JPH107406A

JPH107406A - オゾン発生装置

Info

Publication number: JPH107406A
Application number: JP16549096A
Authority: JP
Inventors: Michio Nishino; 民智夫西野; Hisashi Suwahara; 久諏訪原; Tomofumi Miyashita; 朋史宮下
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1996-06-26
Filing date: 1996-06-26
Publication date: 1998-01-13

Abstract

(57)【要約】【課題】容器１９内に円筒状の高圧電極部および放電
ギャップ２３を有した無声放電式のオゾン発生装置にお
いて冷却効率を高めオゾン発生量を増やす。【解決手段】前記高圧電極部を、両端が閉塞された導
電性の導流管２０と、該導流管２０の同軸外周に導流ス
ペース２１を介して配設され、内周に高圧極２４が設け
られるとともに両端が開放された絶縁体管２２とで構成
し、さらに導流スペース２１に導電性スペーサ２５を挿
入する。容器１９の外部に、冷却ガス出口１９ｂから導
かれるガスを冷却するための冷却器２６を設け、原料ガ
スと冷却器２６で冷却された冷却ガスとを混合したガス
を、混合ガス入口１９ａから導入し、該導入したガスの
一部は導流スペース２１および放電ギャップ２３内に流
通させ、その他は前記導流スペース２１、冷却ガス出口
１９ｂおよび冷却器２６を介して循環させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水処理や屎尿処理
等に利用される無声放電式のオゾン発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】オゾンは極めて強い酸化力を有し、水の
殺菌、脱臭、脱色等の上下水処理や屎尿処理及び食品関
連における殺菌などの多くの用途に使われている。オゾ
ンの生成法には、紫外線照射法、放射線照射法、プラズ
マ放電法、無声放電法及び水の電気分解法等があるが、
工業的には無声放電法が主体である。

【０００３】図１３に無声放電法によるオゾン発生装置
の原理を示す。図１３において高電圧電極１と接地電極
２は、両者間に空隙部３が形成されるように誘電体４を
介在させて並設されている。両電極１，２間に例えばＡ
Ｃ電圧を印加して空隙部３で無声放電を発生させ、原料
となるガス（乾燥空気もしくは酸素）をこの空隙部３に
通すことによりオゾンを発生させている。

【０００４】オゾンＯ₃の理論収率は、Ｏ₂→Ｏ＋Ｏ−１１８Ｋｃａｌ（吸熱反応）Ｏ＋Ｏ₂→Ｏ₃＋２５Ｋｃａｌ（発熱反応）より、３Ｏ₂→２Ｏ₃−６８Ｋｃａｌとなり、Ｏ₃を１ｍｏｌ生成するために３４Ｋｃａｌ必
要となる。従って理論上の収率は１．２ｋｇＯ₃／ＫＷ
ｈとなる。しかし、消費電力に対するオゾンの生成効率
は理論収率に比べて極めて低く数％に過ぎず、残りの９
０数％の電力は熱となってオゾン生成に寄与していない
というのがオゾン発生装置の現状である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】オゾンの生成量に影響
を及ぼす主な因子としては、電極の形状、電極間ギャッ
プの大きさ、誘電体の形状及び材質、電極の冷却方法、
原料ガスの除湿や冷却方法、印加電圧の波形等が挙げら
れる。

【０００６】現在のオゾン発生装置は図１３で示したよ
うに、電極間に空隙が形成されるように誘電体を介在さ
せてその空隙部分で放電を起こさせる無声放電を応用す
る構造などが主となっている。図１３において無声放電
が起こると電極と誘電体間の空隙部３に微小なストリー
マ状放電柱が多数発生し、その放電柱の中を大量の電子
が流れる。その際空隙部分を流れている原料ガス中の酸
素分子Ｏ₂と電子とが衝突し、衝突電離によって酸素原
子Ｏや励起酸素分子Ｏ₂＊が生成し、酸素分子Ｏ₂と反応
してオゾンＯ₃が生成される（放電の化学作用）。

【０００７】ここでオゾン生成の原理を図１４とともに
詳細に説明する。図１４において、交流電圧を印加して
無声放電を起こさせる場合、誘電体側の電極１が正で接
地側の電極２が負となるＡＣ電圧の正の半波の電圧上昇
時に、発生した微小なストリーマ状放電柱の中を電子が
接地電極２側から高電位となる誘電体４側に移動し、そ
の電子はある面積で誘電体４の表面に広がって堆積す
る。そして次に発生するストリーマ状放電柱はすでに堆
積している多数の電子を避けて、まだ電子が堆積してい
ない誘電体４の表面の別の箇所に到達して同様に多数の
電子を表面に堆積させる。この繰り返しにより電子が堆
積する箇所が誘電体４の表面に分散して存在するように
なる。

