JPH10182109A - オゾン発生器 - Google Patents
オゾン発生器Info
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- JPH10182109A JPH10182109A JP33980996A JP33980996A JPH10182109A JP H10182109 A JPH10182109 A JP H10182109A JP 33980996 A JP33980996 A JP 33980996A JP 33980996 A JP33980996 A JP 33980996A JP H10182109 A JPH10182109 A JP H10182109A
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- ozone generator
- dielectric
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 一対の電極間を均一に保つことができ、また
一対の電極間の放電ギャップを効果的に冷却することが
できるオゾン発生器を提供する。 【解決手段】 オゾン発生器は円筒状の誘電体電極５
と、誘電体電極５の外側に設けられた金属電極６とを備
えている。誘電体電極５と金属電極６の間に高電圧が印
加される。金属電極６内は冷却水８により冷却されてい
る。誘電体電極５と金属電極６との間の放電ギャップ７
は０．３〜０．６ｍｍの隙間を有している。
一対の電極間の放電ギャップを効果的に冷却することが
できるオゾン発生器を提供する。 【解決手段】 オゾン発生器は円筒状の誘電体電極５
と、誘電体電極５の外側に設けられた金属電極６とを備
えている。誘電体電極５と金属電極６の間に高電圧が印
加される。金属電極６内は冷却水８により冷却されてい
る。誘電体電極５と金属電極６との間の放電ギャップ７
は０．３〜０．６ｍｍの隙間を有している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、オゾン発生器に係
り、とりわけ効率良くオゾンを発生することができるオ
ゾン発生器に関する。
り、とりわけ効率良くオゾンを発生することができるオ
ゾン発生器に関する。
【０００２】一般のオゾン発生器においては、金属電極
と誘電体電極、もしくは誘電体電極同士が一対となって
放電電極を構成し、その間にスペーサを挿入することに
より微小な放電ギャップを形成している。両電極間の放
電ギャップにオゾン原料ガスを流し、両電極間に高電圧
を印加することにより放電ギャップ（空間）に無声放電
が発生する。この無声放電によりオゾン化ガスが生成さ
れる。
と誘電体電極、もしくは誘電体電極同士が一対となって
放電電極を構成し、その間にスペーサを挿入することに
より微小な放電ギャップを形成している。両電極間の放
電ギャップにオゾン原料ガスを流し、両電極間に高電圧
を印加することにより放電ギャップ（空間）に無声放電
が発生する。この無声放電によりオゾン化ガスが生成さ
れる。
【０００３】ところで、原料ガスとして酸素を用いたオ
ゾン発生器は無声放電により金属電極が酸化することが
ある。このようなオゾン発生器について図１１および図
１２により説明する。
ゾン発生器は無声放電により金属電極が酸化することが
ある。このようなオゾン発生器について図１１および図
１２により説明する。
【０００４】図１１および図１２は、従来のオゾン発生
器の放電部の構成の一例を示す図である。図１１および
図１２に示すように、オゾン発生器に誘電体電極５と金
属電極６とを備え、誘電体電極５と金属電極６との間に
は放電ギャップを形成するためのスペーサ１３ａが挿入
されている。なお、誘電体電極５の内面には導電膜４が
設けられている。
器の放電部の構成の一例を示す図である。図１１および
図１２に示すように、オゾン発生器に誘電体電極５と金
属電極６とを備え、誘電体電極５と金属電極６との間に
は放電ギャップを形成するためのスペーサ１３ａが挿入
されている。なお、誘電体電極５の内面には導電膜４が
設けられている。
【０００５】図１１および図１２において、オゾン原料
