JPH04214003A - オゾン発生装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガスによって貫流され
る放電ギャップにおける無声放電により酸素または酸素
を含有するガスからオゾンを発生させる装置であって、
前記放電ギャップが主として、管状の外部電極と、該外
部電極によって同心的に取り囲まれた内部電極とから形
成されており、前記放電ギャップに、前記両電極を互い
に隔離する誘電体が配置されており、該誘電体と前記外
部電極との所定の間隔を保持するための金属性のばね部
材が設けられている形式のものに関する。

【０００２】

【従来の技術】このような形式のオゾン発生装置はたと
えばフランス国特許第２４２４８７４号明細書に基づき
公知である。

【０００３】オゾンとは有機物質や、種々の酸化数を有
する元素を有する無機化合物に用いられる極めて強い酸
化剤である。化学分野における種々の使用のほかに、オ
ゾンは１０年来、水処理においても使用されている。し
かしながら、オゾン発生にかかる高い投資コストと運転
コストとが使用可能性を制限してしまっている。

【０００４】理論的にはオゾンを発生させるための多数
の可能性が存在しているが、今日まで実際には無声放電
によるオゾン発生だけが重要となっている。

【０００５】板形のオゾン発生器とは異なり、管形のオ
ゾン発生器では電極の正確な間隔保持を保証することが
困難である。このことは、特に管直径の寸法偏差や曲げ
によって生ぜじめられる。

【０００６】ドイツ連邦共和国特許出願公開第３４２２
９８９号明細書には、内部電極と誘電体と外部電極との
正確な同心的な対応関係を保証するための可能性が記載
されている。上記ドイツ連邦共和国特許出願公開明細書
に記載のスペーサは内部電極に渦巻状に接着されたプラ
スチックテープから成っている。渦巻状のテープ被着に
基づき、間隔保持と共に、ガス速度の増大が生ぜしめら
れて、冷却が改善される。

【０００７】このようなプラスチックテープは一般にポ
リテトラフルオロエチレン（テフロン）から成っている
。しかし、特にこのようなポリテトラフルオロエチレン
から成るプラスチックテープはオゾン発生器の運転中に
流動化する傾向があるので、このようなプラスチックテ
ープはその間隔保持機能を所望通りに満たすことができ
ない。その上、耐放電性が不十分である。

【０００８】フランス国特許第２４２４８７４号明細書
に基づいて公知のオゾン発生器では、誘電体管が、管長
手方向にスリットを備えた支持体と一体に結合されてい
るばね舌片によって外側の金属管との間隔を保持されて
いる。支持体とばね舌片は耐オゾン性の弾性的な金属か
ら成っている。数ミリメートル以下の現在汎用のギャッ
プ幅では、これらのスペーサ部材が放電ギャップを狭め
てしまい、これによって装入ガスの貫流を妨げてしまう
。ばね舌片の最小のばね作用が保証されていなければな
らない反面、誘電体もしくは外側の金属管における支持
体の固定も保証されていなければならないので、支持体
の材料厚さ、ひいてはばね舌片の材料厚さを任意に小さ
くさせるわけにはいかない。さらに、ばね舌片のばね特
性はそのジオメトリに著しく依存している。ばね舌片を
支持体から外方に曲げるために規定された角度が極めて
小さな偏差を有していても、間隔保持に影響を与えてし
まう。さらに、間隔保持部材を備えた誘電体管の組込み
もしくは間隔保持部材を備えた金属管への誘電体管の差
込みは複雑な組付け補助装置を必要とする。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
で述べた形式のオゾン発生装置を改良して、放電ギャッ
プのジオメトリ、特にその同心性が、比較的長い運転時
間後でも維持され、間隔保持部材が放電ギャップをでき
るだけ僅かにしか狭めず、誘電体管の組付けが複雑な組
付け補助装置なしで行われ得るようなオゾン発生器を提
供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の構成では、金属性のばね部材が、放電ギャッ
プの全周にわたって有利には均一に分配された金属ばね
として構成されており、該金属ばねが非金属性の支持体
に固定されているか、または誘電体管に直接に固定され
ており、前記ばね部材の自由端部が誘電体表面に対して
ほぼ接線方向に向いていて、外部電極の内壁に接触して
いるようにした。