【０００８】電圧の極性が反転して誘電体４側の電極１
が負で接地側の電極２が正になって無声放電が起こる
と、誘電体表面に堆積していた電子は前記ストリーマ状
放電柱の中を、今度は電位が高くなる接地電極２側へ移
動する。このように電子が電極と誘電体の間を移動する
時に前述のような原料ガス中の酸素分子Ｏ₂と衝突して
オゾンＯ₃が生成されるわけである。

【０００９】安定な無声放電を発生させるためには、電
極間ギャップ長を数ｍｍ以下にするとともに、ギャップ
長を均一にして放電をギャップ部分で一様に発生させる
必要がある。しかし微小なギャップ部分を均一に保つこ
とが難しく、従って安定な無声放電が得られにくい。オ
ゾン発生装置が大形になる程この問題が生じてくる。ま
た電圧印加中に上昇する電極および誘電体の温度が電極
間が狭いためにギャップ部分に伝わりやすく、そのため
生成されたオゾンＯ₃が分解して酸素Ｏ₂に戻ってしまう
などの問題があって、オゾンの生成効率を向上させるこ
とが難しい。

【００１０】従来の円筒管式のオゾン発生装置は例えば
図１５のように構成されていた。図１５において容器１
１内には、接地電極管（ＳＵＳ管）１２が配設されてい
る。接地電極管１２の内部には放電ギャップ１３を介し
て、片側が封止された絶縁体管、例えばガラス管１４が
配設されている。このガラス管１４の内周面には高圧極
１５が設けられている。１６は導体、１７は引き出し導
体、１８は高圧碍子である。尚前記高圧電極部を構成す
るガラス管１４（高圧極１５）は図１６に示すように構
成されている。

【００１１】図１５のように構成された装置において、
接地電極管１２の外周面は冷却水によって冷却される。
また引き出し導体１７および導体１６を介して高電圧を
印加し、原料ガス入口から導入し放電ギャップ１３内を
通流させた原料ガス中にオゾンを発生させ、該オゾンガ
スをオゾン出口から導出するものである。

【００１２】前記のように、従来は接地電極管に対して
は、水冷等の手段により冷却が行われているが、高圧電
極部の冷却は原料ガスを通して接地電極管に熱を伝える
ことだけで行っている。このため高圧電極部は１００℃
近い高温になり、オゾン発生効率向上の妨げとなってい
る。

