JPH07315807A - オゾナイザー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 誘電体と放電電極との間に所定のクリアラン
ス分を正確・容易に設定でき、かつ、該放電電極の冷却
が誘電体を介して行える効率の良いオゾナイザーを提供
する。 【構成】 格子板を放電電極に使用し、この放電電極の
表裏両面に深さが１ｍｍ、望ましくは０．５ｍｍを越え
ないアーチ状の局所的窪み１３，１３，１３・・・を複
数箇所設けるか、該放電電極の両面適所に電熱機能とと
スペーサー機能とを有した突起部を設けて、放電電極と
誘電体との間に小さなクリアランスの放電ギャップを設
けたことを特徴としたオゾナイザー。。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は原料気体中の酸素を放電
界と接触させてオゾン化する、放電式オゾナイザーに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の放電式オゾナイザーとしては、
「図８」に示す無声放電方式が主流である。この無声放
電方式オゾナイザーは１８６０年にシーメンス氏によっ
て提案され、ガラスよりなる誘電体２０ａ（通常有底筒
状に形成される。）の一面に相手側電極３０を積層（有
底筒状の誘電体２０ａの内周面に鍍金等で金属層を積
層）し、上記誘電体２０ａの他面側には所定の間隙部Ｐ
を有して放電電極１０ａが対設してあり、この間隙部は
原料気体流路となし原料気体を矢印Ａの方向に流過する
ようになすと共に、放電電極１０ａと相手側電極２０ａ
とは高圧電圧を印加する電源装置４０に連結して、該間
隙部Ｐに無声放電界Ｓ１が発生するようになしてある。
なお、上記電源装置４０は数ＫＨｚ乃至数十ＫＨｚの高
圧電源が使用され、高圧電源の一方側出力端を該放電電
極１０ａに連結し、他方側出力端は接地すると共に相手
側電極３０に連結してなる。

【０００３】上記無声放電方式に対して、最近はガラス
製の誘電体に代わり高純度のアルミナセラミックを誘電
体に使用したものが提唱され徐々に普及し始めている。
このアルミナセラミック製の誘電体は、薄くて充分な機
械的強度と好適な誘電率とが得られ、その分電極間隙を
近づけることが可能となり、印加電圧が比較的低くても
放電現象を得ることができ、安定した高濃度な放電界が
容易に発生させることができる利点を有し、この利点を
最大に活用したものとして沿面放電方式が提案されてい
る。

【０００４】上記沿面放電方式は、「図９」に示すごと
く、高純度のアルミナセラミック製誘電体２０の一面に
プリント手段等で放電電極１０ｂを積層し、他面側に相
手側電極３０を重ねてあるもので、上記放電電極１０ｂ
は誘電体２０の一面全面を覆わないように一定のパター
ン形状（例えば、一定間隔の帯状形状）となし、放電電
極１０ｂと相手側電極３０との間に高圧パルス電圧を印
加すると、放電電極１０ｂの縁部から誘電体２０の表面
に添って沿面放電界Ｓ２が発生するようになしてある。

【０００５】上記沿面放電方式は前記したように、印加
電圧が比較的低くても放電現象を得られ安定した高濃度
な放電界が容易に発生させることができる利点を有して
いるが、沿面放電界Ｓ２が誘電体２０の表面近くの薄い
層に限定されるので、「図９」に示すように放電電極１
０ｂの上方に一定の間隙を有して絶縁製の仕切り体６０
を設けて間隙部Ｐを原料気体の流路となし原料気体を矢
印Ａの方向に流過するようになした場合、原料気体の全
量が沿面放電界Ｓ２と確実に接触する保証がないと言う
欠点を有していた。

【０００６】そこで本発明者は、この原料気体と沿面放
電界Ｓ２との確実なる接触を目的として先に特願昭６３
−１０３１１８号を提案した。この従来例は、「図１
０」に示すように、高純度アルミナセラミック製の誘電
体２０，２０で挟み込む放電電極１０ｃにラス網状にプ
レス加工した格子板を使用することで、該放電電極１０
ｃが誘電体２０，２０に多数の接触部と非接触部とを有
して挟持され、沿面放電界Ｓ２（同図には表示せず）を
誘電体２０，２０の全面多数箇所に分散して形成し、か
つ、原料気体は放電電極１０ｃの凸部１２と誘電体２０
との接触部を避けて、該放電電極１０ｃの凹部１１と格
子板よりなる放電電極１０ｃの網目を流過して迷路状の
複雑な流路を原料気体が通過するようになし、該原料気
体が撹拌されつつ沿面放電界Ｓ２と接触頻度よく接触す
るようになしたものである。なお、この従来例の沿面放
電Ｓ２は「図１１」に示したように、放電電極１０ｃが
誘電体２０に接触した接触部界面近くに発生するもので
ある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例の
無声放電式は、誘電体２０ａと放電電極１０ａとの間隙
Ｐはガラスの加工精度より一般的に３ｍｍ前後に設定さ
れていおり、この大きな間隙Ｐに対して必要な放電強度
を得るには、間隙Ｐの距離に比例して高電圧を印加する
必要があり、印加電圧が高いと各部位の絶縁に費用がか
かり、誘電体２０ａの絶縁破壊が生じ易く、かつ消費電
力も大きくなるという課題を有している。さらに、高電
圧用電源装置は出力電圧が高いと装置が大型で高価とな
る課題をも有していた。