【００１１】

【発明の効果】本発明の利点は特に、たとえばフランス
国特許第２４２４８７４号明細書に記載のオゾン発生器
とは異なり、放電ギャップの必要最小限の狭窄しか行わ
れないことに認められる。支持体は組付け補助手段とし
てしか働かない。この理由から、前記支持体は、耐オゾ
ン性および／または耐放電作用性ではない材料から成っ
ていてもよい。ほぼ接線方向でしか作用しないばね部材
は単純な形式で、正確に規定されたばね力を発揮する。 このばね力はばね部材の幅によって正確に与えられてい
て、材料と厚さとジオメトリとの適宜な設定に基づいて
広い範囲で影響を与えられかつ、各ギャップジオメトリ
に適合することができる。従って、舌片形の汎用のばね
部材に比べて、舌片のジオメトリを正確に維持しようと
する必要性も生じない。

【００１２】ばね部材の数、ばね剛性およびばね部材の
空間的な分配を金属管の重量と組込み状態とに簡単に適
合させることができる。このようにして、特に水平方向
の軸線を有するオゾン発生器において、下側に位置する
ばね部材の数および／または分配および／またはばね特
性および／またはジオメトリを増大させることによって
誘電体管の重量をも補償することができる。

【００１３】本発明の特に単純な構成では、ばね部材が
、折り畳まれた小幅の金属ストリップとして構成されて
いる。この金属ストリップは誘電体管に直接に接着され
、このことは、たとえば薄い両面接着テープを用いて行
われ得る。この場合に接着結合は組付け補助手段として
しか必要とされない。なぜならば、このような接着結合
は運転時に形成されたオゾンの作用を受けて接着作用を
失うからである。この理由から、金属管における誘電体
管の組付けが行われた後にばね部材が、あらかじめ設定
された位置を維持するように前記ばね部材を構成するこ
とが有利となる。

【００１４】本発明の別の構成では、誘電体管の円周よ
りも僅かに小さい長さを有していて片面に接着剤を備え
ているテープ、有利にはポリアミドテープに、折り畳ま
れたばね部材が被せ嵌められ、このテープが誘電体管に
被着される。

【００１５】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく
説明する。

【００１６】図１および図３に示したように、オゾン発
生器は、アース電位に接続されている第１の電極を形成
する外側の金属管１と、第２の電極を形成する内側の２
つの金属管２ａ，２ｂとから成っている。誘電体は図示
の実施例では内側の金属管２ａ，２ｂの外面に被着され
た数１００μｍの厚さのエナメル層３から成っている。 前記両金属管１，２ａもしくは２ｂの間の間隔を保持す
るために、放電ギャップ４には軸方向で互いに所定の間
隔を有する位置で各３つのばね部材５が設けられている
。これらのばね部材は金属管端部の近くに配置されてい
て、全周（図３参照）にわたって均一に分配されている
。内側の金属管が比較的短い場合にはそれぞれ両管端部
だけにばね部材５が設けられており、金属管が比較的長
い場合には中央の管区分にもばね部材５が設けられてい
る。前記ばね部材は６０ｍｍの外部電極の内径と０．５
ｍｍの放電ギャップとを有する典型的なオゾン発生器に
おいて、７〜８ｍｍの幅で約０．１ｍｍの厚さのステン
レスばね鋼ストリップから成っており、この場合、この
ステンレスばね鋼ストリップは中央で鋭角に曲げられて
いて、折り畳まれた状態で約６〜７ｍｍの長さを有して
いる。