【００１３】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
その目的は、冷却効率を高めてオゾン発生量を増やした
オゾン発生装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、容器本体内に
高圧電極部を設け、該高圧電極部の同軸外周部に放電ギ
ャップを介して接地電極管を配設し、前記接地電極管の
外壁を冷却水により冷却するとともに、前記高圧電極部
に高電圧を印加し、放電ギャップ内に流通させた原料ガ
ス中にオゾンを発生させるオゾン発生装置において、
（１）前記高圧電極部を、高電圧印加用の引き出し線に
接続され、両端が閉塞された導電性の導流管と、該導流
管の同軸外周に導流スペースを介して配設され、内周に
高圧極が設けられるとともに両端が開放された絶縁体管
とで構成し、前記容器本体に設けられたオゾン出口と同
一端側に、前記導流スペースに連通する混合ガス入口を
設け、前記導流スペースの混合ガス入口側端部と前記放
電ギャップおよびオゾン出口との間を遮蔽し、前記導流
スペースの混合ガス入口側端部と反対の端部側の容器本
体冷却ガス出口を設け、前記容器本体の外部に、冷却ガ
ス出口から導かれるガスを冷却するための冷却手段を設
け、原料ガスと前記冷却手段で冷却された冷却ガスとを
混合したガスを、前記混合ガス入口から導入し、該導入
したガスの一部は導流スペースおよび放電ギャップ内に
流通させ、その他は前記導流スペース、冷却ガス出口お
よび冷却手段を介して循環させることを特徴とし、
（２）前記高圧電極部を、高電圧印加用の引き出し線に
接続され、両端が開放された導電性の導流管と、該導流
管の同軸外周に導流スペースを介して配設され、内周に
高圧極が設けられるとともに前記容器本体のオゾン出口
側端部が閉塞された絶縁体管とで構成し、前記絶縁体管
の開放端側の容器本体に混合ガス入口を設け、前記容器
本体の、前記混合ガス入口と同一側端部に冷却ガス出口
を設け、前記導流管の冷却ガス出口側端部と冷却ガス出
口とをガス導出通路で結び、前記容器本体の外部に、冷
却ガス出口から導かれるガスを冷却するための冷却手段
を設け、原料ガスと前記冷却手段で冷却された冷却ガス
とを混合したガスを、前記混合ガス入口から導入し、該
導入したガスの一部は放電ギャップ内に流通させ、その
他は前記導流スペース、導流管内部、ガス導出通路、冷
却ガス出口および冷却手段を介して循環させることを特
徴とし、（３）前記高圧電極部を、高電圧印加用の引き
出し線に接続され、両端が開放された導電性の導流管
と、該導流管の同軸外周に導流スペースを介して配設さ
れ、内周に高圧極が設けられるとともに前記容器本体の
オゾン出口側端部が閉塞された絶縁体管とで構成し、前
記絶縁体管の開放端側の容器本体に原料ガス入口を設
け、前記容器本体の、前記原料ガス入口と同一側端部に
冷却ガス入口および冷却ガス出口を別設し、前記導流管
の冷却ガス出口側端部と冷却ガス出口とをガス導出通路
で結び、前記容器本体の外部に、冷却ガス出口から導か
れる冷却ガスを冷却するための冷却手段を設け、原料ガ
スは原料ガス入口から導入して前記放電ギャップ内に流
通させ、冷却ガス入口から導入した冷却ガスは導流スペ
ース、導流管内部、ガス導出通路、冷却ガス出口および
冷却手段を介して循環させることを特徴とし、（４）前
記高圧電極部を、高電圧印加用の引き出し線に接続さ
れ、両端が開放された導電性の導流管と、該導流管の同
軸外周に導流スペースを介して配設され、内周に高圧極
が設けられるとともに前記容器本体のオゾン出口側端部
が閉塞された絶縁体管とで構成し、前記絶縁体管の閉塞
端側の容器本体に冷却ガス入口を設け、前記絶縁体管の
開放端側の容器本体に原料ガス入口および冷却ガス出口
を別設し、前記導流管の冷却ガス出口側端部と冷却ガス
出口とをガス導出通路で結び、前記冷却ガス入口から容
器本体内であり且つ前記接地電極管外周の冷却水通流ス
ペースを通って絶縁体管の開放端側に至る流路に冷却ガ
ス通流管を設け、前記容器本体の外部に、冷却ガス出口
から導かれるガスを冷却ガス入口へ送る送風手段を設
け、前記原料ガスは原料ガス入口から導入して前記放電
ギャップ内に流通させ、冷却ガス入口から導入した冷却
ガスは、冷却ガス通流管、導流スペース、導流管内部、
ガス導出通路、冷却ガス出口および送風手段を介して循
環させることを特徴とし、（５）前記高圧電極部を、高
電圧印加用の引き出し線に接続され、両端が閉塞された
導電性の導流管と、該導流管の同軸外周に導流スペース
を介して配設され、内周に高圧極が設けられるとともに
両端が開放された絶縁体管とで構成し、前記容器本体の
オゾン出口と反対側端部に混合ガス入口を設け、前記容
器本体のオゾン出口側端部に冷却ガス出口を設け、前記
冷却ガス出口と前記絶縁体管のオゾン出口側端部とをガ
ス導出通路で結び、前記容器本体の外部に、冷却ガス出
口から導かれるガスを冷却するための冷却手段を設け、
原料ガスと前記冷却手段で冷却された冷却ガスとを混合
したガスを、前記混合ガス入口から導入し、該導入した
ガスの一部は、放電ギャップ内に流通させ、その他は導
流スペース、ガス導出通路、冷却ガス出口および冷却手
段を介して循環させることを特徴とし、（６）前記高圧
電極部を、高電圧印加用の引き出し線に接続され、両端
が閉塞された導電性の導流管と、該導流管の同軸外周に
導流スペースを介して配設され、内周に高圧極が設けら
れるとともに両端が開放された絶縁体管とで構成し、前
記容器本体のオゾン出口と反対側端部に原料ガス入口お
よび冷却ガス入口を別設し、前記容器本体のオゾン出口
側端部に冷却ガス出口を設け、前記冷却ガス出口と前記
絶縁体管のオゾン出口側端部とをガス導出通路で結び、
前記容器本体の外部に、冷却ガス出口から導かれるガス
を冷却するための冷却手段を設け、原料ガスは原料ガス
入口から導入して前記放電ギャップ内に流通させ、冷却
ガス入口から導入した冷却ガスは導流スペース、ガス導
出通路、冷却ガス出口および冷却手段を介して循環させ
ることを特徴とし、（７）前記接地電極管の放電ギャッ
プ側の面に障害物を設けたことを特徴とし、（８）前記
高圧電極部の一端側の容器本体にガス入口を、他端側の
容器本体にガス出口およびオゾン出口を各々別設し、前
記高圧電極部の他端側に、前記放電ギャップ内のオゾン
濃度の高いガスを前記オゾン出口へ、放電ギャップ内の
接地電極管側のオゾン濃度の低いガスを前記ガス出口へ
各々導く分流隔壁を設け、前記ガス出口から導かれるガ
スと原料ガスを混合したガスを前記ガス入口から導入す
ることを特徴としている。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態を説明する。（１）請求項１の発明の実施の形態図１において図１５と同一部分は同一符号をもって示し
ている。容器１９内には両端が閉塞された導電性の導流
管２０が収納されている。この導流管２０の同軸外周に
は所定幅の導流スペース２１を介して、両端が開放され
た絶縁体管２２が配設されている。絶縁体管２２の同軸
外周には所定幅の放電ギャップ２３を介して接地電極管
１２が配設されている。