ガスがガス入口１１から気密容器１４内に流入し、その
後原料ガスは誘電体電極５と金属電極６との間に形成さ
れた放電ギャップ７を流れ、ガス出口１２から流出され
る。この間誘電体電極５と金属電極６との間に高電圧電
源１から交流の高電圧をヒューズ２および高圧給電端子
３を介して印加すると、放電ギャップ７に無声放電が形
成され、オゾンが発生する。無声放電で発生する熱は、
金属電極６内に供給される冷却水８により冷却される。
これにより、放電ギャップ７のガス温度上昇を抑制し、
高濃度・高収率のオゾンが得られる。
ガスがガス入口１１から気密容器１４内に流入し、その
後原料ガスは誘電体電極５と金属電極６との間に形成さ
れた放電ギャップ７を流れ、ガス出口１２から流出され
る。この間誘電体電極５と金属電極６との間に高電圧電
源１から交流の高電圧をヒューズ２および高圧給電端子
３を介して印加すると、放電ギャップ７に無声放電が形
成され、オゾンが発生する。無声放電で発生する熱は、
金属電極６内に供給される冷却水８により冷却される。
これにより、放電ギャップ７のガス温度上昇を抑制し、
高濃度・高収率のオゾンが得られる。
【０００６】また、図１２に示すように、金属電極６内
に両側から一対の誘電体電極５を挿入し、金属電極６の
中央部にスペーサ１３ａをそれぞれ配置したオゾン発生
器も知られている。
に両側から一対の誘電体電極５を挿入し、金属電極６の
中央部にスペーサ１３ａをそれぞれ配置したオゾン発生
器も知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述したよ
うな従来のオゾン発生器は、以下に述べる様な問題があ
る。
うな従来のオゾン発生器は、以下に述べる様な問題があ
る。
【０００８】すなわち図１１および図１２に示すオゾン
発生器では、誘電体電極５と金属電極６との間のスペー
サ１３ａが不安定であるため、均一な放電ギャップ７が
維持できず、均一な放電の点弧を形成することが困難で
ある。この場合は放電が一部に集中し、部分的な温度の
上昇によるオゾンの分解、冷却の不均一性により、オゾ
ン発生器の濃度・収率に限界がある。
発生器では、誘電体電極５と金属電極６との間のスペー
サ１３ａが不安定であるため、均一な放電ギャップ７が
維持できず、均一な放電の点弧を形成することが困難で
ある。この場合は放電が一部に集中し、部分的な温度の
上昇によるオゾンの分解、冷却の不均一性により、オゾ
ン発生器の濃度・収率に限界がある。
【０００９】本発明はこのような点を考慮してなされた
ものであり、誘電体電極と金属電極との間の放電ギャッ
プを所定値に定めることにより均一な放電を生成するこ
とができるオゾン発生器を提供することを目的とする。
ものであり、誘電体電極と金属電極との間の放電ギャッ
プを所定値に定めることにより均一な放電を生成するこ
とができるオゾン発生器を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、円筒状の一方
の電極と、一方の電極の外側に、一方の電極を囲んで設
けられた他方の電極と、一方の電極と他方の電極との間
に高電圧を印加する高圧電源とを備え、他方の電極は冷
却されるとともに、一方の電極と他方の電極との間の放
電ギャップは、０．３〜０．６ｍｍの隙間を有すること
を特徴とするオゾン発生器である。
の電極と、一方の電極の外側に、一方の電極を囲んで設
けられた他方の電極と、一方の電極と他方の電極との間
に高電圧を印加する高圧電源とを備え、他方の電極は冷
却されるとともに、一方の電極と他方の電極との間の放
電ギャップは、０．３〜０．６ｍｍの隙間を有すること
を特徴とするオゾン発生器である。
【００１１】本発明によれば、一方の電極と他方の電極
との間の放電ギャップの隙間を０．３〜０．６としたこ
とにより、一方の電極と他方の電極との間を均一に保つ
ことができる。また、他方の電極を冷却することによ
り、この他方の電極によって放電ギャップを効果的に冷
却することができる。
との間の放電ギャップの隙間を０．３〜０．６としたこ
とにより、一方の電極と他方の電極との間を均一に保つ
ことができる。また、他方の電極を冷却することによ
り、この他方の電極によって放電ギャップを効果的に冷
却することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】第１の実施の形態 図１乃至図３により本発明の第１の実施の形態について
説明する。図１に示すように、オゾン発生器はガス入口
１１とガス出口１２とを有する気密容器１４と、気密容
器１４内に設けられた円筒状の誘電体電極５と、誘電体
電極５の外側に配置された金属電極６とを備えている。
説明する。図１に示すように、オゾン発生器はガス入口
１１とガス出口１２とを有する気密容器１４と、気密容
器１４内に設けられた円筒状の誘電体電極５と、誘電体
電極５の外側に配置された金属電極６とを備えている。
【００１３】このうち誘電体電極５は、その内面に導電
膜４が設けられており、導電膜４には高圧給電子３およ
びヒューズ２を介して高電圧電源１が接続されている。
また誘電体電極５と金属電極６との間にはスペーサ１３
ａが介在されており、このスペーサ１３ａによって誘電
体電極５と金属電極６との間の放電ギャップ７は０．３
８〜０．６２ｍｍの隙間を有している。
膜４が設けられており、導電膜４には高圧給電子３およ
びヒューズ２を介して高電圧電源１が接続されている。
また誘電体電極５と金属電極６との間にはスペーサ１３
ａが介在されており、このスペーサ１３ａによって誘電
体電極５と金属電極６との間の放電ギャップ７は０．３
８〜０．６２ｍｍの隙間を有している。
【００１４】また金属電極６内には、冷却水入口９から
冷却水が供給され、金属電極６内の冷却水は冷却水出口
１０から流出するようになっている。
冷却水が供給され、金属電極６内の冷却水は冷却水出口
１０から流出するようになっている。
【００１５】次に図２および図３によりスペーサ１３ａ
について説明する。図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すよう
に、スペーサ１３ａは帯材をリング状に構成し、端部同
志を溶接することにより得られる。このようにスペーサ
１３ａをリング状に構成し、端部同志を溶接することに
より、スペーサ１３ａを堅固に構成することができ、こ
れによって放電ギャップ７の隙間を均一に保つことがで
きる。
について説明する。図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すよう
に、スペーサ１３ａは帯材をリング状に構成し、端部同
志を溶接することにより得られる。このようにスペーサ
１３ａをリング状に構成し、端部同志を溶接することに
より、スペーサ１３ａを堅固に構成することができ、こ
れによって放電ギャップ７の隙間を均一に保つことがで
きる。
【００１６】また図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すよう
に、スペーサ１３ａは半径方向内方へ突出するととも
に、スペーサ１３ａの幅方向に延びる複数の突起１７を
有している。このようにスペーサ１３ａに半径方向内方
へ突出する突起を設けることにより、放電ギャップ７の
隙間の長さが安定化する。
に、スペーサ１３ａは半径方向内方へ突出するととも
に、スペーサ１３ａの幅方向に延びる複数の突起１７を
有している。このようにスペーサ１３ａに半径方向内方
へ突出する突起を設けることにより、放電ギャップ７の
隙間の長さが安定化する。
【００１７】なお、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すよう
に、スペーサ１３ａに半球状突起１８を設けてもよい。
に、スペーサ１３ａに半球状突起１８を設けてもよい。
【００１８】次にこのような構成からなる本実施の形態
の作用について説明する。まず、オゾン原料ガスがガス
入り口１１から気密容器１４内に流入し、誘電体電極５
と金属電極６の間の放電ギャップ７を通って、ガス出口
１２から流出される。このとき気密容器１４の外から高
電圧電源１によりヒューズ２および高圧給電子３を介し
て、導電膜４に対して高電圧が印加され、誘電体電極５
と金属電極６との間で放電形成回路が形成される。この
場合、放電ギャップ７において、無声放電が形成され原
料ガスがオゾン化ガスを発生する。放電ギャップ７のガ