【０００８】また、上記無声放電は、高圧な原料気体を
供送すると、オゾン化効率が極端に低下するという課題
を有している。オゾンをパルプ漂白に使用する例等を想
定した場合、一度オゾン化した気体を圧縮して目的場所
に圧入するのは、そのための気体圧縮機が耐オゾン製材
で構成されなくてはならず、気体圧縮機に特別なものを
使用しなくてはならないが、オゾン化する前に予め原料
気体を圧縮しておけば容易に加圧オゾン気体を得られる
もので、オゾンの使用目的にはこのような使用条件の場
合が多いものである。

【０００９】そして、無声放電界に原料気体を通過させ
てオゾン化する場合、原料気体が高圧な場合は、当然酸
素分子量が単位容量あたり多くなり、これを均一な無声
放電界を通過させると、一度酸素がオゾン化したものが
放電で分解され再度酸素に戻り、さらに放電によってオ
ゾン化される工程を繰り返す蓋然性が高まるのがこのオ
ゾン化効率低下の大きな原因であるとするのが定説であ
る。

【００１０】そこで、上記の無声放電方式で、上記間隙
を狭めて気流流速を高めることで、オゾン化したものを
無声放電界より即座に取り出す提案がなされ、最近は上
記間隙Ｐを２ｍｍ程度となしたものが高圧用オゾナイザ
ーとして製造されているが、なおオゾン化効率に満足で
きるものでは無く、また、この間隙Ｐをさらに小さくす
ることは加工技術上も困難であるという課題を有してい
るものである。

【００１１】また、「図９」従来例の沿面放電方式は、
放電電極１０ｂと相手側電極２０との距離が小さくてよ
いので、比較的低い電圧で強い放電界を得られる。しか
し、この沿面放電方式は、前記もした通り原料気体と沿
面放電界との接触頻度が低く、その結果オゾン化効率を
高く保てないという課題を有している。

【００１２】さらに、この沿面放電方式は、後記する
「表１」からも明らかなように、無効電流が大きい、言
い換えると動力消費が大きいと言う課題を有している。
この無効電流が大きい理由は、誘電体２０と放電電極１
０ｂとの間隙距離に反比例するとされる静電容量が大き
すぎるからで、この沿面放電方式は装置の簡易化には顕
著な効果を有するも、決して効率的なオゾン化効率を有
するもので無いという課題を有するものである。

【００１３】そして、上記「図１０」従来例の沿面放電
式（以下、この「図１０」従来例をマルチ沿面放電方式
という。）は、沿面放電を誘電体２０の広い範囲に分散
せしめて発生させることと、原料気体が放電電極１０の
凸部１２と誘電体２０との接触部を避けて、該放電電極
１０の凹部１１と格子板の網目を流過して迷路状の複雑
な流路を撹拌されながら通過するようになしたことで原
料気体と沿面放電界との接触頻度が向上されるようにな
してあるが、このマルチ沿面放電方式は、各種試験の結
果オゾン発生効率に個別差を有する傾向を有するもので
あった。このオゾン発生効率に個別差が生ずる原因は無
論加工精度によるものであり、加工精度を高めることで
オゾン化効率を所定に保つことができたが、ここで、放
電電極の加工精度が悪い物の方が、むしろ多少オゾン化
効率が高い傾向を有することが見いだされた。

【００１４】また、原料気体の供給圧を高めると、オゾ
ン化効率が低下するのが従来知られた現象であるが、上
記「図１０」の従来例では、必ずしも原料気体の供送圧
を高めてもオゾン化効率が低下しない現象を呈すること
があり、むしろ、原料気体の供給圧を高めることでオゾ
ン化効率が向上する場合もあることが判明した。

【００１５】そこで、上記の加工精度の低さと、原料気
体の供送圧の高さとによってオゾン化効率が予想には反
して低下しない、あるいは向上することもある原因を鋭
意追求したところ、このマルチ沿面放電方式は誘電体２
０に接触した放電電極１０の接触部界面近くに発生する
沿面放電のみを利用しているので、誘電体２０に接触し
た放電電極１０の接触面部はオゾン化に全く寄与してい
ないのに対して、放電電極の加工精度が低いと、該放電
電極１０と誘電体２０との間に多少のクリアランスが生
ずることになる。そして、このクリアランスが充分小さ
いと、この小さなクリアランス部位に沿面放電と称して
もよい程度の濃密度の放電が発生するためオゾン化効率
が向上するもので、このクリアランス部位に発生した放
電界が放電界の放電量を全体的に増すことに起因してい
るものであった。すなわち、放電電極１０の加工精度が
低いと上記クリアランスが発生する蓋然性が高くなり、
原料気体の供送圧を高めると誘電体２０，２０が外側に
膨らむように撓んで上記クリアランスを形成するために
上記のごとき現象が生ずるものであった。