【００１６】前記絶縁体管２２の内周には高圧極２４が
設けられている。２５は前記導流スペース２１に介挿さ
れた導電性スペーサであり、この導電性スペーサ２５、
導流管２０および引き出し導体１７を介して高圧極２４
に高電圧が印加される。すなわち導流管２０は高圧極２
４の引き出し線を兼ねている。

【００１７】容器１９のオゾン出口１９ｃ側の端部には
混合ガス入口１９ａが設けられ、該入口１９ａとオゾン
出口１９ｃは遮蔽されている。容器１９の混合ガス入口
１９ａと反対側の端部には冷却ガス出口１９ｂが設けら
れている。１９ｄは冷却水入口、１９ｅは冷却水出口で
ある。２６は容器１９の外部に設けられ、冷却ガス出口
１９ｂからのガスを冷却する冷却器である。この冷却器
２６で冷却された冷却ガスは原料ガスと混合されて前記
混合ガス入口１９ａから容器１９内へ導入される。

【００１８】前記のように構成された装置において、混
合ガス入口１９ａから導入されたガスは、図示矢印のよ
うに導流スペース２１内を通流した後、その一部は放電
ギャップ２３内を通ってオゾン出口１９ｃから出され、
その他は冷却ガス出口１９ｂを介して冷却器２６に戻さ
れ、冷却後に再び原料ガスと混合されて混合ガス入口１
９ａから導入される。

【００１９】上記のように高圧電極部を、導流管２０、
導流スペース２１および絶縁体管２２によって２重構造
としているため、原料ガス、冷却ガスと絶縁体管２２の
接触が助けられ、高圧電極部の冷却効率が向上する。ま
た導流スペース２１を通ったガスの一部を外部に設けた
冷却器２６で冷却して循環させるようにしたので、原料
ガスの温度上昇を抑制することができる。これによって
オゾン発生に要する放電電力を節約することができる。
また絶縁体管２２の端部を封止する必要は無く、製造コ
ストが低減される。尚前記冷却器２６は接地電極管１２
を冷却するための冷却水を利用しても良い。

【００２０】（２）請求項２の発明の実施の形態図２において図１と同一部分は同一符号をもって示して
いる。容器３０内には両端が開放された導電性の導流管
３１が収納されている。この導流管３１の同軸外周には
所定幅の導流スペース２１を介して、一端が閉塞された
絶縁体管３２が配設されている。絶縁体管３２の同軸外
周には所定幅の放電ギャップ２３を介して接地電極管１
２が配設されている。

【００２１】前記絶縁体管３２の内周には高圧極３３が
設けられている。２５は前記導流スペース２１に介挿さ
れた導電性スペーサであり、この導電性スペーサ２５、
導流管３１および引き出し導体１７を介して高圧極３３
に高電圧が印加される。すなわち導流管３１は高圧極３
３の引き出し線を兼ねている。

【００２２】容器３０のオゾン出口３０ｃ側と反対側の
端部には混合ガス入口３０ａと冷却ガス出口３０ｂが設
けられている。３０ｄは冷却水入口、３０ｅは冷却水出
口である。３４は、導流管３１の冷却ガス出口３０ｂ側
端部と冷却ガス出口３０ｂを結ぶ流路に設けられたガス
導出通路である。２７は容器３０の外部に設けられ、冷
却ガス出口３０ｂからのガスを前記冷却器２６に送風す
るファンである。冷却器２６で冷却された冷却ガスは原
料ガスと混合されて前記混合ガス入口３０ａから容器３
０内へ導入される。