ス温度が低い方がオゾン濃度、オゾン収率が向上するた
め、金属電極６内は冷却水により冷却され、放電ギャッ
プ７のガス温度上昇が抑制される。
の作用について説明する。まず、オゾン原料ガスがガス
入り口１１から気密容器１４内に流入し、誘電体電極５
と金属電極６の間の放電ギャップ７を通って、ガス出口
１２から流出される。このとき気密容器１４の外から高
電圧電源１によりヒューズ２および高圧給電子３を介し
て、導電膜４に対して高電圧が印加され、誘電体電極５
と金属電極６との間で放電形成回路が形成される。この
場合、放電ギャップ７において、無声放電が形成され原
料ガスがオゾン化ガスを発生する。放電ギャップ７のガ
ス温度が低い方がオゾン濃度、オゾン収率が向上するた
め、金属電極６内は冷却水により冷却され、放電ギャッ
プ７のガス温度上昇が抑制される。
【００１９】本実施の形態によれば放電ギャップ７の間
隙は０．３ｍｍ〜０．６ｍｍとなっているのでオゾン濃
度・オゾン収率が向上する。すなわち、放電ギャップ７
の精度は±０．１５ｍｍ以下となっており、放電ギャッ
プ７の間隙が小さい方が高収率・高濃度が得られるが、
上記ギャップ精度では、誘電体電極５と金属電極６の両
方から考えた場合、放電ギャップ７を０．３ｍｍ以下に
することは不可能である。また、金属電極６内の冷却水
８により、放電ギャップ７を冷却する必要があり、この
場合は放電ギャップ７を短縮しなればならず、放電ギャ
ップ７の間隙は０．６ｍｍ以下にする必要がある。
隙は０．３ｍｍ〜０．６ｍｍとなっているのでオゾン濃
度・オゾン収率が向上する。すなわち、放電ギャップ７
の精度は±０．１５ｍｍ以下となっており、放電ギャッ
プ７の間隙が小さい方が高収率・高濃度が得られるが、
上記ギャップ精度では、誘電体電極５と金属電極６の両
方から考えた場合、放電ギャップ７を０．３ｍｍ以下に
することは不可能である。また、金属電極６内の冷却水
８により、放電ギャップ７を冷却する必要があり、この
場合は放電ギャップ７を短縮しなればならず、放電ギャ
ップ７の間隙は０．６ｍｍ以下にする必要がある。
【００２０】次に図１０により、原料ガスを種々変えた
場合における放電電力とオゾン濃度との関係を示す。
場合における放電電力とオゾン濃度との関係を示す。
【００２１】図１０に示すように、原料ガスの酸素濃度
が１００％に近い時は、放電電力が低いところからオゾ
ン濃度が飽和するが、酸素濃度が９０〜９７％にするこ
とでオゾン濃度がさらに上昇することが可能となる。ま
た、数％の窒素によりＮＯｘを形成し、そのＮＯｘと微
量のＨ2 Ｏが反応し、硝酸（ＨＮＯ3 ）が生成され、金
属電極６の保護膜となる。このため金属電極６の酸化防
止となる。
が１００％に近い時は、放電電力が低いところからオゾ
ン濃度が飽和するが、酸素濃度が９０〜９７％にするこ
とでオゾン濃度がさらに上昇することが可能となる。ま
た、数％の窒素によりＮＯｘを形成し、そのＮＯｘと微
量のＨ2 Ｏが反応し、硝酸（ＨＮＯ3 ）が生成され、金
属電極６の保護膜となる。このため金属電極６の酸化防
止となる。
【００２２】第２の実施の形態 次に図４（ａ）（ｂ）により本発明の第２の実施の形態
について説明する。
について説明する。
【００２３】図４（ａ）（ｂ）に示す第２の実施の形態
は、金属電極６内に一対の誘電体電極５，５を装着した
ものであり、他は図１乃至図３に示す第１の実施の形態
と略同一である。
は、金属電極６内に一対の誘電体電極５，５を装着した
ものであり、他は図１乃至図３に示す第１の実施の形態
と略同一である。
【００２４】図４（ａ）に示すように各誘電体電極５と
金属電極６との間には図２および図３に示すスペーサ１
３ａが挿入されている。また、一対の誘電体電極５，５
と金属電極６との間には、図４（ｂ）に示すように一対
の誘電体電極５，５にまたがるスペーサ１３ｂが設けら
れている。
金属電極６との間には図２および図３に示すスペーサ１
３ａが挿入されている。また、一対の誘電体電極５，５
と金属電極６との間には、図４（ｂ）に示すように一対
の誘電体電極５，５にまたがるスペーサ１３ｂが設けら
れている。
【００２５】図４（ｂ）に示すように、スペーサ１３ｂ
は帯材をリング状に構成し、両端部を溶接して溶接部１
