JPH08325002A - オゾン発生器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】少ない冷却水通水量で高い冷却効果が得られる
オゾン発生管を提供する。 【構成】第一電極１とその内部の円柱体９との間、およ
び第二電極２とその外周の金属管３との微小間隙とにそ
れぞれ別々の螺旋状針金１０ａ，１０ｂを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、第一電極と第二電極
との間隙に交流高電圧を印加し、間隙を通過するガスを
無声放電によりオゾン化するオゾン発生器に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来例の構成図を示す。この図３
において、１は第一電極、２は第二電極、３は第二電極
２の外周に配された金属管、４ａ，４ｂは冷却水入り
口、５ａ，５ｂは冷却水出口、６はガス入り口、７は酸
素を含んだガスが第一電極１と第二電極２との放電間隙
８を通りオゾン化されて送り出されるオゾン化ガス出
口、９は第一電極１内部に配された円柱体を示す。この
構成において、第一電極１と第二電極２との間隙に誘電
体（図示されていない）を置き電極間に交流高電圧が印
加されると、電極間の放電は集中したアーク放電にはな
らないで、均一な白紫色のコロナ放電となって静かな放
電（無声放電）が持続する。この放電間隙８に酸素、ま
たは空気を流すと、放電による加速電子の働きによりオ
ゾンが生成する。一方、オゾン分解反応も同時に起こ
り、生成と分解の平衡状態から実際に得られるオゾン量
が決定される。

【０００３】従って、オゾン発生効率を向上させるため
には、生成反応を促進するとともに分解反応を抑制する
ことが重要である。オゾン生成については、放電ギャッ
プ長、放電空間の圧力、酸素濃度、原料気体の水分量、
および放電電力に影響され、オゾン分解は放電空間の温
度、オゾン濃度等に影響される。この内、放電ギャップ
長、放電空間の圧力については空気原料の場合、空気圧
力が０．６ｋｇ／ｃｍ² ・Ｇにおいて、放電ギャップ長
１ｍｍ前後がオゾン収率が最も良い。原料気体の水分量
は少ないほど良い。また、オゾン分解に影響を与える放
電空間の温度は低温ほど分解反応が抑制される。従っ
て、放電空間の温度に影響を与える電極を水冷却するの
が一般的であり、第一電極の冷却は冷却水入り口４ｂか
ら送水して冷却水出口５ｂに出し、第二電極の冷却は冷
却水入り口４ａから送水して冷却水出口５ａに出してい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】オゾン収率を良くする
ために放電空間の温度に影響を与える電極を水冷却して
放電空間の温度を低くすることが一般的に行われてい
る。しかしながら、例えば、第二電極とその外側に配さ
れた金属管との間隙に冷却水を通水する場合、金属管の
曲がり等の公差から、間隙は２ｍｍ程度が限界であり、
この間隙に２ｌ／ｍｉｎの冷却水を通水するとすれば流
速は約７ｃｍ／ｓｅｃになり、あまりに流速が遅いため
に熱伝達率が低くなり冷却効果が上がらない。冷却効果
を上げるために通水量を増加させるとオゾン発生管を集
積して必要オゾン量を発生させる装置全体では必要冷却
水量が多くなり、送水ポンプ容量が増大する問題があ
る。

【０００５】この発明の目的は、少ない冷却水通水量で
高い冷却効果が得られるオゾン発生器を提供することに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、内部
に円柱体を配し、その円柱体の外周面と微小間隙を持っ
て配され、両端面に冷却水入り、出配管を有する円筒形
の第一電極と、その第一電極の外周に微小間隙を保って
配置された円筒形の第二電極と、第二電極の外周に微小
間隙を保って配置され、長手方向の両端部近くに冷却水
出入り口を持つ円筒形の金属管と、第一電極、第二電
極、及び最外周の金属管の両端に密着し、第一電極と第
二電極との微小間隙に一端からガスを供給するガス入り
口、他端にガス出口、および前記第一電極の冷却水配管
を貫通させる穴を有するエンド板とを備えたオゾン発生
管において、第一電極とその内部の円柱体との間、およ
び第二電極とその外周の金属管との微小間隙とにそれぞ
れ別々の螺旋状の障害物を設けたオゾン発生器とする。