【００１７】内側の一方の金属管２ａに配属されたばね
部材５の端部は全て同一の方向を向いており、したがっ
て外側の金属管１への内側の一方の金属管２ａの問題の
ない差込み（たとえば左から右へ）を可能にしている。 それに対して、内側の他方の金属管２ｂ、つまりたとえ
ば外側の金属管１に右から左へ差し込まれなければなら
ない方の金属管に配属されたばね部材は、逆の方向に向
けられているので、この場合にも内側の金属管２ｂを問
題なく外側の金属管１に差し込むことができる。高電圧
ポテンシャルを印加される内側の電極を形成する内側の
金属管２ａ，２ｂはその内方の端面でコンタクト装置に
よって電気的に互いに接続されている。この目的のため
に、金属管２ａは、金属管２ｂの内方の端面に設けられ
た中心のコンタクトピン７と協働する中心のスリーブ６
を備えている。

【００１８】ばね部材５の形状ならびに内側の金属管に
設けられたエナメル層３における前記ばね部材の固定形
式は図２に示した詳細図から明らかである。ばね部材は
片面または両面の薄い接着テープ８によってエナメル層
３に固定されている（図２）。両面の接着テープの代わ
りに、たとえばエポキシドまたはシリコーンゴムを主体
とする接着剤を用いても、ばね部材５を固定することが
できる。両者の場合とも、接着テープもしくは接着剤の
耐オゾン性は問題にならない。それというのは、両者共
、組付け用補助手段としてしか使用されないからである
。

【００１９】さらに図２にから判るように、ばね部材５
の折部５ａは内側の金属管２ａにおけるばね部材５の固
定位置から間隔をおいて配置されている。この場所でば
ね部材５は直接に金属管２ａに載着している。それに対
して、ばね部材５の自由端部は外側の金属管１の内壁に
接触しており、このことは、ばね部材の幅を適宜に設定
することによっていかなる場合でも達成可能である。

【００２０】接着テープ８もしくは接着剤が放電または
オゾンの作用を受けて破壊されても、ばね部材のばね特
性と形状とに基づき、ばね部材の所定の位置は確保され
る。

【００２１】内側の金属管２ａもしくは２ｂに直接に接
着されたばね部材の代わりに、ばね部材を支持体９に被
せ嵌めて、この場所で一時的に固定することもできる。 このことは図４もしくは図５に例示されている。この場
合に支持体としては、たとえば折り畳まれたばね部材の
軸方向長さ（約７〜８ｍｍ）の約７０〜８０％に相当す
る幅を有するポリアミドテープが使用される。このよう
な支持体、つまりポリアミドテープ９の下面は薄い接着
層を備えており、この接着層は被せ嵌められたばね部材
５の一時的な固定にも役立つ。前記ポリアミドテープの
長さは内側の金属管２ａもしくは２ｂの円周よりも僅か
な量だけ小さく形成されている。ポリアミドテープ９に
配置されたばね部材５の相互間距離は、図４に示したよ
うに放電ギャップにおける対称的な分配が達成されるよ
うに設定されている。

【００２２】このようにして準備されたテープはあらか
じめ規定された位置で、内側の金属管２ａもしくは２ｂ
に被着される。また、前記金属管に配置されたばね部材
の自由端部が同一方向を、つまり外側の金属管１への前
記内側の金属管の差込み時に外方を向くようにすると望
ましい。

【００２３】ばね部材５の幅は、上で述べた理由から、
放電ギャップ４の幅と、内側の金属管２ａもしくは２ｂ
の外径とに関連している。単純なジオメトリ関係（図８
）を用いて、前記幅ｂは次の式； ｂ２＞４［（ｒｉ＋ｗ）２−（ｒｉ＋２ｄ）２］から得
られる。この場合、ｒｉは内側の金属管２ａもしくは２
ｂの外径の半分の値を表し、ｄはばね部材５の厚さを表
し、ｗは放電ギャップ４のギャップ幅を表している。通
常では、上記式によって計算されたｂの値を１０％だけ
高くするだけで充分となる。この場合、ばね部材に与え
られた間隔保持機能および支持機能を満たすために充分
なばね力を形成するためには、取り付けられた状態にお
けるばね部材５の曲げ量ｚ（図７）で充分となる。