【００１６】なお、前記マルチ沿面放電方式はあくまで
も沿面放電によってオゾン化を行うもので「図１０」の
放電電極１０ｃは、「図１１」に示すように誘電体２０
との接触部を点状に接触面積を小さくすると、計算的に
静電容量を小さくでき、高周波損出を低減できるが、な
お放電電極１０ｃと誘電体２０とが多数の部位で接触す
るので静電容量は充分小さく設定できるものではないと
言う課題と、沿面放電が放電電極１０ｃと誘電体２０と
の接触隅部で発生するので、この沿面放電に原料気体が
頻度よく接触しづらいと言う課題を有するものである。

【００１７】したがって、マルチ放電方式の放電電極１
０と誘電体２０，２０との間に全体に渡って所定のクリ
アランスを設定すれば、沿面放電とは称することはでき
ないかもしれないが沿面放電に近い高密度の無声放電が
該クリアランスに発生し、静電容量も小さくでき、さら
に原料気体はこのクリアランス部を横切って通過するの
で確実に放電界と接触したオゾン化効率を向上できるこ
とになるが、この場合、確かに通電初期において効率的
オゾン化機能を有したが、通電を継続すると誘電体２
０，２０の間に位置する放電電極１０に蓄熱現象が生
じ、この放電電極１０の発熱に伴って極端にオゾン化効
率が低下するという課題を有するものであった。

【００１８】また、上記放電電極１０と誘電体２０，２
０との間に全体に渡って所定のクリアランスを設定する
ことは、誘電体２０，２０が薄い（通常１ｍｍ以下の厚
みのセラミックスを使用）ので、該誘電体２０，２０の
撓みや破損等が生じ易く、意外と両者間に小さなクリア
ランスを設定することは困難なものであるという課題を
有するものであった。

【００１９】そこで本発明は上記課題を解決すべくなさ
れたもので、誘電体２０，２０とこの誘電体２０，２０
によって挟まれた電極１０との間に所定のクリアランス
分が正確・容易に設定でき、かつ、該電極１０の冷却が
誘電体２０，２０を介して行える効率の良いオゾナイザ
ーを提供することを目的としたものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記の目的に沿い、先述
特許請求の範囲を要旨とする本発明の構成は前述課題を
解決するために、表裏両面を凹部１１と凸部１２とが縦
横方向に連続する凹凸面となすと共に表裏両面を連通す
る多数の小通孔１４を有した両面凹凸格子板を放電電極
１０となし、上記放電電極１０の両面に誘電体２０，２
０を重ね、さらに、この誘電体２０，２０の外面側には
夫々相手側電極３０，３０を重ね、上記放電電極１０と
両相手側電極３０，３０とには、両者間に高圧パルス電
圧を印加する電源装置４０を連結し、原料気体は上記放
電電極１０と誘電体２０，２０との間に該放電電極１０
の連続する凹部１１，１１，１１・・・で形成された流
路を流過するようになし、上記放電電極１０の表裏両面
には深さが１ｍｍ、望ましくは０．５ｍｍを越えないア
ーチ状の局所的窪み１３，１３，１３・・・を複数箇所
設けてなることを特徴とした技術的手段を講じたもので
ある。

【００２１】また、「請求項２」の発明は、表裏両面を
連通する多数の小通孔１４を有した格子板を放電電極１
０となし、この放電電極１０の複数カ所に、表面側と裏
面側とに１ｍｍ、望ましくは０．５ｍｍを越えない所定
寸法で外方側に膨出するように湾曲した湾曲膨出部１
５，１５，１５・・・を夫々設け、上記放電電極１０の
両面に誘電体２０，２０を重ね、さらに、この誘電体２
０，２０の外面側には夫々相手側電極３０，３０を重
ね、上記放電電極１０と両相手側電極３０，３０とに
は、両者間に高圧パルス電圧を印加する電源装置４０を
連結し、原料気体は上記湾曲膨出部１５，１５，１５・
・・によって確保された放電電極１０と誘電体２０，２
０との間隙部を流過するようになしたことを特徴とした
技術的手段を講じたものである。

【００２２】また、「請求項３」の発明は表裏両面を凹
部１１と凸部１２とが縦横方向に連続する凹凸面となす
と共に、表裏両面を連通する多数の小通孔１４を有した
両面凹凸格子板を放電電極１０となし、この放電電極１
０の複数カ所に、表面側と裏面側とに１ｍｍ、望ましく
は０．５ｍｍを越えない所定寸法で外方側に膨出する様
に湾曲した湾曲膨出部１５，１５，１５・・・を夫々設
け、上記放電電極１０の両面に誘電体２０，２０を重
ね、さらに、この誘電体２０，２０の外面側には夫々相
手側電極３０，３０を重ね、上記放電電極１０と両相手
側電極３０，３０とには、両者間に高圧パルス電圧を印
加する電源装置４０を連結し、原料気体は上記放電電極
１０と誘電体２０，２０との間に該放電電極１０の連続
する凹部１１，１１，１１・・・で形成された流路と上
記湾曲膨出部１５，１５，１５・・・によって確保され
た放電電極１０と誘電体２０，２０との間隙部を流過す
るようになしたことを特徴とした技術的手段を講じたも
のである。