６を形成することにより得られる。またスペーサ１３ｂ
には、半径方向内方へ突出する突起１９が設けられてい
る。
は帯材をリング状に構成し、両端部を溶接して溶接部１
６を形成することにより得られる。またスペーサ１３ｂ
には、半径方向内方へ突出する突起１９が設けられてい
る。
【００２６】本実施の形態によれば、スペーサ１３ｂを
一対の誘電体電極５，５間にまたがらせることにより、
スペーサ１３ｂを効果的に利用することができる。
一対の誘電体電極５，５間にまたがらせることにより、
スペーサ１３ｂを効果的に利用することができる。
【００２７】第３の実施の形態 次に図５により本発明の第３の実施の形態について説明
する。図５に示す第３の実施の形態は、高電圧電源１と
高圧給電子３との間にヒューズ２の他にインダクタンス
１５を直列に挿入したものであり、他は図１乃至図３に
示す第１の実施の形態と略同一である。図５に示すよう
に高電圧電源１と高圧給電子３との間にインダクタンス
１５を設けることにより、放電部にかかる印加電圧が変
化し、このため放電ギャップ７の電荷容量と誘電体電極
５の電荷容量が変化し、力率の良いオゾン発生器が実現
できる。ここで放電部とは導電膜４−誘電体電極５−放
電ギャップ７−金属電極６から構成される部分をいう。
する。図５に示す第３の実施の形態は、高電圧電源１と
高圧給電子３との間にヒューズ２の他にインダクタンス
１５を直列に挿入したものであり、他は図１乃至図３に
示す第１の実施の形態と略同一である。図５に示すよう
に高電圧電源１と高圧給電子３との間にインダクタンス
１５を設けることにより、放電部にかかる印加電圧が変
化し、このため放電ギャップ７の電荷容量と誘電体電極
５の電荷容量が変化し、力率の良いオゾン発生器が実現
できる。ここで放電部とは導電膜４−誘電体電極５−放
電ギャップ７−金属電極６から構成される部分をいう。
【００２８】第４の実施の形態 次に図６により本発明の第４の実施の形態について説明
する。図６に示す第４の実施の形態は、導電膜４−誘電
体電極５−放電ギャップ７−金属電極６から構成されて
いる放電部と並列に、ヒューズ２に対してインダクタン
ス１５を接続したものであり、他は図１乃至図３に示す
第１の実施の形態と略同一である。放電部と並列にイン
ダクタンス１５を接続したことにより、放電部にかかる
電圧が変化し、放電ギャップ７の短ギャップ化による力
率低下を防止することが可能となる。
する。図６に示す第４の実施の形態は、導電膜４−誘電
体電極５−放電ギャップ７−金属電極６から構成されて
いる放電部と並列に、ヒューズ２に対してインダクタン
ス１５を接続したものであり、他は図１乃至図３に示す
第１の実施の形態と略同一である。放電部と並列にイン
ダクタンス１５を接続したことにより、放電部にかかる
電圧が変化し、放電ギャップ７の短ギャップ化による力
率低下を防止することが可能となる。
【００２９】第５の実施の形態 次に図７により本発明の第５の実施の形態について説明
する。図７に示す第５の実施の形態は、誘電体電極５の
内面に設けられている導電膜４の誘電体電極５開放端側
の端部４ａを金属電極６端部の位置より外側に配置した
ものであり、他は図１乃至図３に示す第１の実施の形態
と略同一である。図７において、電界が緩和され放電ギ
ャップ７の異常放電を防止し、均一に無声放電が発生
し、高効率のオゾン発生器が可能となる。
する。図７に示す第５の実施の形態は、誘電体電極５の
内面に設けられている導電膜４の誘電体電極５開放端側
の端部４ａを金属電極６端部の位置より外側に配置した
ものであり、他は図１乃至図３に示す第１の実施の形態
と略同一である。図７において、電界が緩和され放電ギ
ャップ７の異常放電を防止し、均一に無声放電が発生
し、高効率のオゾン発生器が可能となる。
【００３０】第６の実施の形態 図８に示す第６の実施の形態は、誘電体電極５の内面に
設けられた導電膜４の位置を、金属電極６の端部より内
側に設定したものである。図８において、電界が緩和さ
れ、異常放電がとまり、均一な無声放電により高効率の
オゾン発生器となる。
設けられた導電膜４の位置を、金属電極６の端部より内
側に設定したものである。図８において、電界が緩和さ
れ、異常放電がとまり、均一な無声放電により高効率の