【０００７】請求項２の発明は、有底の円筒形の第一電
極と、その第一電極の外周に微小間隙を保って配置され
た円筒形の第二電極と、第二電極の外周に微小間隙を保
って配置され、長手方向の両端部近くに冷却水出入り口
を持つ円筒形の金属管と、第二電極、及び最外周の金属
管の両端に密着し、第一電極と第二電極との微小間隙に
一端からガスを供給するガス入り口、および他端にガス
出口を有するエンド板とを備えたオゾン発生管におい
て、第二電極とその外周の金属管との微小間隙に螺旋状
の障害物を設けたオゾン発生器とする。

【０００８】

【作用】固体に沿って流れる流体と、固体との熱伝達率
は流体の流れが充分に発達した層流の場合流速の１／２
乗に比例する。第二電極とその外側の金属管との間隙を
２ｍｍ程度にした場合、その間隙を第二電極の長手方向
に沿って流れる冷却水と第二電極との間の熱伝達率は、
流れが充分に発達するほど間隙が広くないので、上記の
ように流速の１／２乗に比例しているとは言いがたい
が、流速が増加するにつれて熱伝達率が高くなることは
確かである。

【０００９】そこで、流体の流れを第二電極の長手方向
に沿って流れる方向から、第二電極の表面のある幅をス
パイラルに巻くように流れる方向に替えれば、流体の流
れる断面積は小さくなり、同じ流量の冷却水を通水して
も流速はあがる筈である。例えば、前記の第二電極の外
径を７６ｍｍとし、通水間隙を２ｍｍとし、３０ｍｍ毎
にスパイラルに障害物を設けて、流れがスパイラル方向
になるようにすると、前記と同じ２ｌ／ｍｉｎを通水し
た場合、流速は５５ｃｍ／ｓｅｃになる。

【００１０】仮に、熱伝達率が流速の１／２乗に比例す
るとすれば、熱伝達率２．８倍に改善されたことにな
り、同じ通水量で冷却効果が２．８倍になる。

【００１１】

【実施例】図１（ａ）はこの発明の一実施例の主要部の
構成図，（ｂ）はこの発明に使用される螺旋状針金の外
観図を示す。この図１（ａ），（ｂ）において、従来例
と同一の符号を付けた部材はおおよそ同一の機能を有す
るのでその説明は省略する。この図１において、１は円
筒形の第一電極（高圧電極）、２は円筒形の第二電極
（接地電極）、３は第二電極２の外周に配された金属
管、４ａ，４ｂは冷却水入り口、５ａ，５ｂは冷却水出
口、６はガス入り口、７は酸素を含んだガスが第一電極
１と第二電極２との放電間隙８を通りオゾン化されて送
り出されるオゾン化ガス出口、９は第一電極１内部に配
された円柱体、１０ａは第一電極１とその内部に配され
た円柱体９との間隙に挿入された螺旋状針金、１０ｂは
第二電極２とその外周に配された金属管３の間隙に挿入
された螺旋状針金を示す。この構成において、第一電極
１と第二電極２との間隙に誘電体（図示されていない）
を置き電極間に交流高電圧が印加されると、電極間の放
電は集中したアーク放電にはならないで、均一な白紫色
のコロナ放電となって静かな放電（無声放電）が持続す
る。この放電間隙８に酸素、または空気を流すと、放電
による加速電子の働きによりオゾンが生成する。一方、
オゾン分解反応も同時に起こり、生成と分解の平衡状態
から実際に得られるオゾン量が決定される。