【００２３】さらに「請求項４」の発明は、表裏両面を
連通する多数の小通孔１４を有した格子板を放電電極１
０となし、この放電電極１０の複数カ所に、表面側と裏
面側とに１ｍｍ、望ましくは０．５ｍｍを越えない所定
寸法で外方側に突出した突出部１６，１６，１６・・・
を夫々設け、上記放電電極１０の両面に誘電体２０，２
０を重ね、さらに、この誘電体２０，２０の外面側には
夫々相手側電極３０，３０を重ね、上記放電電極１０と
両相手側電極３０，３０とには、両者間に高圧パルス電
圧を印加する電源装置４０を連結し、原料気体は上記突
出部１６，１６，１６・・・によって確保された放電電
極１０と誘電体２０，２０との間隙部を流過するように
なしたことを特徴とした技術的手段を講じたものであ
る。

【００２４】

【作用】それ故本発明オゾナイザーは、放電電極１０の
両面に誘電体２０，２０を重ね、このに誘電体２０，２
０の外側に相手側電極３０，３０を重ねてあるので、放
電電極１０と接地した相手側電極３０，３０との両者の
間に高圧パルス電圧を印加すると、放電電極１０と誘電
体２０，２０との間に放電が発生する作用を呈するのは
従来と同じである。

【００２５】上記放電は放電電極１０と誘電体２０，２
０とが接触した界面付近には沿面放電（「図６」に符号
Ｓ２で示す部分を参照）であり、放電電極１０と誘電体
２０，２０との間隙部位には無声放電（「図６」に符号
Ｓ３または符号Ｓ４で示す部分を参照）が生ずることに
なる。そして、クリアランスが小さい部分では「図６」
に示すように高密度な無声放電Ｓ３となり、クリアラン
スが大きな部位では「図６」に示すように放電密度の低
い無声放電Ｓ４が発生することになる。また小通孔１４
内部位では放電は発生しないが、この小通孔１４の縁部
は尖端に放電界が集中し、また凸部１２の尖端部にも放
電界が集中し、各放電界は「図６」にパターンで確定し
たように各部所によってその放電密度が変化することに
なる。

【００２６】上記のごとく、放電界に放電密度に変化を
持たせると、酸素をオゾン化するに充分な強放電界が全
面的に均一な強放電界を得るのに比較して比較的低い印
加電圧で得られ、かつ、原料気体は酸素分子がオゾン化
されると共に一度発生したオゾンが分解する強放電界部
を間欠的に通過するので、全体としては強放電界との接
触時間は短くなり一度発生したオゾンが放電により分解
される蓋然性を低下させる作用を呈する。

【００２７】また、本発明は放電電極１０に多数の小通
孔１４を設けたので、原料気体の気流の一部はこの小通
孔１４内を通過する作用を呈する。すなわち、原料気体
はその一部が放電電極の表側より裏側またはその逆に
と、複雑な流路を通過することになり、この流路を複雑
化することで、第一に原料気体の攪拌作用を呈し、原料
気体の酸素分子と放電界との頻度よい接触を確保する作
用を呈することになる。

【００２８】また、原料気体の流路を複雑化することに
よる第二の作用として、気流速度を高めることになる。
気流速度を高めると強放電界との接触時間が短くなるも
ので、一度オゾン化された酸素が再び酸素に分解される
蓋然性を低下させる作用を呈するものである。

【００２９】なお、原料気体と強放電界との接触時間を
短くすると、オゾンが放電で分解される蓋然性が低下す
る反面、酸素分子をオゾン化する蓋然性も低くなると予
想できるが、酸素分子が放電界と接触してオゾン化され
るにはその接触当初の極めて短時間内であることが知ら
れており、原料気体を強放電界と極めて短時間ごとに間
欠的に繰り返し接触すると、その接触総時間は短くても
オゾン化率は低減しないという作用を呈するものであ
る。

【００３０】

【実施例】次に、本発明の実施例を添付図面にしたがっ
て説明する。図中、１０が放電電極で、この放電電極１
０は「請求項１」の発明では、表裏両面を凹部１１と凸
部１２とが縦横方向に連続する凹凸面となすと共に表裏
両面を連通する多数の小通孔１４を有した両面凹凸格子
板を使用している。ここで、凹部１１と凸部１２とが縦
横方向に連続する凹凸面とは、図示例では「図１」は金
属板をプレス加工して網目状となした所謂ラス網状のも
のを使用しており、「図２」は通常の金属線を網状に織
った金網を使用しており、これらはその網目が小通孔１
４（「図２」には小通孔１４は示されていないが、金網
の網目がこの小通孔１４となる。）となるようになして
ある。さらに「図３」例は金属板の両面に格子状に多数
の溝（この溝が凹部１１に、溝の無い部分が凸部１２と
なる）と多数の小通孔１４、１４、１４・・・を開穿し
たものを使用している。したがって、これら図示例では
凹部１１と凸部１２とが縦横方向に整然と並置連続する
ことになるが、必ずしも該凹部１１と凸部１２と小通孔
１４とは整列させる必要性は無い。

