JPH02111605A - オゾン発生器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、外部電極と、その外側表面に誘電体層を有す
る多数の内部電極と、外部電極と導電体層との間の放電
空隙と、外部電極および内部電極に接続された交流電圧
源とを有するオゾン発生器に関する。

この種のオゾン発生器は例えば、スイス特許第６４８５
３４号明細書から公知である。

従来の技術 化学的および物理的目的のためのオゾンの使用が益々増
加しているのは、ンーメンス社のオゾン管に負うところ
が大きく、最近技術的および経済的に非常に改善された
。米国特許第２８１１２１７号明細書では、オゾン発生
量を次のようにして高めることが提案されている。すな
わち、オゾン収率の所定の特性′ｆｋ（供給電圧の周波
数、誘電材料の誘電定数、供給電圧の振幅、誘電層の厚
さ、および放電空隙の大きさ）が所定の規則性を充足す
ることを要するようにしてオゾン収率が高められる。

別の刊行物では、オゾン収率を高めるという同じ目的の
ために特別な冷却手段が提案されている。例えば西独特
許出願公開第２３５７３９２号公報では、外部電極を流
体で冷却するほか、高電圧電極の内部冷却をガスまたは
流体で行う。また西独特許出願公開第２４３６９１４号
では、直列接続されたオゾン発生器にてオゾン濃縮チャ
ージガスで中間冷却する。

オゾン発生管の放電空隙間隔を縮小することにより放電
空隙の平均温度を低減することができることは一般に公
知である。放電空隙の平均温度は空隙の空隙幅に比例す
ることが理論的および実験的に示されている。放電空隙
の温度低減化によりオゾン発生の効率が明らかに上昇す
るため低温化が所望される。

現在の技術では放電空隙幅は１ｍｍである。

それ以上空隙幅を縮小することは使用する金属管および
誘電体管の幾何学的ばらつきのため困難である。特に管
長が大きい場合、それ以上空隙幅を縮小することは誘電
体材料および金属管の常時存在するたわみのため制限さ
れる。

内部電極を中実な金属ロッドとして構成して電界強度を
均一にし高めることが西独特許出願公開第３４２２９８
９４公報で提案されている。中実金属ロッドの直径が管
に比較して小さいため、その表面の電界強度が大きい。

外部電極の直径も相応して縮小され、厚さの薄い材料が
使用されるためエラステイタな構造体が得られる。外部
電極と内部電極および誘電体との間隔を全長にわたって
非常に正確に保持することができる。それにより均一な
電界強度、良好な冷却手段、小型の構造および高出力が
得られる。

発明が解決しようとする課題 本発明の課題は、小型の構成、高い効率、高いオゾン濃
度のオゾン発生器を提供することである。

課題を解決するための手段 この課題は冒頭に述べたオゾン発生器において、外部電
極は実質的に対としてに配設され相互に距離を置いた金
属板として構成され、それら金属板の間には管、または
金属板の間隔に相応する直径を有する相互に密に隣接し
合った管の層があり、該管は誘電体材料からなる外部層
を有し、または誘電体材料からなり、かつ導電材料から
なるそれぞれ１つの内部電極を有するように構成して解
決される。

第１の実施例によれば内部電極は、片側を封止された管
の内壁上の金属層である。この管は誘電体材料、例えば
環状の横断面を何するガラス管である。それによりオゾ
ン発生器が得られる。このオゾン発生器は放電空隙の幾
何学的形状に関して古典的オゾン発生器と全く異なる。

放電空間は今や管長方向に延在するチャネルである。こ
のチャネルはそれぞれ２つの隣接する管外壁と金属板に
より画定される。従って三日月型の横断面を有する。

予想に反し、放電空隙が均一でないにも拘わらずオゾン
発生効率は非常に高い。というのは、空隙内で放電によ
り発生ずる熱の大部分は金属板を介して放出され、その
他は誘電体（ガラス）を介して金属板に放出されるから
である。