【００２３】前記のように構成された装置において、混
合ガス入口３０ａから導入されたガスは、その一部は図
示矢印のように、放電ギャップ２３を通ってオゾン出口
３０ｃから出され、その他は導流スペース２１、導流管
３１の内部、ガス導出通路３４および冷却ガス出口３０
ｂを介してファン２７および冷却器２６に戻され、冷却
後に再び原料ガスと混合されて混合ガス入口３０ａから
導入される。

【００２４】上記のように高圧電極部を、導流管３１、
導流スペース２１および絶縁体管３２によって２重構造
とし、且つ導流管内部にもガスが通流するように構成し
たので、原料ガス、冷却ガスと絶縁体管３２の接触が助
けられ、高圧電極部の冷却効率が向上する。また導流ス
ペース２１および導流管内部を通ったガスを外部に設け
た冷却器２６で冷却して循環させるようにしたので、原
料ガスの温度上昇を抑制することができる。これによっ
てオゾン発生に要する放電電力を節約することができ
る。

【００２５】すなわち、単位面積あたりの放電電力を横
軸に、オゾン発生量を縦軸にしてグラフに表した図１１
によれば、同じ０．４Ｗ／ｃｍ²の電力で、従来は９．
５ｇ／Ｈ_ourしか発生しないが、本発明によれば１１ｇ
／Ｈ_ourも発生することがわかる。

【００２６】尚前記冷却器２６は接地電極管１２を冷却
するための冷却水を利用しても良い。

【００２７】（３）請求項３の発明の実施の形態本発明では図２の装置で混合していた冷却ガスと原料ガ
スを別個に導入するように構成した。図３において図２
と同一部分は同一符号をもって示している。図３におい
て、絶縁体管３２の開放端側の容器４０には、冷却ガス
入口４０ａ、冷却ガス出口４０ｂおよび原料ガス入口４
０ｆが設けられている。原料ガスは原料ガス入口４０ｆ
から導入される。また、冷却ガス出口４０ｂから出され
たガスは外部のファン２７で送風され、冷却器２６で冷
却された後冷却ガス入口４０ａから導入される。尚４０
ｃはオゾン出口、４０ｄは冷却水入口、４０ｅは冷却水
出口であり、その他の部分については図２と同様に構成
されている。

【００２８】前記のように構成された装置において、原
料ガス入口４０ｆから導入されたガスは、その一部は図
示矢印のように、放電ギャップ２３を通ってオゾン出口
４０ｃから出され、その他は導流スペース２１、導流管
３１の内部、ガス導出通路３４および冷却ガス出口４０
ｂを介してファン２７および冷却器２６に導入され、冷
却後に冷却ガス入口４０ａから容器４０内に導入され
る。

【００２９】上記のように高圧電極部を、図２と同様に
２重構造とし、且つ導流管内部にもガスが通流するよう
に構成したので、原料ガス、冷却ガスと絶縁体管３２の
接触が助けられ、高圧電極部の冷却効率が向上する。ま
た導流スペース２１および導流管内部を通ったガスを外
部に設けた冷却器２６で冷却して循環させるようにした
ので、原料ガスの温度上昇を抑制することができる。こ
れによってオゾン発生に要する放電電力を節約すること
ができる。

【００３０】すなわち、図１１に示すように、同じ０．
４Ｗ／ｃｍ²の電力で、従来は９．５ｇ／Ｈ_ourしか発生
しないが、本発明によれば１１ｇ／Ｈ_ourも発生するこ
とができる。尚前記冷却器２６は接地電極管１２を冷却
するための冷却水を利用しても良い。

【００３１】（４）請求項４の発明の実施の形態本発明では図３の装置で用いていた外部の冷却器を除去
し、冷却ガスは、絶縁体管表面冷却用の冷却水中を、専
用の通流管を介して通すことによって冷却するように構
成した。図４において図３と同一部分は同一符号をもっ
て示している。図４において、容器５０の、オゾン出口
５０ｃと同一側には冷却ガス入口５０ａが設けられてい
る。この冷却ガス入口５０ａから、冷却水通流スペース
５１（接地電極管１２の外周側）内を通って、絶縁体管
３２の開放端側に至る流路には、冷却ガス通流管５２が
設けられている。５３は支持部材である。

【００３２】絶縁体管３２の開放端側の容器５０には、
原料ガス入口５０ｆ、冷却ガス出口５０ｂが設けられて
いる。原料ガスは原料ガス入口５０ｆから導入される。
また、冷却ガス出口５０ｂから出されたガスは外部のフ
ァン２７で送風され、冷却ガス入口５０ａから導入され
る。尚５０ｃはオゾン出口、５０ｄは冷却水入口、５０
ｅは冷却水出口であり、その他の部分については図３と
同様に構成されている。

