JPH08133708A

JPH08133708A - オゾナイザー

Info

Publication number: JPH08133708A
Application number: JP29047694A
Authority: JP
Inventors: Hiroichi Shioda; 博一塩田
Original assignee: V M C KK; Kobe Steel Ltd
Current assignee: V M C KK; Kobe Steel Ltd
Priority date: 1994-10-31
Filing date: 1994-10-31
Publication date: 1996-05-28

Abstract

(57)【要約】【目的】簡便で、効率的な冷却が可能なオゾナイザー
を提供する。【構成】表裏両面に多数の凹凸部を有し一側壁面側か
ら他側壁面側に通気性を有した金属板状体を放電電極と
して使用し、この放電電極の両面側を二枚のセラミック
板で挟み、その周縁部を絶縁防水材で遮蔽して連結し、
一側壁面部に原料気体流入口を他側壁面部にオゾン流出
口を設け、さらに、上記放電電極に高電圧を印加する絶
縁防水ケーブルを設けてオゾナイザーユニットを構成
し、上記オゾナイザーユニットを冷却水槽内に浸積し、
上記放電電極と冷却水との間に、該冷却水側を接地側と
して高圧高周波電源装置を連結してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はオゾナイザー、特に酸素
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は、ガラス管
を誘電体に使用するガラス管放電方式が主流となってい
るが、最近はセラミックを誘電体に使用するセラミック
放電方式が普及し、オゾナイザーの一分野を占めるよう
になってきた。

【０００３】上記ガラス管放電方式、セラミック放電方
式のいずれの場合も、放電のために印加した電力の大部
分は熱エネルギーに変換されることは避けられないもの
で、オゾン発生部に発生した熱エネルギーをいかにして
外部に放出するか、すなわち、いかに発熱部を冷却する
かということがオゾナイザーの効率向上に大きな問題点
となっている。ちなみに、放電部が高温となるとオゾン
化自体が抑止されるよりも一度発生したオゾンが熱によ
り分解され、結果としてオゾン発生率が低下するとされ
ている。

【０００４】そして、上記従来のセラミック放電方式に
おいては、「図４」に示すような冷却水ジャケット方式
が提案されている。この「図４」例はセラミック誘電体
２の一面には接地電極５が重ねられ、この接地電極５の
外面側に絶縁材６を介して冷却水ジャケット７が設けら
れ、この冷却水ジャケット７の一端に設けた流入口７ａ
より流入し他端流出口７ｂより流出する冷却水がジャケ
ット７内を流過して接地電極５を介してセラミック誘電
体２を冷却するようになしてある。

【０００５】また、絶縁性スペーサ部６ａを介して上記
セラミック誘電体２と所定の間隙を有して放電電極１が
対設してあり、この放電電極１と前記接地電極５とは高
圧電源装置２１に連結し、両者間にの高圧高周波電源が
印加され、セラミック誘電体２と放電電極１との間に放
電界が形成されるようになしてある。また、上記セラミ
ック誘電体２と放電電極１との間隙部には原料気体が流
過（例えば、図手前側より奥側に）するようになしてあ
る。

【０００６】なお、上記放電電極１の外面側には通常冷
却水ジャケットを取り付けない。その理由は、放電電極
１側には高圧電源が印加されるので、放電電極１に冷却
水が接触すると、高電圧下では水も良電導体と考えなく
てはならず危険性を有するためである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記セラミッ
ク放電方式は、薄いセラミック板を使用しているので、
大型化が難しく、所定のオゾン生成能を得るには小さい
ユニットを多数組み合わせなくてはならず、ユニットを
並置すると上記冷却水ジャケット７への冷却水配管が複
雑となる課題と、複雑な冷却水配管を構築すると冷却水
の流量の均一化が困難となるという課題を有している。

【０００８】また、冷却水ジャケット方式は、上記した
複数並置した際の冷却水均一流過の困難性の他に、単一
冷却水ジャケット内でも、チャタリング現象と称される
冷却水が流入口７ａから流出口７ｂの最短距離のみを流
過する傾向を有し、全体的に均一に流れないので冷却効
率にむらができ、また、気泡等が混入すると空気が上部
に溜り、局所的に冷却されない部分が発生し、極端な場
合はセラミック板の破損原因となるという課題を有して
いる。