【００３１】なお、「図１」の金属板をプレス加工して
網目状となした所謂ラス網状のものは、同図符号１２を
付した部位が最も突出し、符号１１を付した部位が最も
凹み、この符号１１を付した部位から両側斜め上方に延
びる網片部は同図上方に向かって順次突出（図手前側に
傾斜）する様になっているものである。また、「図２」
の金網は各金属線が波状になっておられているのでこの
波状の山部が凸部１２谷部が凹部１１となるものであ
る。

【００３２】なお、上記放電電極１０は耐オゾン性材で
製造されるのは無論で、ステンレス、ニッケル（Ｎ
ｉ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）、プラチナ（Ｐｔ）
等の従来公知なオゾナイザーで使用される電極用金属を
使用すればよい。

【００３３】そして、上記放電電極１０の両面に誘電体
２０，２０を重ね、さらに、この誘電体２０，２０の外
面側には夫々相手側電極３０，３０を重ねてある。

【００３４】上記誘電体２０は高純度アルミナセラミッ
クが使用されている。高純度セラミック（アルミナ純度
９５％以上）は薄くしても、機械的強度に富み、好適な
誘電率が得られることが知られており、さらには、厚み
１ｍｍ程度乃至それ以下の厚みのものを使用することで
効率的なオゾン発生効率を得られることが知られてい
る。

【００３５】上記誘電体２０，２０を放電電極１０の両
面に重ねるのに先立って、「図１」及び「図２」実施例
の場合は、予め網状の放電電極１０を両面から押し潰す
ように（網部の最も厚い部分をプレスしてその尖端部を
押し潰すように）して、両者の接触部が点接触では無
く、ある程度の面積を有した多数の面接触となるように
なしてある。すなわち、放電電極１０の両面には、その
凸部１２，１２，１２・・・の頂面に誘電体２０の一面
が接触し、該放電電極１０の凹部１１，１１，１１・・
・は誘電体２０には接触しないようになっている。

【００３６】放電電極１０の両面に誘電体２０，２０を
重ねたら、さらに該誘電体２０，２０の外面側には夫々
相手側電極３０，３０を重ねてある。なお、この相手側
電極３０は各種金属板等従来公知なものを使用するも無
論である。

【００３７】なお、上記放電電極１０と誘電体２０，２
０と相手側電極３０，３０とは重ねられた状態で相互に
電気的に絶縁して固定されるもので、図示例では「図
４」に示す様に、これらの外周部位は絶縁材の枠５０で
挟持するようになしてある。なお、通常誘電体２０，２
０の外面側には通常冷却室６０，６０が設けられるもの
で、図示例では、この冷却室６０はそのフランジ部６２
を上記枠５０の一面に当接する箱形容器６１で構成さ
れ、この容器６１を枠５０の両面に被せ、両側の箱形容
器６１，６１のフランジ部６１，６１間を締着螺子６
２，６２，６２・・・で固定して取り付けてある。な
お、この箱形容器６１には一端側に図では省略した冷却
水流入口を他端側に流出口を設け、該箱形容器６１内を
冷却水が流過する水冷式を採用している。

【００３８】上記のように水冷式を採用した場合、冷却
水を相手側電極となすことが可能で、この場合、図示で
符号３０で示す相手側電極は省略するか、誘電体２０よ
り離して箱形容器６１内に収納するようになしてもよい
のは従来知られた技術である。

【００３９】そして、上記放電電極１０と両相手側電極
３０，３０とには、両者間に高圧パルス電圧を印加する
電源装置４０を連結する。この電源装置４０は従来公知
な高周波電源を使用すればよく、商用電源を昇圧し（実
施例として８ＫＶ）、所定高周波数（実施例として２〜
１０ＫＨｚ）に変換するものを使用すればよい。

【００４０】そして、原料気体は上記放電電極１０と誘
電体２０，２０との間に該放電電極１０の連続する凹部
１１，１１，１１・・・で形成された流路を流過するよ
うになしてある。すなわち、上記枠５０の一端には図で
は省略した原料気体流入口が、他端にはオゾン流出口が
設けられ、原料気体流入口より圧送される原料気体は、
放電電極１０と誘電体２０，２０との間に該放電電極１
０の連続する凹部１１，１１，１１・・・で形成された
流路を通って流出口より流出するようになしてある。例
えば、「図３」及び「図４」実施例の場合、「図４」の
手前側に原料気体流入口があり、この原料気体流入口よ
り圧入された原料気体は溝で構成された凹部１１，１
１，１１・・・を通って同図奥方向に設けた流出口より
流出するようになしてある。

【００４１】以上は、従来例として「図１０」に示した
マルチ沿面放電方式と同じであるが、本発明は、上記放
電電極１０の表裏両面には深さが１ｍｍを越えない（望
ましくは０．５ｍｍ程度）アーチ状の局所的窪み１３を
複数箇所設けてなる。