【００３３】前記のように構成された装置において、冷
却ガス入口５０ａから導入された冷却ガスは図示矢印の
ように、冷却ガス通流管５２、導流スペース２１、導流
管３１の内部、ガス導出通路３４、冷却ガス出口５０ｂ
およびファン２７を介して再び冷却ガス入口５０ａに導
入される。また原料ガス入口５０ｆから導入された原料
ガスは、図示矢印のように放電ギャップ２３を通ってオ
ゾン出口５０ｃから出される。

【００３４】上記のように高圧電極部を、図３と同様に
２重構造とし、且つ導流管内部にもガスが通流するよう
に構成したので、原料ガス、冷却ガスと絶縁体管３２の
接触が助けられ、高圧電極部の冷却効率が向上する。ま
た導流スペース２１および導流管内部を通ったガスを外
部に設けたファン２７で送風し、冷却ガス通流管５２を
介して冷却水通流スペース５１内を循環させるようにし
たので、ガスの温度上昇を抑制することができる。これ
によってオゾン発生に要する放電電力を節約することが
できる。

【００３５】すなわち、図１１に示すように、同じ０．
４Ｗ／ｃｍ²の電力で、従来は９．５ｇ／Ｈ_ourしか発生
しないが、本発明によれば１１ｇ／Ｈ_ourも発生するこ
とができる。また冷却ガスは、冷却ガス通流管５２を介
して冷却水通流スペース５１内で冷却しているので、外
部に冷却器を別個に設ける必要がなくなる。

【００３６】（５）請求項５の発明の実施の形態本発明では前記図４の装置内の電極部を複数個並設し、
図５に示すように同一容器６０内に収納した。図５にお
いて、個々の電極部の細部は図示省略しているが図４と
同一部分は同一符号をもって示している。

【００３７】また図５において、Ｘ部分に示す図４と同
一構造の接地電極管１２（および導流管３１および絶縁
体管３２）を複数個、例えばハチの巣状に配設し、特に
冷却効果を必要とするならば、互いに隣接する接地電極
管の間は冷却水が通流できるように所定間隔を空け、そ
の隙間を維持するための支持部材を挿入しておく。さら
に容器６０と該容器の内壁に最も近く隣接配置される接
地電極管との間に冷却水が通流できるように図４と同様
の支持部材５３を設ける。

【００３８】上記のように構成された装置において、原
料ガスおよび冷却ガスの流通経路は図４の場合と同様と
なる。このため図４の場合と同様に高圧電極部の冷却効
率が向上するとともに、ガスの温度上昇を抑制すること
ができる。これによってオゾン発生に要する放電電力を
節約することができる。すなわち図１１に示すように、
同じ０．４Ｗ／ｃｍ²の電力で、従来は９．５ｇ／Ｈ_our
しか発生しないが、本発明によれば１１ｇ／Ｈ_ourも発
生することができる。

【００３９】また冷却ガスは、冷却ガス通流管５２を介
して冷却水通流スペース５１内で冷却しているので、外
部に冷却器を別個に設ける必要がなくなる。

【００４０】（６）請求項６の発明の実施の形態図６において図１と同一部分は同一符号をもって示して
いる。容器７０内には両端が閉塞された導電性の導流管
２０が収納されている。この導流管２０の同軸外周には
所定幅の導流スペース２１を介して、絶縁体管７２が配
設されている。絶縁体管７２の同軸外周には所定幅の放
電ギャップ２３を介して接地電極管１２が配設されてい
る。

【００４１】前記絶縁体管７２の内周には高圧極２４が
設けられている。２５は前記導流スペース２１に介挿さ
れた導電性スペーサであり、この導電性スペーサ２５、
導流管２０および引き出し導体１７を介して高圧極２４
に高電圧が印加される。すなわち導流管２０は高圧極２
４の引き出し線を兼ねている。

【００４２】容器７０のオゾン出口７０ｃ側と反対側の
端部には混合ガス入口７０ａが設けられている。オゾン
出口７０ｃと同一側の容器７０には、冷却ガス出口７０
ｂが設けられている。絶縁体管７２の冷却ガス出口７０
ｂ側端部と冷却ガス出口７０ｂの間には、ガス導出通路
７３が設けられている。７０ｄは冷却水入口、７０ｅは
冷却水出口である。冷却ガス出口７０ｂから出されたガ
スはファン２７で送風され、冷却器２６で冷却された
後、原料ガスと混合されて前記混合ガス入口７０ａから
容器７０内へ導入される。

【００４３】前記のように構成された装置において、混
合ガス入口７０ａから導入されたガスは、図示矢印のよ
うに、その一部は放電ギャップ２３内を通ってオゾン出
口７０ｃから出され、その他は導流スペース２１、ガス
導出通路７３、冷却ガス出口７０ｂを介してファン２
７、冷却器２６に戻され、冷却後に再び原料ガスと混合
されて混合ガス入口７０ａから導入される。