【０００９】また、上記冷却水ジャケット方式は、放電
部の熱はセラミック誘電体２と接地電極５とを介し冷却
されるので熱伝導抵抗が大きく、冷却効率が悪いという
課題をも有している。

【００１０】さらに、上記のごときセラミック放電方式
は、食品工場・クリーニング工場・半導体洗浄プランと
等の湿気の多い場所、または水滴が直接降り掛るおそれ
のある場所で使用すると、放電電極１に露結、水滴が生
じ思わぬ短絡事故が発生することがあるという課題を有
していた。

【００１１】そこで、本発明は上記課題に鑑みなされた
もので、従来の冷却水ジャケット方式に比べ簡便で、効
率的な冷却が可能なオゾナイザーを提供することを目的
としたものである。

【００１２】また、本発明の他の目的とするところは、
湿気の多い場所での使用、さらには水滴が直接オゾナイ
ザーに降り掛かることもあるような雰囲気中においても
支障なく運転できるオゾナイザーを提供することを目的
としたものである。

【００１３】

【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、一側壁面側から他側壁面側に通気性を
有した金属板状体を放電電極１として使用し、この放電
電極１の両面側を二枚のセラミック板２ａ，２ｂで挟
み、一側壁面部に原料気体流入口３ａを他側壁面部にオ
ゾン流出口３ｂを設け、さらに、上記放電電極１に高電
圧を印加する絶縁防水ケーブル２２を設けてオゾナイザ
ーユニット１０を構成し、上記オゾナイザーユニット１
０を冷却水槽２０内に浸積し、上記放電電極１と冷却水
との間に、該冷却水側を接地側として高圧高周波電源装
置２１を連結してなる技術的手段を講じたものである。

【００１４】また、「請求項２」の発明は、表裏両面に
多数の凹凸部を有し一側壁面側から他側壁面側に通気性
を有した金属板状体を放電電極１として使用し、この放
電電極１の両面側を二枚のセラミック板２ａ，２ｂで挟
み、この放電電極１とセラミック板２ａ，２ｂとをその
周縁部を絶縁防水材４で遮蔽して連結し、一側壁面部に
原料気体流入口３ａを他側壁面部にオゾン流出口３ｂを
設け、さらに、上記放電電極１に高電圧を印加する絶縁
防水ケーブル２２を設けてオゾナイザーユニット１０を
構成し、上記オゾナイザーユニット１０を冷却水槽２０
内に浸積し、上記放電電極１と冷却水との間に、該冷却
水側を接地側として高圧高周波電源装置２１を連結して
なる技術的手段を講じたものである。

【００１５】さらに「請求項３」の発明は、表裏両面に
多数の凹凸部を有し一側壁面側から他側壁面側に通気性
を有した金属板状体を放電電極１として使用し、この放
電電極１の両面側を二枚の厚み０．７ｍｍ以下のセラミ
ック板２ａ，２ｂで挟み、この放電電極１とセラミック
板２ａ，２ｂとをその周縁部を絶縁防水材４で遮蔽して
連結し、一側壁面部に原料気体流入口３ａを他側壁面部
にオゾン流出口３ｂを設け、さらに、上記放電電極１に
高電圧を印加する絶縁防水ケーブル２２を設けてオゾナ
イザーユニット１０を構成し、上記オゾナイザーユニッ
ト１０を冷却水槽２０内に浸積し、上記放電電極１と冷
却水との間に、該冷却水側を接地側として高圧高周波電
源装置２１を連結してなる

【００１６】

【作用】それ故、本発明オゾナイザーは、冷却水槽２０
内に浸積したオゾナイザーユニット１０は、二枚のセラ
ミック板２ａ，２ｂと、このセラミック板２ａ，２ｂに
接触部と非接触部とを有して挟持された放電電極１とか
らなるので、広い面積を有する該セラミック板２ａ，２
ｂの外面側は常に冷却水に接触し、放電部の発熱はセラ
ミック板２ａ，２ｂを通して冷却水側に伝熱され、効率
的な冷却作用を呈するものである。