【００２４】鋭角に曲げられた金属プレートの形のばね
部材のほかに、図９ａ〜ｆに示したような一連の択一的
なばね部材も可能となる。これら全てのばね部材は本発
明による思想に従うものである。

【００２５】図９ａに示したばね部材は、両端部で鋭角
に曲げられた金属プレート１０である。両端部が曲げら
れているので、２つの折部１０ａ，１０ｂが形成されて
いる。図９ｂには、片方の端部に１つの折部１０ａしか
有していない変化形が示されている。両方の場合とも、
内側の金属管における固定は図５に示した実施例と同様
にポリアミドテープ９によって行われる。しかし、もち
ろんこの場合でも、図１および図３に示したように両面
の接着テープを用いるか、または接着剤を用いて固定す
ることも可能である。

【００２６】図９ｃは、ばね線材１１の形のばね部材を
接着滴１２によって直接に誘電体３に固定する可能性を
示している。図９ｄに示したように、ばね部材がＴ字形
に曲げられたばね線材１３として形成されていると、よ
り大きな面積での固定が可能となる。この場合、ポリア
ミドテープ９は間隔保持のためには働かない中央部分に
被さっている。図９ｅ，ｆはＨ字形に構成されたばね部
材１４を用いる変化形を示しており、このばね部材はポ
リアミドテープ９（図９ｅ）または接着滴１２（図９ｆ
）によって誘電体３に固定されている。図９ａ，ｂ，ｅ
，ｆに示した構成に関しては、固定手段（ポリアミドテ
ープ９もしくは接着滴１２）の消滅後でも当該ばね部材
が放電ギャップ４における所定の位置をほぼ維持するこ
とが確保されている。このことは、外側の金属管１に向
いた切断縁部が鋭角で残される場合に特に云える。なぜ
ならば、このような縁部が外側の金属管１の金属性の内
壁に充分に喰い付いて、振動時でも管周方向にしか滑動
し得ないからである。

【００２７】鉛直方向の軸線を有するオゾン発生器にお
いては、ばね部材５の分配およびばね特性が均一である
。すなわち、たとえば図１および図３に示した３つのば
ね部材５の全てが互いに同型式に構成されていて、周方
向に均一に分配されている。

【００２８】水平方向の軸線を有するオゾン発生器にお
いては、周方向ならびに管長手方向においてそれぞれ等
しいギャップ幅を得るために、内側の金属管２ａ，２ｂ
の自重を補償するようにしなければならない。

【００２９】このことは、たとえば下側に位置するばね
部材５の幅が、上側に位置するばね部材の幅よりも大き
く形成されていることによって達成され得る。

【００３０】周方向で見て一貫して等しい幅を有してい
るばね部材においては、下側に位置するばね部材５の数
を増やすことによっても、内側の金属管２ａ，２ｂの自
重を補償することができる。

【００３１】説明した全ての実施例において、内側の金
属管２ａ，２ｂの組付け時に自由端部の僅かな曲げ必要
となるので、外側の金属管１の端部が図１０に示したよ
うに環状の面取り部１５または斜め面取り部を備えてい
ると有利である。このことは内側の金属管２ａ，２ｂの
組込みを楽にすると同時に、管底部１７（図１０）にお
ける金属管１の溶接時に余分な手間を生ぜしめない。

【００３２】説明した間隔保持装置はエナメル誘電体を
備えたオゾン発生器の例につき説明されているが、もち
ろん石英、ガラスまたはセラミックス製の誘電体を備え
たオゾン発生器にも、このような間隔保持装置を装備さ
せることができる。当然ながら、前述した間隔保持装置
は、誘電体もしくはその支持体が管長手方向で分割され
ていないようなオゾン発生器にも適している。この場合
には、ばね部材の位置調整は管全長にわたって同じであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるオゾン発生装置の縦断面図である
。