【００４４】上記のように高圧電極部を、導流管２０、
導流スペース２１および絶縁体管７２によって２重構造
としているため、原料ガス、冷却ガスと絶縁体管７２の
接触が助けられ、高圧電極部の冷却効率が向上する。ま
た導流スペース２１を通ったガスを外部に設けた冷却器
２６で冷却して循環させるようにしたので、原料ガスの
温度上昇を抑制することができる。これによってオゾン
発生に要する放電電力を節約することができる。すなわ
ち、図１１に示すように、同じ０．４Ｗ／ｃｍ²の電力
で、従来は９．５ｇ／Ｈ_ourしか発生しないが、本発明
によれば１１ｇ／Ｈ_ourも発生することができる。さら
に、絶縁体管７２の端部を封止する必要は無く、製造コ
ストが低減される。

【００４５】尚前記冷却器２６は接地電極管１２を冷却
するための冷却水を用いても良い。

【００４６】（７）請求項７の発明の実施の形態本発明では図６の装置で混合していた冷却ガスと原料ガ
スを別個に導入するように構成した。図７において図６
と同一部分は同一符号をもって示している。図７におい
て、オゾン出口８０ｃとは反対側の容器８０には、冷却
ガス入口８０ａおよび原料ガス入口８０ｆが設けられて
いる。原料ガスは原料ガス入口８０ｆから導入される。
また、冷却ガス出口８０ｂから出されたガスは外部のフ
ァン２７で送風され、冷却器２６で冷却された後、冷却
ガス入口８０ａから導入される。尚８０ｄは冷却水入
口、８０ｅは冷却水出口であり、その他の部分について
は図６と同様に構成されている。

【００４７】前記のように構成された装置において、原
料ガス入口８０ｆから導入されたガスは、その一部は図
示矢印のように、放電ギャップ２３を通ってオゾン出口
８０ｃから出され、その他は導流スペース２１、ガス導
出通路７３および冷却ガス出口８０ｂを介してファン２
７および冷却器２６に導入され、冷却後に冷却ガス入口
８０ａから容器８０内に導入される。

【００４８】上記のように高圧電極部を、図６と同様に
２重構造に構成したので、原料ガス、冷却ガスと絶縁体
管７２の接触が助けられ、高圧電極部の冷却効率が向上
する。また導流スペース２１を通ったガスを外部に設け
た冷却器２６で冷却して循環させるようにしたので、原
料ガスの温度上昇を抑制することができる。これによっ
てオゾン発生に要する放電電力を節約することができ
る。

【００４９】すなわち、図１１に示すように、同じ０．
４Ｗ／ｃｍ²の電力で、従来は９．５ｇ／Ｈ_ourしか発生
しないが、本発明によれば１１ｇ／Ｈ_ourも発生するこ
とができる。さらに絶縁体管７２の端部を封止する必要
は無く、製造コストが低減される。

【００５０】尚前記冷却器２６は接地電極管１２を冷却
するための冷却水を用いても良い。

【００５１】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の一実施例
を説明する。図８は請求項８又は９又は１０の発明の実
施例を示している。図８において図１５と同一部分は同
一符号をもって示している。図８において容器１１内に
は、接地電極管１２が配設されている。接地電極管１２
の内周面には障害物９１が設けられている。接地電極管
１２の内部には放電ギャップ１３を介して、片側が封止
された絶縁体管１４が配設されている。この絶縁体管１
４の内周面には高圧極１５が設けられている。１６は導
体、１７は引き出し導体、１８は高圧碍子である。

【００５２】図８のように構成された装置において、原
料ガス入口１１ａから導入された原料ガスは放電ギャッ
プ１３内を通ってオゾン出口１１ｂから出される。ここ
で、オゾンガスは接地電極管１２と絶縁体管１４の間で
均一に生成されるのではなく、絶縁体管１４に近い側で
より多く発生していると考えられる。このため図８のよ
うに接地電極管１２の内周面に障害物９１を設けること
により、絶縁体管１４に近い側、すなわちオゾン濃度の
高い部分の流速が速められる。これによってオゾン発生
効率が向上する。また障害物９１によって放電ギャップ
１３内の流れが乱流化し、絶縁体管１４から原料ガス
へ、あるいは原料ガスから接地電極管１２への熱伝達が
良くなり、冷却効果が期待できる。

【００５３】前記障害物９１は図９（ａ）〜（ｃ）に示
すようなリングを、接地電極管１２の軸方向所定間隔に
設けるか、又は図９（ｄ）のようなコイルを接地電極管
１２に設けるものである。障害物９１の大きさ、形状は
次の表１のとおりである。

