery of the pair of dielectrics, and at least outside the edge of the thin plate. In part, a pair of dielectrics are bonded together by heat welding using ozone-resistant resin, bonding using silicon resin or epoxy resin, or an adhesive layer made of an inorganic bonding material, and the thin plate is bonded between the pair of dielectrics. It is characterized by being sandwiched without being bonded to Discharge cell for ozone generator.

2. The discharge cell for an ozone generator according to claim 1, wherein the thin plate is a rolled stainless steel plate that is manufactured by rolling and does not receive heat treatment after rolling.

The apparatus discharge cell for ozone generation according to claim 1 or 2, wherein a glass plate is used as the pair of dielectrics.

The glass _{plate, SiO: 40~70%, Al 2} O 3: 5~30%, B 2 O 3: 0~20%, MgO: 0~5%, CaO: 0~10%, SrO: 0~ The discharge cell for an ozone generator according to claim 3, wherein the discharge cell is substantially composed of 8%, BaO: 0 to 20%, and ZnO: 0 to 1%.

The discharge cell for an ozone generator according to claim 1 , wherein the joint portion is separated from the inner thin plate.

The discharge cell for an ozone generator according to claim 5, wherein a separation distance from the joining portion to an inner thin plate is 1 to 10 mm.

The discharge cell for an ozone generator according to claim 1, wherein an amount of protrusion of the edge of the dielectric from the thin plate is 2 to 70 mm.

8. A terminal portion is formed by drawing a part of an edge of the thin plate in a band shape from between a pair of dielectrics to the outside thereof. The discharge cell for ozone generator as described.

The discharge cell for an ozone generator according to claim 8, wherein a heat radiation promoting member is attached to the terminal portion.

The discharge cell for an ozone generator according to claim 8 or 9, wherein a fuse portion is formed by reducing the width of a part of the terminal portion in the longitudinal direction.