【００１７】また、セラミック板２ａ，２ｂの外面に接
触する冷却水は接地電極として使用することができる作
用を呈するものである。

【００１８】

【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がオゾナイザーユニットで、こ
のオゾナイザーユニット１０は、一側壁面側から他側壁
面側に通気性を有した金属板状体を放電電極１として使
用し、この放電電極１の両面側を二枚のセラミック板２
ａ，２ｂで挟み、一側壁面部に原料気体流入口３ａを他
側壁面部にオゾン流出口３ｂを設け、さらに、上記放電
電極１に高電圧を印加する絶縁防水ケーブル２２を設け
てなる。

【００１９】上記放電電極１として使用される一側壁面
側から他側壁面側に通気性を有した金属板状体として
は、金網、連続気泡部を有したポーラスな金属板等が利
用でき、図示実施例では、金属板に千鳥状にスリットを
入れ、このスリット部を引き開いて金網状体となしたも
のを使用している。

【００２０】なお、上記放電電極１は発生するオゾンに
抗するように、金（Ａｕ）、白金（Ｒｔ）、チタン（Ｔ
ｉ）、ステンレス等の耐食性金属を使用するのは無論
で、本実施例では、厚み１ｍｍのチタン板を開口率５０
％、両面の厚み方向最大寸法３ｍｍとなしたものを使用
した。

【００２１】また、セラミック板２ａ，２ｂとしては、
本実施例ではアルミナ純度９９％以上のファインセラミ
ックを使用した。、その厚みは０．７ｍｍ以下（具体的
には０．６３５ｍｍ）のものを使用した。

【００２２】そして、上記放電電極１の両面にセラミッ
ク板２ａ，２ｂを重ねるのその周縁部は無論遮蔽するこ
とが必要で、本実施例では、放電電極１とセラミック板
２ａ，２ｂとはその周縁部を絶縁防水材４で遮蔽して連
結してある。この絶縁防水材４としては耐オゾン性のシ
リコンゴムパッキンを使用し、放電電極１とセラミック
板２ａ，２ｂとは該シリコンゴムパッキンを介して挟持
板を固定螺子で定着して固定する方法等が使用できる
が、図示例では、シリコン系樹脂で周縁部を封滅・固定
してある。

【００２３】上記のごとく放電電極１とセラミック板２
ａ，２ｂとを、その周縁部を絶縁防水材４で遮蔽する
と、その内側は密閉されることになるが、絶縁防水材４
での遮蔽に先立ち、一側壁面部に原料気体流入口３ａを
他側壁面部にオゾン流出口３ｂを設けておき、原料気体
流入口３ａより流入した酸素または空気よりなる原料気
体はこのセラミック板２ａ，２ｂの間を通ってオゾン流
出口３ｂより流出するようになしてある。

【００２４】さらに、上記絶縁防水材４には、機密を保
って上記放電電極１に高電圧を印加する絶縁防水ケーブ
ル２２を貫通せしめてあり、この絶縁防水ケーブル２２
は高圧電源装置２１の陽極出力端に連結するようになし
てある。

【００２５】そして、上記オゾナイザーユニット１０を
冷却水槽２０内に浸積し、上記放電電極１と冷却水との
間に、該冷却水側を接地側として高圧高周波電源装置２
１を連結してなる。

【００２６】上記冷却水槽２０は、図では省略したが、
一端側より冷却水を供送し他端より冷却水が流出するこ
とで、冷却水は常に流れるようになしてあり、必要に応
じては攪拌翼を収納し冷却水を攪拌するようになす。な
お、冷却水を循環して使用する場合は、循環流路の途中
に熱交換装置を設けて冷却水を冷却するようになすとよ
い。

【００２７】そして、上記放電電極１と冷却水との間
に、冷却水側を接地側として高圧高周波電源を印加する
には、放電電極１には前記した絶縁防水ケーブル２２に
よって通電される。そして、冷却水側を接地側とするに
は、冷却水槽２０を導電性材で構成し、これを接地すれ
ばよいが、接地効率を保つためにはセラミック板２ａ，
２ｂに所定の間隔を設けて金属板（図示せず）を対設
し、この金属板をリード線を介して接地するとよい。

【００２８】なお、上記冷却水槽２０の外に設けた、原
料気体供送源（図示せず）の吐き出し口に一端を連結し
た原料気体供送管３ｃの他端が前記原料気体流入口３ａ
に連結される。また、前記オゾン流出口３ｂにはオゾン
取り出し管３ｄが連結され、このオゾン取り出し管３ｄ
は冷却水槽２０の外の適宜オゾン使用場所まで延設する
ようになしてある。

