JP3870940B2

JP3870940B2 - オゾン発生装置

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Publication number: JP3870940B2
Application number: JP2003294961A
Authority: JP
Inventors: 昌樹葛本; 要一郎田畑; 利彦佐々木; 慎吾峯
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-08-19
Filing date: 2003-08-19
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2015-10-27
Also published as: JP2004091320A

Description

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。

図２１は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（例えば、非特許文献１参照）。
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。

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。

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。

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。

「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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本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第１、第２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その中心部にガス流路を備えたオゾン発生装置において、前記第１電極の両側に前記誘電体を密着させた第２電極を配置すると共に前記第１電極と前記誘電体の間にスペーサを配置して放電ユニットを構成し、隣接する該放電ユニットの背向した第２電極間にガスが漏れるのを防止するガスシール部材を備えたことを特徴とするものである。

また、第２電極とガス流路間に間隙を設け、該間隙にガスシール部材を配置したものである。

また、ガスシール部材として耐オゾン性の絶縁物を用いたものである。

また、ガスシール部材として弾性体を用いたものである。

また、隣接する放電ユニットの背向した第２電極間に弾性体を備えたものである。

また、ガスシール部材と弾性体を連結したものである。

本発明によれば、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第１、第２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その中心部にガス流路を備えたオゾン発生装置において、前記第１電極の両側に前記誘電体を密着させた第２電極を配置すると共に前記第１電極と前記誘電体の間にスペーサを配置して放電ユニットを構成し、隣接する該放電ユニットの背向した第２電極間にガスが漏れるのを防止するガスシール部材を備えたので、ガス漏れの無い安定な装置が得られる。

また、第２電極とガス流路間に間隙を設け、該間隙にガスシール部材を配置したので、ガスシール部材に高電圧が印加さないため、シール部の誘電体が破損する確率を十分低くすることができ、ガス漏れを起こす心配のない安定な装置が得られる。

また、ガスシール部材として耐オゾン性の絶縁物を用いたので、オゾンによる腐食の恐れがなく、信頼性の高い装置が得られる。

また、ガスシール部材として弾性体を用いたので、弾性力によりガスをシールすることができる。さらに、弾性力があるため、誘電体を破壊することはなく、信頼性の高い装置が得られる。また、第２電極を対向配置された第１電極の方に押圧してスペーサと共に所望の間隙長を有する放電空間を形成する。

また、隣接する放電ユニットの背向した第２電極間に弾性体を備えたので、第２電極を対向配置された第１電極の方に押圧してスペーサと共に所望の間隙長を有する放電空間を形成する。また、ガスシール部材と弾性体をそれぞれ別に設けたため、使用する材料の自由度が増し、安価な材料を使用することができる。

また、ガスシール部材と弾性体を連結したので、弾性体の中心保持が容易になる。したがって、組み立て時間を低減することができる。

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、１００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。３０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。

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８２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１０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。

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。

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４２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。

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１０１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。

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。

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。

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２３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１２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。

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３０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。

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。

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。

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。

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７３が円周上に数カ所配置される場合は両者を固着する。

参考例１．
図１１は本発明の参考例１に係わる放電ユニットを示す断面図である。この参考例では実施の形態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。

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。

参考例２．
図１３は本発明の参考例１に係わる放電ユニットを示す断面図である。この参考例では実施の形態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。参考例１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。

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。
参考例１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、
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1/1.5倍以上にすればよいことが知られており、それによると、
ｒ₁ｄ≧1.5ｒ₂ ²ｎ
を満たせばよい。

参考例３．
図１４は本発明の参考例３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および参考例では、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。
参考例では、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。

参考例４．
図１５は本発明の参考例４に係わる放電ユニットを示す断面図である。参考例３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および参考例では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、本参考例では接地電極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。

参考例５．
図１６は本発明の参考例５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。参考例４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。本参考例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。

参考例６．
図１７は本発明の参考例６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および参考例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を用いた参考例を示す。
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、本参考例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。

参考例７．
図１８は本発明の参考例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。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および参考例では、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。

本参考例では、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。

参考例８．
図１９は本発明の参考例８によるオゾン発生装置を示す構成図である。参考例では容器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。

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、本参考例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５５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４１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１４２を経由して集合管５５に排出される。

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。

なお、前記各実施の形態および参考例では、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。

さらに、前記各実施の形態および参考例では、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。

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。

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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。本発明の参考例１に係わる放電ユニットを示す縦断面図である。本発明の参考例１に係わる放電ユニットの別の例を示す縦断面図である。本発明の参考例２に係わる放電ユニットを示す縦断面図である。本発明の参考例３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。本発明の参考例４に係わる放電ユニットを示す縦断面図である。本発明の参考例５に係わる放電ユニットを示す縦断面図である。本発明の参考例６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。本発明の参考例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。本発明の参考例８によるオゾン発生装置を示す構成図である。本発明の参考例８に係わるリフターを示す正面図である。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、５５，５６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。

Claims

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第１、第２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その中心部にガス流路を備えたオゾン発生装置において、前記第１電極の両側に前記誘電体を密着させた第２電極を配置すると共に前記第１電極と前記誘電体の間にスペーサを配置して放電ユニットを構成し、隣接する該放電ユニットの背向した第２電極間にガスが漏れるのを防止するガスシール部材を備えたことを特徴とするオゾン発生装置。
第２電極とガス流路間に間隙を設け、該間隙にガスシール部材を配置したことを特徴とする請求項１記載のオゾン発生装置。
ガスシール部材として耐オゾン性の絶縁物を用いたことを特徴とする請求項１記載のオゾン発生装置。
ガスシール部材として弾性体を用いたことを特徴とする請求項１記載のオゾン発生装置。
隣接する放電ユニットの背向した第２電極間に弾性体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。
ガスシール部材と弾性体を連結したことを特徴とする請求項５記載のオゾン発生装置。