【００１２】従って、オゾン発生効率を向上させるため
には、生成反応を促進するとともに分解反応を抑制する
ことが重要である。オゾン生成については、放電ギャッ
プ長、放電空間の圧力、酸素濃度、原料気体の水分量、
および放電電力に影響され、オゾン分解は放電空間の温
度、オゾン濃度等に影響される。この内、放電ギャップ
長、放電空間の圧力については空気原料の場合、空気圧
力が０．６ｋｇ／ｃｍ² ・Ｇにおいて、放電ギャップ長
１ｍｍ前後がオゾン収率が最も良い。原料気体の水分量
は少ないほど良い。また、オゾン分解に影響を与える放
電空間の温度は低温ほど分解反応が抑制される。従っ
て、この発明では、第一電極の冷却水は冷却水入り口４
ｂから送水して、第一電極の内面と円柱体との間隙に挿
入された螺旋状針金１０ｂにより仕切られたスパイラル
状の通水路を流れて冷却水出口５ｂに出している。

【００１３】第二電極の冷却水は冷却水入り口４ａから
送水して、第二電極２の外側と金属管３との間隙に挿入
された螺旋状針金１０ａにより仕切られたスパイラル状
の通水路を流れて冷却水出口５ａに出している。このよ
うにして、通水断面積を小さくして、同じ通水量に対し
て流速が増大するようにして、熱伝達率が高くなるよう
にして冷却効果を高めている。

【００１４】図２はこの発明の別の実施例の主要部分の
構成図を示す。この図２において、１ａは円筒形の第一
電極（高圧電極）、２は円筒形の第二電極（接地電
極）、３は第二電極２の外周に配された金属管、４ａは
冷却水入り口、５ａは冷却水出口、６はガス入り口、７
は酸素を含んだガスが第一電極１と第二電極２との放電
間隙８を通りオゾン化されて送り出されるオゾン化ガス
出口、１０ｂは第二電極２とその外周に配された金属管
３の間隙に挿入された螺旋状針金を示す。

【００１５】この図２が図１と異なる点は、第一電極の
水冷化を無くした点である。

【００１６】

【発明の効果】この発明によれば、冷却効果を高められ
て放電空間の温度を低温にできるためにオゾン発生量を
高める効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）この発明の一実施例の主要部分の構成
図，（ｂ）はこの発明に使用される螺旋状針金の外観図

【図２】この発明の別の実施例の主要部分の構成図

【図３】従来例の構成図

【符号の説明】

１ 第一電極 １ａ 第一電極 ２ 第二電極 ３ 金属管 ４ａ 冷却水入口 ４ｂ 冷却水入口 ５ａ 冷却水出口 ５ｂ 冷却水出口 ６ ガス入口 ７ オゾン化ガス出口 ８ 放電間隙 １０ａ 螺旋状針金 １０ｂ 螺旋状針金

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部に円柱体を配し、その円柱体の外周面
   と微小間隙を持って配され、両端面に冷却水入り、出配
   管を有する円筒形の第一電極と、 その第一電極の外周に微小間隙を保って配置された円筒
   形の第二電極と、 第二電極の外周に微小間隙を保って配置され、長手方向
   の両端部近くに冷却水出入り口を持つ円筒形の金属管
   と、 第一電極、第二電極、及び最外周の金属管の両端に密着
   し、第一電極と第二電極との微小間隙に一端からガスを
   供給するガス入り口、他端にガス出口、および前記第一
   電極の冷却水配管を貫通させる穴を有するエンド板とを
   備えたオゾン発生管において、第一電極とその内部の円
   柱体との間、および第二電極とその外周の金属管との微
   小間隙とにそれぞれ別々の螺旋状の障害物を設けたこと
   を特徴とするオゾン発生器。
2. 【請求項２】有底の円筒形の第一電極と、 その第一電極の外周に微小間隙を保って配置された円筒
   形の第二電極と、 第二電極の外周に微小間隙を保って配置され、長手方向
   の両端部近くに冷却水出入り口を持つ円筒形の金属管
   と、 第二電極、及び最外周の金属管の両端に密着し、第一電
   極と第二電極との微小間隙に一端からガスを供給するガ
   ス入り口、および他端にガス出口を有するエンド板とを
   備えたオゾン発生管において、第二電極とその外周の金
   属管との微小間隙に螺旋状の障害物を設けたことを特徴
   とするオゾン発生器。