【００２９】なお、「請求項２」の発明では、表裏両面
に多数の凹凸部を有し一側壁面側から他側壁面側に通気
性を有した金属板状体を放電電極１として使用した。表
裏両面に多数の凹凸部を有した金属板状体としては前記
した金網状体もこれに含まれるものであるが、その他に
放電電極１の表裏両面に格子情の溝を設けたり、表裏両
面に多数の突起を設けても一側壁面側から他側壁面側に
通気性を有するものとなる。

【００３０】なお、放電電極１の表裏両面に多数の凹凸
部を設けると、この電電極１はセラミック板２ａ，２ｂ
に接触部と非接触部とを有することになり、この接触部
の界面近くで濃密度な放電界を発生させることができる
ものである。

【００３１】さらに、「請求項３」の発明では、セラミ
ック板２ａ，２ｂは厚みは０．７ｍｍ以下（具体的には
０．６３５ｍｍ）のものを使用した。この、セラミック
板２ａ，２ｂは厚みを０．７ｍｍ以下としたのは、実測
の結果冷却効率が厚み０．７ｍｍを境にして飛躍的に向
上したためである。

【００３２】具体的実施例として、１００×１５０ｍｍ
のセラミック板と、８０×１２０ｍｍの放電電極１とで
「図１」及び「図２」に示す構成のオゾナイザーユニッ
ト１０作りこれを「図３」のように冷却水槽２０に浸積
し、比較のためにセラミック板２ａ，２ｂと放電電極１
とは同じものを使用し、一方のセラミック板２ｂの片面
に「図４」に示す接地電極５と冷却水ジャケット７とを
有したものを作り、使用電源は８ＫＶ（ピークツウ
ピーク）・約５ＫＨｚとし、冷却水は４リッター／分、
原料気体は、ゼオライト酸素富化装置によって酸素濃度
約９０％の空気を０．５Ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力で供送し
て、冷却水温とオゾン発生量（ｇ／時）との関係を測定
したところ「表１」の結果を得た。なお、冷却水槽２０
内に滞留する冷却水は４リッターとした。

【００３３】

【表１】

【００３４】したがって、「表１」より従来の冷却水ジ
ャケット方式では、冷却水の温度が通常の２０℃では１
５．６ｇ／時であったったのが、２５℃では１３．８ｇ
／時、さらには３０℃では１１．２ｇ／時と大幅にオゾ
ン量が低下しが、本発明法は３０℃でも１８．５ｇ／時
のオゾン発生能力を有し、高い冷却効率が得られること
が確認された。

【００３５】なお、上記測定の過程で、意外にも本発明
方式は冷却水温が３０℃を超えた場合に、オゾンの発生
低下率が極めて低いことが判明した。上記実験装置で、
冷却水の循環を止め運転を継続したところ、時間経過に
伴う冷却水温度上昇と、オゾン発生量との関係は以下の
「表２」の通りであった。

【００３６】

【表２】

【００３７】上記の結果は、放電部の冷却の効率化に依
るものであることは確かであるが、熱伝導性がよく放電
部の熱が速やかに他部位に逃げるためと予想される。放
電部では放電に伴って瞬間的に非常に大きな発熱が伴う
ことは確かである。そして、オゾンが分解するのには４
０〜５０℃の温度ではさほど影響がなく、放電によって
生じた高温域がその部位に長時間とどまることでオゾン
が分解するもと推定される。幸いにも、本発明オゾナイ
ザーは中央に熱伝導性のよい金属からなる放電電極１が
位置し、セラミック板２ａ，２ｂ自体は熱伝導性は比較
的よくないが、該放電電極１に接触部を有してなり、か
つ薄くて、外面の広い面積に冷却水が接触するので、放
熱に伴う高温は放電電極１とセラミック板２ａ，２ｂと
を介して直ちに冷却水と熱交換するためと考えられ、放
電電極１を二枚のセラミック板２ａ，２ｂで挟持するこ
とが大きな特長となるものであると確信される。特に、
セラミック板２ａ，２ｂの厚みは０．７ｍｍ以下となす
と、それ自体の熱伝導の向上と放電電極１に接触部を有
することから来る熱伝導のよさとが相乗して厚み０．７
ｍｍ以下において飛躍的な冷却効率の向上が図られるも
のと確信されるものである。