第２の実施例では、金属層ではなく中空の誘電体管の中
に別個の内部電極が設けられている。内部電極は螺旋ワ
イヤとして構成されるか、または例えばレンズ状の横断
面を有する、偏平化した金属ロンドとして構成されてい
る。後者の場合、電極の偏平側が外部電極に対して平行
に延在している。

この２つの各変形実施例では、電極と誘電体管との間の
中空空間を適当な誘電体で満たすことができる。または
直接鋳込成形された内部電極に例えばプラスチック誘電
体または絶縁ワイヤを設けることができる。

放電空隙からの熱伝達を次のようにしてさらに改善する
ことができる。すなわち、金属口・ノドまたは誘電体ロ
ッドを外部電極と誘電体管との間の放電空間にに挿入す
ることによりさらに改善できる。また例えば前記金属ロ
ッドを外部電極と共に一体的に構成したような形状を有
する外部電極とすることもできる。環状横断面を有する
管の外に、多角形横断面を有する誘電体管による実施例
も可能である。その際この管はセラミックまたはプラス
チック誘電体からなり１つの内部金属化部または別個の
高電圧電極（螺旋、偏平金属板）を有するようにすると
有利である。

実施例 第１図のオゾン発生器は距離を置いた２つの金属板１．
２を有する。金属板は外部電極を形成する。金属板１，
２の間には密に並んだガラス管層３があり、ガラス管の
直径は金属板の間隔に相当する。ガラス管は環状の横断
面を有し、内壁には金属層４が設けられている。金属層
は内部電極を形成する。ガラス管３の外径は典型的には
３ｍｍから１５ｍｍの間である。壁厚は典型的には１ｍ
ｍである。出力電圧（典型的には数ｋＶから２０ｋＶ）
と周波数（５０Ｈｚから１ｏｋＨｚ）が調整可能である
交流電源が２つの外部電極１，２の一方の極とすべての
内部電極４の他方の極に接続されている。

内部電極との接触接続は通常、公知のようにコンタクト
ブラシ（図示せず）を介して行われる。静的な電気放電
はガラス管３と金属板ｌ、２と１こより画定される空間
６で形成される。

オゾン発生器の冷却は第１に冷却流体により行われる。

冷却流体は金属面の外表面に沿って流れる。既に良好で
ある放電空間から金属板１２への熱伝達を改善するため
に、放電空隙６に金属製ロッド、ガラスまたは他の誘電
体材料が挿入される。これらはガラス管３にも金属板ｌ
、２にも可能な限り直線的に接しなければならない。

ガラスまたは非導電性流体により冷却をさらに促進する
ことができる。流体はガラス管３の中を通過するよう案
内される。これらの手段は従来技術に属するものであり
、従って本出願の中ではこれ以上説明しない。

環状横断面ををするガラス管の代わりに他の材料からな
る誘電性管、例えばセラミック管も使用することができ
る。第２図は６角形の横断面を有するセラミック管によ
る変形実施例を示す。この種の管は現在の技術的手段、
例えば押し出し成型法により必要な形状精度で製造する
ことができる。セラミック管８は内壁にそれぞれ１つの
金属化部９を有する。第１図の実施例に相応してここで
もロッド（図示せず）を、熱伝達を改善するために放電
空間６に挿入することができる。冷却は第１図の装Ｔと
同じようにして行われる。

第１図および第２図の内部が金属化された管の代わりに
別個の内部電極を有する誘電性管も使用することができ
る。

この種の装置の第１の実施例が第３図に示されている。

ガラス管３にはレンズ状横断面を有する偏平の金属電極
ＩＯが挿入されている。この電極の幅広側は金属電極１
１２に対し平行に延在し、その最大直径はガラス管３の
内径に相応する。この実施例では内部放電空間１１と外
部放電空間６が形成され、これらは電気的に直列に接続
されている。