【００４２】上記局所的窪み１３は、削成法と、プレス
法とのいずれかで形成できるもので、削成法は所定の厚
みの放電電極１０を製造し、放電電極１０の表面側に
「図１」に示す小円１３ａが輪郭部となる断面球の一部
型の凹部ををエンドミル等で掘削するようになすとよ
い。なお、この局所的窪み１３は放電電極１０の表側と
裏側とではその位置が適合しないように互い違いとなす
ことが望ましく、「図３」例では破線で示した窪み１３
は放電電極１０を表面側（同図手前面側）で、一点鎖線
で示したが窪み１３は放電電極１０を裏面側（同図奥面
側）で削成したものである。

【００４３】上記において局所的窪み１３は放電電極１
０の表側と裏側とではその位置が適合しないように互い
違いとなすことが望ましいとしたのは、二つの理由があ
り、一つの理由は、この窪み１３部位はその部位で流路
が拡径されるので、気流による減圧作用が得られ、放電
電極１０の他面側より小通孔１４を通して原料気体を吸
い込み原料気体の複雑な流路通過を助長するからであ
る。また、第二の理由は後記プレス法で窪み１３を形成
する際に、両面から同時にプレスすること無く片面ごと
にプレス（他面は固定台等に密接しておく）して容易に
放電電極１０を部分的に凹ませることが可能となるため
である。

【００４４】また、プレス法で上記窪み１３を成型する
には、所定の厚みの放電電極１０を製造した後、プレス
用雄型で窪み１３を押し潰して得ればよい。なお、この
プレス法は窪み１３の成型で放電電極１０が撓むことが
あるので、窪み１３の成型後にこの撓みを矯正すること
が望ましいのは無論である。

【００４５】なお、上記において、窪み１３はアーチ状
であるとしたが、これは窪み１３が球の一部形状である
ことに限定されるものではなく、窪み１３の外周部は浅
く中央部は深くすることが望ましいが、ある範囲を段状
に凹ませたものであっても差し支えはないものであっ
た。また、この窪み１３は凹部１１や小通孔１４に比較
しては極端にその範囲を大きく設定するもので、一つの
窪み１３は多数の凹部１１と凸部１２と小通孔１４とを
その内側に含むようになすのは無論である。

【００４６】次に、「請求項２」の発明では、上記窪み
１３を設ける代わりに、表裏両面を連通する多数の小通
孔１４を有した格子板を放電電極１０となし、この放電
電極１０の複数カ所に、表面側と裏面側とに１ｍｍ、望
ましくは０．５ｍｍを越えない所定寸法で外方側に膨出
するように湾曲した湾曲膨出部１５，１５，１５・・・
を夫々設けている。

【００４７】前記窪み１３を成型した理由は、放電電極
１０と誘電体２０，２０との間に、多少のクリアランス
部を確保するためで、しかも、この窪み１３を局所的と
したのは他の部位は誘電体と接触して放電電極１０の蓄
熱を誘電体２０，２０を介して放熱するためである。し
たがって、上記湾曲膨出部１５，１５，１５・・・を設
けると、「図５」に示したように、この湾曲膨出部１
５，１５，１５・・・が前記窪み１３に相当するクリア
ランスを確保するスぺーサーとしての機能と、放電電極
１０の畜熱分を誘電体２０，２０側に伝熱する機能とを
持たせることになる。

【００４８】なお、上記湾曲膨出部１５，１５，１５・
・・はあるものは放電電極１０の表面側に、またあるも
のは裏面側に膨出して、該放電電極１０が「図５」に示
すように全体として大きく波打った凹凸面となるように
なすか、またはこの湾曲膨出部１５，１５，１５・・・
を数を少なく充分な間隔で設けて放電電極１０の本体部
この湾曲膨出部１５，１５，１５・・・によって両誘電
体２０，２０との間にクリアランスを保ってこの両誘電
体２０，２０中間部位に位置するようになしてある。

【００４９】なお、上記湾曲膨出部１５，１５，１５・
・・は、スぺーサーとしては広い間隔で数か所設ければ
よく、放熱用としてもさほど誘電体２０，２０との接触
面積を必要としないので、放電電極１０はほとんどが、
誘電体２０と所定のクリアランスを有して対設されるこ
とになる。したがって、この場合原料気体はこのクリア
ランス部を流路として通過できるので、「請求項１」に
おいて必須要件となした放電電極１０に表裏両面を凹部
１１と凸部１２とを設けて、連続する凹部１１で流路を
確保する必要性は必ずしも無い。したがって、上記湾曲
膨出部１５，１５，１５・・・を設けた場合は、放電電
極１０は、この凹部１１と凸部１２が無いものを使用し
てもよいことになる。

【００５０】しかし、放電電極１０が全くの平面である
と前記した放電界の集中が発生せずに本発明の目的を達
成できないことになる。そこで「請求項２」の発明で
は、多数の小通孔１４，１４，１４・・・は省略するこ
となく、この小通孔１４，１４，１４・・・の縁尖端部
位に放電界の集中が生ずるようになしてある。

【００５１】もっとも上記凹部１１と凸部１２とは、こ
れを省略しなくてもよく、「請求項３」の発明では、こ
の凹部１１と凸部１２を有し、かつ、小通孔１４，１
４，１４・・・をも設けた放電電極１０に上記湾曲膨出
部１５，１５，１５・・・を設けてある。