オゾン発生器となる。
【００３１】第７の実施の形態 図９に示す第７の実施の形態は、誘電体電極５内部に設
けられた導電膜４の端部に高電圧給電子３が接触してお
り、この高電圧給電子３は金属性不織布製となってい
る。このため、導電膜４端部の電界が緩和され、異常放
電・沿面放電を止め、放電ギャップ７に均一な無声放電
が発生し、高効率のオゾン発生器が可能となる。
けられた導電膜４の端部に高電圧給電子３が接触してお
り、この高電圧給電子３は金属性不織布製となってい
る。このため、導電膜４端部の電界が緩和され、異常放
電・沿面放電を止め、放電ギャップ７に均一な無声放電
が発生し、高効率のオゾン発生器が可能となる。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、一
方の電極と他方の電極との間を均一に保つことができ
る。また、他方の電極を冷却することにより、この他方
の電極によって放電ギャップを効果的に冷却することが
できる。このことにより高収率・高濃度のオゾンを得る
ことができる。
方の電極と他方の電極との間を均一に保つことができ
る。また、他方の電極を冷却することにより、この他方
の電極によって放電ギャップを効果的に冷却することが
できる。このことにより高収率・高濃度のオゾンを得る
ことができる。
【図１】本発明によるオゾン発生器の第１の実施の形態
を示す図。
を示す図。
【図２】本発明によるオゾン発生器の第１の実施の形態
におけるスペーサを示す図。
におけるスペーサを示す図。
【図３】本発明によるオゾン発生器の第１の実施の形態
における他のスペーサを示す図。
における他のスペーサを示す図。
【図４】本発明によるオゾン発生器の第２の実施の形態
を示す図。
を示す図。
【図５】本発明によるオゾン発生器の第３の実施の形態
を示す図。
を示す図。
【図６】本発明によるオゾン発生器の第４の実施の形態
を示す図。
を示す図。
【図７】本発明によるオゾン発生器の第５の実施の形態
を示す図。
を示す図。
【図８】本発明によるオゾン発生器の第６の実施の形態
を示す図。
を示す図。
【図９】本発明によるオゾン発生器の第７の実施の形態
を示す図。
を示す図。
【図１０】原料ガスを種々変化させた場合の放電電力と
オゾン濃度を示す図。
オゾン濃度を示す図。
【図１１】従来のオゾン発生器を示す図。
【図１２】従来のオゾン発生器を示す図。
１ 高電圧電源 ２ ヒューズ ３ 高圧給電子 ４ 導電膜 ５ 誘電体電極 ６ 金属電極 ７ 放電ギャップ ９ 冷却水入口 １０ 冷却水出口 １３ａ スペーサ １３ｂ スペーサ １４ 気密容器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石 井 彰 神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号 株 式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者 金 丸 公 二 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 沖 田 裕 二 東京都府中市晴見町２丁目24番地の１ 東 芝エフエーシステムエンジニアリング株式 会社内
Claims (3)
- 【請求項１】円筒状の一方の電極と、 一方の電極の外側に、一方の電極を囲んで設けられた他
方の電極と、 一方の電極と他方の電極との間に高電圧を印加する高圧
電源とを備え、 他方の電極は冷却されるとともに、 一方の電極と他方の電極との間の放電ギャップは、０．
３〜０．６ｍｍの隙間を有することを特徴とするオゾン
発生器。 - 【請求項２】一方の電極と他方の電極との間にスペーサ
が介在され、このスペーサはリング状に形成されるとと
もに、一方の電極に当接する突起を有することを特徴と
する請求項１記載のオゾン発生器。 - 【請求項３】一方の電極は一対設けられるとともに、一
対の一方の電極をまたがった部分と他方の電極との間に
スペーサが配置されていることを特徴とする請求項１記
載のオゾン発生器。
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