この付加的放電空間を省略したい場合は、金属電極ｌＯ
とガラス管３との間に誘電性充填剤１２を充填すること
ができる。これは第４図に示されている。

しかし偏平な電極の代わりに内部電極を、有利には１巻
回または多巻回の螺旋ワイヤ１３．１４として、または
１回だけ巻き込まれたスパイラルワイヤとして構成する
ことができる。これは第５図、第６図に示されている。

これらはプレストレス（バイアス）を与えてガラス管ま
たは誘電性管３に嵌め込まれており、点状または直線状
に管内壁に接する。この実施例は非常に小さな直径およ
び相応して比較的に薄い壁厚の誘電性管の使用を可能に
する。４ｍｍの外径と約１ｍｍの壁厚のガラス管での実
験に成功した。ここでも内部および外部放電空間が存在
し、前者は第４図と同様に誘電性充填剤で充填すること
かできる（第５図、第６図には図示せず）。

充填剤のない場合、有利には多巻回の螺旋ワイヤが管内
壁を流れるカスの集中的な混合および比較的良好な冷却
に作用する。

第７図に示されたように、本発明の思想は比較的小さな
ユニ７トに変形することができる。

そこでは、内部金属化部４の設けられたガラス管３が金
属管１５に挿入されている。金属管は密に密閉されてお
り、外部電極として用いる。

正方形横断面を有する金属管の代わりに長方形横断面を
有する管を使用することもできる。

長方形は一方に誘電性管の内法幅の寸法を有し、他方で
管外径の整数倍の寸法を有する。第８図のように蜂の巣
形状とし、例えは誘電性管３と隣接する管との間にそれ
ぞれ薄いウェブ１６を置くこともできる。この場合別個
の内部電極に４脚のプロフィルウェブ１７を設けると、
このウェブを第７図の内部金属化部をなくした際でもそ
のように使用することができる。

第３図から第８図までに示したすべての実施例において
第１図と同様に、熱放出を改善するために外部電極６に
金属製または誘電性材料のロッドを挿入することができ
ることは自明である。

別個のロッドの代わりに、外部電極１，２と体重に構成
された突起部Ｉ８を設けることもできる。突起部は放電
空間６に突出しており、第９図の実施例で示したように
ガラス管または誘電性管３と可能な限り直線状に接する
。この図ではさらに内部電極を多数の個別ワイヤ１９か
らなるワイヤ束としても構成し得ることが示されている
。その際管３内部の残った空間は第４図と同様に誘電性
充填剤１２で満たすことができる。

平滑なロッドの代わりに、流通横断面を周期的に狭くす
る手段を外部放電空間６に設けることもできる。これは
例えば数ｃｍの゛バールパ間に間隔を置いた“バールチ
ェーン″を導入することにより行われる。パールは任意
のしかし耐オゾン性の材料からなる。

最後に第１０図は非常に簡単で経済的な構造を特徴とす
る本発明の変形実施例を示す。外部電極として用い、間
隔片１６により距離を置がれな２つの金属板ｌ、２の間
に、金属芯２０および絶縁被覆２１からなる高電圧ワイ
ヤが挿入されている。ワイヤ芯２０は内部電極として用
いる。一方絶縁被覆２１は誘電性管として用いる。放電
空間６は、可能な限り密に配置された高電圧ワイヤと金
属板１．２とのそれぞれの間である。