【００５２】上記凹部１１と凸部１２を設けることは、
凸部１２の尖端が誘電体２０に最も近づきこの部位で強
放電界を発生させるもので、この局所的な強放電界を積
極的利用するのが望ましいのは無論である。

【００５３】さらに、「請求項４」の発明は、上記湾曲
膨出部１５，１５，１５・・・に代え、放電電極１０の
複数カ所に、表面側と裏面側とに１ｍｍ、望ましくは
０．５ｍｍを越えない所定寸法で外方突出した突出部１
６，１６，１６・・・を夫々設けてなる。

【００５４】上記突出部１６，１６，１６・・・を形成
するには、該放電電極１０の該突出部１６，１６，１６
・・・以外の部分をプレスによって押し潰せばよく、こ
の突出部１６，１６，１６・・・は上記湾曲膨出部１
５，１５，１５・・・と同じくスぺーサーとしての機能
と、放電電極１０の畜熱分を誘電体２０，２０側に伝熱
する機能とを持たせることができることになる。

【００５５】なお、本発明では窪み１３の深さと、湾曲
膨出部１５または突出部１６によって確保される放電電
極１０と誘電体２０，２０とのクリアランスを１ｍｍ、
望ましくは０５ｍｍ以下となしたが、これは１ｍｍを越
えた放電用ギャップではオゾン化に必要な強放電界が得
られにくいためで、０．５ｍｍ以下の放電用ギャップを
用意すると比較的低電圧で強放電界を得られ易いためで
ある。

【００５６】なお、本発明の試験結果を、従来例との比
較に追い表記する。なお、この比較で、放電電極は１０
０×１００ｍ／ｍ，誘電体はアルミナ純度９９％厚み
０．６２５ｍｍのセラミック板を使用した。そして無声
放電方式は間隙Ｐの距離を０．３ｍｍとなした。また、
沿面放電は同上セラミック板に幅３ｍｍの電極を１５本
並置したものをプリントし間隙Ｐは同じく０．３ｍｍと
なした。またマルチ沿面放電方式は凸部１２が両面に夫
々４００箇所接触するラス網体を使用しその他は同じと
した。さらに、本発明例は「図１」例と同様な両面凹凸
格子板を使用し、表裏夫々２４か所の部位が夫々数個宛
の凸部１２が誘電体に接触する様になしその他の部分全
面を０．３ｍｍの深さに削って窪み１３となしたものを
使用した。また、原料気体にはＰＳＡ濃縮酸素（圧力ス
イング吸着方式と称され、空気中の酸素を圧力下で吸着
剤に吸着させ、圧力開放で吸着材に吸着された酸素を吐
き出す方式）を使用し、酸素濃度は８８％であり、いず
れの場合も４リッター／分の流量を流した。印加電圧は
２ＫＨｚのパルス波で８ＫＶとした。なお、オゾン濃度
の測定は紫外線式オゾンモニターを使用し、ヨウ化カリ
吸収で校正して使用した。

【００５７】

【表１】

【００５８】

【発明の効果】したがって本発明は、格子板を放電電極
１０として使用し、この放電電極１０と誘電体の間に窪
み１３またはクリアランスを設けて、この窪み１３また
はクリアランス部位に強い無声放電を生ずるようになし
たため、原料気体は複雑な流路を高速で流過し、強無声
放電界と度々接触して効率的なオゾン発生を実現できる
オゾナイザーを提供できるものである。

【００５９】また、本発明は多数の小通孔１４を有した
格子板または凹部１１と凸部１２とで両面を凹凸面とな
した格子板を放電電極１０として使用し、この放電電極
１０と誘電体２０，２０との間に所定の窪み１３または
クリアランスを設けるようになしたため、強弱の各種放
電界が発生し、原料気体はこの強弱の各種放電界中を順
次横切るので、前記作用の説明の欄で説明したように酸
素を効率的にオゾン化し、一度生成されたオゾンは放電
界で分解されにくいというオゾナイザーを提供できるも
のである。

【００６０】また、上記多数の小通孔１４を有した格子
板または凹部１１と凸部１２とで両面を凹凸面となした
格子板を放電電極１０として使用し、この両側に誘電体
２０，２０を重ね、原料気体は両誘電体２０、２０の間
を通過するようになしたため、原料気体は上記小通孔１
４内をも通り複雑な流路を通過する。したがって、原料
気体はこの複雑な流路を通ることで攪拌され、放電界と
接触頻度よく、かつ均一に接触して効率的にオゾンを生
成するオゾナイザーを提供できるものである。

【００６１】さらに原料気体を複雑な流路を通すこと
で、原料気体は強放電界を速い速度で通過し、オゾンが
放電界で分解されにくいオゾナイザーを提供できるもの
である。