【図２】図１の一部を拡大して示す断面図である。

【図３】図１のＡ−Ａ線に沿った横断面図である。

【図４】間隔保持の別の構成を有するオゾン発生装置の
横断面図である。

【図５】図４に示したばね部材を拡大して示す図である
。

【図６】図４に示した接着テープを被着前の状態で示す
斜視図である。

【図７】図４の下側のばね部材の拡大図である。

【図８】ギャップ幅とばね部材の幅との間の関係を説明
するための概略図である。

【図９】ばね部材を６つの変化形ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，
ｆで示す概略図である。

【図１０】外側の金属管の有利な実施例を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１，２ａ，２ｂ　　金属管 ３　　エナメル層 ４　　放電ギャップ ５　　ばね部材 ５ａ　　折部 ６　　スリーブ ７　　コンタクトピン ８　　接着テープ ９　　ポリアミドテープ １０　　金属プレート １０ａ，１０ｂ　　折部 １１　　ばね線材 １２　　接着滴 １３，１４　　ばね線材 １５　　面取り部 １６　　溶接シーム １７　　管底部

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ガスによって貫流される放電ギャップ
   （４）における無声放電により酸素または酸素を含有す
   るガスからオゾンを発生させる装置であって、前記放電
   ギャップが主として、管状の外部電極（１）と、該外部
   電極によって同心的に取り囲まれた内部電極（２ａ，２
   ｂ）とから形成されており、前記放電ギャップ（４）に
   、前記両電極を互いに隔離する誘電体（３）が配置され
   ており、該誘電体と前記外部電極との所定の間隔を保持
   するための金属性のばね部材（５）が設けられている形
   式のものにおいて、金属性のばね部材（５）が非金属性
   の支持体（８；９）に固定されているか、または誘電体
   （３）に直接に固定されており、前記ばね部材（５）の
   自由端部が誘電体表面に対してほぼ接線方向に向いてい
   て、外部電極の内壁に接触していることを特徴とするオ
   ゾン発生装置。
2. 【請求項２】　　ばね部材（５）の中央の区分が直接に
   誘電体（３）に載着している、請求項１記載のオゾン発
   生装置。
3. 【請求項３】　　ばね部材（５）が、折り畳まれた薄板
   ストリップから成っていて、折部（５ａ）の側方端部が
   外部電極（１）に接触しており、前記折部（５ａ）の中
   央の区分が誘電体（３）に接触しており、該誘電体にお
   ける前記ばね部材の固定個所が載着点から間隔をおいて
   配置されている、請求項１または２記載のオゾン発生装
   置。
4. 【請求項４】　　ばね部材が、真直ぐなまたは曲げられ
   たばね線材（１１；１３；１４）から成っている、請求
   項１または２記載のオゾン発生器。
5. 【請求項５】　　半径方向平面１つ当たり少なくとも３
   つのばね部材（５）が設けられていて、オゾン発生器が
   水平方向の軸線を有している場合に、１つのばね部材（
   ５）が放電ギャップ（４）に最も低い位置で配置されて
   おり、残りのばね部材（５）が鉛直方向の対称平面に対
   してほぼ対称的に位置している、請求項２から４までの
   いずれか１項記載のオゾン発生装置。
6. 【請求項６】　　ばね部材（５）が接着剤または両面の
   接着テープ（８）によって誘電体（３）に固定されてい
   る、請求項１から５までのいずれか１項記載のオゾン発
   生装置。
7. 【請求項７】　　ばね部材（５）が、テープ状の非金属
   性の支持体（９）に設けられており、該支持体が誘電体
   （３）に固定されている、請求項１から５までのいずれ
   か１項記載のオゾン発生装置。
8. 【請求項８】　　前記支持体がポリアミドから成ってい
   て、接着層を介して誘電体（３）に固定されている、請
   求項７記載のオゾン発生装置。
9. 【請求項９】　　オゾン発生器が水平方向の軸線を有し
   ている場合に、ばね部材（５）によって支持された内部
   管（２ａ，２ｂ）の自重補償が行われるように前記ばね
   部材の数および／または分配および／またはばね行程お
   よび／またはばね特性が設定されている、請求項１から
   ８までのいずれか１項記載のオゾン発生装置。