発明の効果 本発明により、小型で、オゾン発生効率が高く、オゾン
濃度も高いオゾン発生器が得られる

【図面の簡単な説明】

第１図は内部を金属化されたガラス管を備えたオゾン発
生器の第１実施例、第２図は多角形横断面を有する内部
金属化セラミック管を備えたオゾン発生器の第２実施例
、第３図はガラス管と偏平ロッドの形の別個の金属電極
を備えたオゾン発生器の第３実施例、第４図は内部放電
空間を誘電体で充填した、第３図の変形実施例、第５図
は螺旋ワイヤの形の別個の内部電極を備えたオゾン発生
器の第４実施例の横断面図、第６図は第５図のオゾン発
生器の縦断面図、第７図は外部電極として４角管を用い
た、第１図のオゾン発生器の変形実施例、第８図は板状
外部電極とその間にある間隔片を有する、第１図のオゾ
ン発生器の別の変形実施例、第９図は板６状外部電極と
放電空間への突起部を有する、第１図のオゾン発生器の
別の変形実施例、第１０図は板状外部電極と絶縁された
高電圧ワイヤを内部電極として有し、ワイヤ絶縁体が誘
電体を形成している、第１図のオゾン発生器の別の実施
例をそれぞれ示す図である。 １．２−金属板、３−ガラス管、４−金属層、５−交流
電源、６−外部放電空間、７−ロッド８−セラミック管
、９−金属化部、ｌ〇−偏平金属電極、１１−内部放電
空間、１２−誘電性充填剤、１３．１４＝螺旋ワイヤ、
１５−金属管、１６ 金属ウェブ、１７−プロフィール ウェブ、１８ １．２への突起部、１９ ワイ ヤ、２０ ワイヤ芯、２１−絶縁被覆 Ｆｉｇ、１ Ｆｉｇ、３ Ｆｉｇ、４ 代　　理 人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、外部電極（１、２）と、その外側表面に誘電体層（
   ３；８）を有する多数の内部電極（４；９；１０；１３
   ；１４；１７）と、外部電極と導電体層との間の放電空
   隙（６）と、外部電極および内部電極に接続された交流
   電圧源とを有するオゾン発生器において、 外部電極（１、２；１５）は実質的に対と して配設され相互に距離を置いた金属板（１、２）とし
   て構成され、それら金属板の間には管（３；８）、また
   は金属板（１、２）の間隔に相応する直径を有する相互
   に密に隣接し合った管の層があり、該管は誘電体材料か
   らなる外部層（３；８）を有し、または誘電体材料から
   なり、かつ導電材料からなるそれぞれ１つの内部電極（
   ４；９；１０；１３、１４；１７）を有することを特徴
   とするオゾン発生器。 ２、前記管はガラス、セラミックまたはプラスチック誘
   電体からなり、内側金属化部（４；９）または管横断面
   部を充填する金属導体（２０）が内部電極として設けら
   れている請求項１記載のオゾン発生器。 ３、前記管はガラスまたはセラミックからなり、別個の
   金属内部電極（１０；１３、１４；１７；１９）を有す
   る請求項１記載のオゾン発生器。 ４、内部電極は偏平ウェブ（１０）として構成されてお
   り、該ウェブの幅広側は金属板（１、２）にほぼ平行に
   延在している請求項３記載のオゾン発生器。 ５、内部電極は１巻または多巻の螺旋ワイヤ、またはス
   パイラルワイヤとして構成されている請求項３記載のオ
   ゾン発生器。 ６、セラミックまたはプラスチック誘電管（８）は多角
   形横断面を有し、少なくとも１面が外部電極（１、２）
   に当接している請求項２記載のオゾン発生器。 ７、管（４；８）と外部電極（１、２）との間の放電空
   間（６）にウェブ（７）が挿入されており、該ウェブは
   外部電極および／または管（４；８）に対し少なくとも
   部分的に点状または線状に接しているか、または外部電
   極（１、２）は放電空間（６）へ突出する突起部（１８
   ）を有する請求項１から６までのいずれか１記載のオゾ
   ン発生器。 ８、管（４；８）と外部電極（１、２）との間の放電空
   間（６）に、流通横断面を周期的に狭縮する手段が挿入
   されている請求項１から６までのいずれか１記載のオゾ
   ン発生器。 ９、内部電極が別個の場合、該内部電極とそれを囲む誘
   電性管との間の空間は、誘電性充填剤（１２）で満たさ
   れている請求項３、４、５、７のいずれか１記載のオゾ
   ン発生器。 １０、金属板（１、２）は間隔ウェブ（１６）により距
   離を置いて相互に接続されている請求項１から９までの
   いずれか１記載のオゾン発生器。