【００６２】また、本発明は窪み１３、湾曲放出部１
５、突出部１６のいずれかによって放電が発生するわず
かなクリアランスを形成するようになしたため、この放
電間隙を寸法精度よく微小に設定でき、沿面放電に匹敵
する強無声放電界を得ることができ、原料気体はこの放
電間隙を横切るので確実に放電界と接触でき、しかもこ
の放電間隙を狭めることで気流の一部は小通孔側を迂回
して複雑な流路を通って効果的なオゾン化がなされ、こ
れら効果が重なって「表１」に示したように、最も消費
電力の少ないマルチ沿面放電方式に比較しても２０〜３
０％の消費電力を減少できるオゾナイザーを提供できる
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明オゾナイザーに使用される放電電極の一
例を示す部分平面図である。

【図２】放電電極に別の実施例を使用した要部縦断面図
である。

【図３】さらに別の実施例の放電電極の平面図である。

【図４】「図３」実施例の放電電極を使用した縦断面図
である。

【図５】さらに別の実施例縦断面図である。

【図６】作用を説明する要部縦断面図である。

【図７】さらに別の実施例縦断面図である。

【図８】従来例の要部縦断面図である。

【図９】別の従来例の要部縦断面図である。

【図１０】さらに別の従来例の要部縦断面図である。

【図１１】従来例の作用を説明する要部断面図である。

【符号の説明】

１０ 放電電極 １１ 凹部 １２ 凸部 １３ 窪み １４ 小通孔 １５ 湾曲膨出部 １６ 突出部 ２０ 誘電体 ３０ 相手側電極 ４０ 電源装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表裏両面を凹部１１と凸部１２とが縦横
   方向に連続する凹凸面となすと共に表裏両面を連通する
   多数の小通孔１４を有した両面凹凸格子板を放電電極１
   ０となし、 上記放電電極１０の両面に誘電体２０，２０を重ね、さ
   らに、この誘電体２０，２０の外面側には夫々相手側電
   極３０，３０を重ね、 上記放電電極１０と両相手側電極３０，３０とには、両
   者間に高圧パルス電圧を印加する電源装置４０を連結
   し、 原料気体は上記放電電極１０と誘電体２０，２０との間
   に該放電電極１０の連続する凹部１１，１１，１１・・
   ・で形成された流路を流過するようになし、 上記放電電極１０の表裏両面には深さが１ｍｍ、望まし
   くは０．５ｍｍを越えないアーチ状の局所的窪み１３，
   １３，１３・・・を複数箇所設けてなることを特徴とし
   たオゾナイザー。
2. 【請求項２】 表裏両面を連通する多数の小通孔１４を
   有した格子板を放電電極１０となし、この放電電極１０
   の複数カ所に、表面側と裏面側とに１ｍｍ、望ましくは
   ０．５ｍｍを越えない所定寸法で外方側に膨出するよう
   に湾曲した湾曲膨出部１５，１５，１５・・・を夫々設
   け、 上記放電電極１０の両面に誘電体２０，２０を重ね、さ
   らに、この誘電体２０，２０の外面側には夫々相手側電
   極３０，３０を重ね、 上記放電電極１０と両相手側電極３０，３０とには、両
   者間に高圧パルス電圧を印加する電源装置４０を連結
   し、 原料気体は上記湾曲膨出部１５，１５，１５・・・によ
   って確保された放電電極１０と誘電体２０，２０との間
   隙部を流過するようになしたことを特徴としたオゾナイ
   ザー。
3. 【請求項３】 表裏両面を凹部１１と凸部１２とが縦横
   方向に連続する凹凸面となすと共に表裏両面を連通する
   多数の小通孔１４を有した両面凹凸格子板を放電電極１
   ０となし、この放電電極１０の複数カ所に、表面側と裏
   面側とに１ｍｍ、望ましくは０．５ｍｍを越えない所定
   寸法で外方側に湾曲するように湾曲した湾曲膨出部１
   ５，１５，１５・・・を夫々設け、 上記放電電極１０の両面に誘電体２０，２０を重ね、さ
   らに、この誘電体２０，２０の外面側には夫々相手側電
   極３０，３０を重ね、 上記放電電極１０と両相手側電極３０，３０とには、両
   者間に高圧パルス電圧を印加する電源装置４０を連結
   し、 原料気体は上記放電電極１０と誘電体２０，２０との間
   に該放電電極１０の連続する凹部１１，１１，１１・・
   ・で形成された流路と上記湾曲膨出部１５，１５，１５
   ・・・によって確保された放電電極１０と誘電体２０，
   ２０との間隙部を流過するようになしたことを特徴とし
   たオゾナイザー。
4. 【請求項４】 表裏両面を連通する多数の小通孔１４を
   有した格子板を放電電極１０となし、この放電電極１０
   の複数カ所に、表面側と裏面側とに１ｍｍ、望ましくは
   ０．５ｍｍを越えない所定寸法で外方側に突出した突出
   部１６，１６，１６・・・を夫々設け、 上記放電電極１０の両面に誘電体２０，２０を重ね、さ
   らに、この誘電体２０，２０の外面側には夫々相手側電
   極３０，３０を重ね、 上記放電電極１０と両相手側電極３０，３０とには、両
   者間に高圧パルス電圧を印加する電源装置４０を連結
   し、 原料気体は上記突出部１６，１６，１６・・・によって
   確保された放電電極１０と誘電体２０，２０との間隙部
   を流過するようになしたことを特徴としたオゾナイザ
   ー。