【００３８】

【発明の効果】本発明は上記のごときで、一つの冷却水
槽２０内に多数のオゾナイザーユニット１０を収納すれ
ば大容量オゾナイザーを冷却水の複雑な配管を省略して
コンパクトに作ることができるオゾナイザーを提供でき
るものである。

【００３９】また、本発明はは、冷却水槽２０内に浸積
したオゾナイザーユニット１０は、二枚のセラミック板
２ａ，２ｂと、このセラミック板２ａ，２ｂに接触部と
非接触部とを有して挟持された放電電極１とからなるの
で、広い面積を有する該セラミック板２ａ，２ｂの外面
側は常に冷却水に接触し、放電部の発熱はセラミック板
２ａ，２ｂを通して冷却水側に直ちに伝熱され、効率的
な冷却が行なえ、結果として効率的なオゾン生成を行な
えるオゾナイザーを提供できるものである。

【００４０】さらに、本発明は冷却水を接地側電極に利
用しているので、高圧側に湿気等で導通する心配がな
く、安全であり、特に前記した湿気の多い場所での利用
に好適な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オゾナイザー
ユニットの一実施例を示す正面図である。

【図２】上記オゾナイザーユニットの横断面図である。

【図３】本発明の一実施例を示す一部断面正面図であ
る。

【図４】従来例オゾナイザーの縦断面図である。

【符号の説明】

１放電電極２ａセラミック板２ｂセラミック板３ａ原料気体流入口３ｂオゾン流出口４絶縁防水材２０冷却水槽２１高圧高周波電源装置２２絶縁防水ケーブル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一側壁面側から他側壁面側に通気性を有
した金属板状体を放電電極（１）として使用し、この放
電電極（１）の両面側を二枚のセラミック板（２ａ，２
ｂ）で挟み、一側壁面部に原料気体流入口（３ａ）を他
側壁面部にオゾン流出口（３ｂ）を設け、さらに、上記
放電電極（１）に高電圧を印加する絶縁防水ケーブル
（２２）を設けてオゾナイザーユニット（１０）を構成
し、上記オゾナイザーユニット（１０）を冷却水槽（２０）
内に浸積し、上記放電電極（１）と冷却水との間に、該
冷却水側を接地側として高圧高周波電源装置（２１）を
連結してなるオゾナイザー。
【請求項２】表裏両面に多数の凹凸部を有し一側壁面
側から他側壁面側に通気性を有した金属板状体を放電電
極（１）として使用し、この放電電極（１）の両面側を
二枚のセラミック板（２ａ，２ｂ）で挟み、この放電電
極１とセラミック板（２ａ，２ｂ）とをその周縁部を絶
縁防水材（４）で遮蔽して連結し、一側壁面部に原料気
体流入口（３ａ）を他側壁面部にオゾン流出口（３ｂ）
を設け、さらに、上記放電電極（１）に高電圧を印加す
る絶縁防水ケーブル（２２）を設けてオゾナイザーユニ
ット（１０）を構成し、上記オゾナイザーユニット（１０）を冷却水槽（２０）
内に浸積し、上記放電電極（１）と冷却水との間に、該
冷却水側を接地側として高圧高周波電源装置（２１）を
連結してなるオゾナイザー。
【請求項３】表裏両面に多数の凹凸部を有し一側壁面
側から他側壁面側に通気性を有した金属板状体を放電電
極（１）として使用し、この放電電極（１）の両面側を
二枚の厚み０．７ｍｍ以下のセラミック板（２ａ，２
ｂ）で挟み、この放電電極（１）とセラミック板（２
ａ，２ｂ）とをその周縁部を絶縁防水材（４）で遮蔽し
て連結し、一側壁面部に原料気体流入口（３ａ）を他側
壁面部にオゾン流出口（３ｂ）を設け、さらに、上記放
電電極（１）に高電圧を印加する絶縁防水ケーブル（２
２）を設けてオゾナイザーユニット（１０）を構成し、上記オゾナイザーユニット（１０）を冷却水槽（２０）
内に浸積し、上記放電電極（１）と冷却水との間に、該
冷却水側を接地側として高圧高周波電源装置（２１）を
連結してなるオゾナイザー。