【００５４】

【表１】

【００５５】前記表１の８例の実施例について、試作機
による実験を行い、放電電力に対するオゾン発生量の関
係を調べた。その結果は図１２に示すように、いずれの
実施例でも、従来のものより同一放電電力でオゾン発生
量が多くなっているのがわかる。

【００５６】また請求項１１の発明では、前述したオゾ
ンガスは接地電極管１２と絶縁体管１４の間で均一に生
成されるのではなく、絶縁体管１４に近い側でより多く
発生していることに着目し、図１０のようにオゾン濃度
の高いガスのみを抽出するように構成した。図１０にお
いて図８と同一部分は同一符号をもって示している。容
器１００内には、接地電極管１２が配設されている。接
地電極管１２の内部には放電ギャップ１３を介して、片
側が封止された絶縁体管１４が配設されている。この絶
縁体管１４の内周面には高圧極１５が設けられている。

【００５７】絶縁体管１４の開放端側の容器１００には
混合ガス入口１００ａが設けられている。絶縁体管１４
の封止端側の容器１００にはオゾン出口１００ｂおよび
ガス出口１００ｅが設けられている。オゾン出口１００
ｂと放電ギャップ１３の間には、該放電ギャップ内の絶
縁体管１４側のオゾン濃度の高いガスをオゾン出口１０
０ｂへ、接地電極管１２側のオゾン濃度の低いガスをガ
ス出口１００ｅへ各々導く分流隔壁１０１が設けられて
いる。

【００５８】前記放電ギャップ１３内の接地電極管１２
側のオゾン濃度の低いガスは、ガス出口１００ｅから外
部に出され、原料ガスと混合されて再度混合ガス入口１
００ａから容器１００内に導入される。このためオゾン
出口１００ｂからは、常に放電ギャップ１３内の絶縁体
管１４側のオゾン濃度の高いガスのみを抽出することが
できる。これによってオゾン生成効率が著しく向上し、
オゾン発生に要する放電電力を節約することができる。
すなわち、図１１に示すように、同じ０．４Ｗ／ｃｍ²
の電力で、従来は９．５ｇ／Ｈ_ourしか発生しないが、
本発明によれば１１ｇ／Ｈ_ourも発生することができ
る。

【００５９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば次のような
優れた効果が得られる。（１）請求項１、６、７の発明の効果（１−１）高圧電極部は、導流管、導流スペースおよび
絶縁体管により２重構造となっているので、原料ガス、
冷却ガスと絶縁体管の接触が助けられ、冷却効率が向上
する。

【００６０】（１−２）高圧電極部の冷却効率が向上し
たため原料ガスの温度が下がり、放電電力を節約するこ
とができる。

【００６１】（１−３）導流スペースを通ったガスの一
部を外部に設けた冷却手段で冷却した後、再度導流スペ
ースに導入しているので、原料ガスの温度上昇を抑制す
ることができる。これによって放電電力を節約すること
ができる。

【００６２】（１−４）高圧電極部の絶縁体管の両端は
ともに封止する必要が無いため、装置の製造コストを下
げることができる。

【００６３】（２）請求項２、３の発明の効果（２−１）高圧電極部は、導流管、導流スペースおよび
絶縁体管により２重構造とし、且つ導流管内部にもガス
が通流するように構成したので、原料ガス、冷却ガスと
絶縁体管の接触が助けられ、冷却効率が向上する。

【００６４】（２−２）高圧電極部の冷却効率が向上し
たため原料ガスの温度が下がり、放電電力を節約するこ
とができる。

【００６５】（２−３）容器本体内に導入したガスの一
部を、導流スペース、導流管内部、ガス導出通路、冷却
ガス出口を介して外部に設けた冷却手段で再度冷却した
後、再び容器本体内に導入しているので、原料ガスの温
度上昇を抑制することができる。これによって放電電力
を節約することができる。

【００６６】（３）請求項４、５の発明の効果（３−１）高圧電極部は、導流管、導流スペースおよび
絶縁体管により２重構造とし、且つ導流管内部にもガス
が通流するように構成したので、原料ガス、冷却ガスと
絶縁体管の接触が助けられ、冷却効率が向上する。

【００６７】（３−２）高圧電極部の冷却効率が向上し
たため原料ガスの温度が下がり、放電電力を節約するこ
とができる。

【００６８】（３−３）高圧電極部内を通ったガスを、
ガス導出通路、送風手段、冷却ガス通流管を介して循環
させているので、原料ガスの温度上昇を抑制することが
できる。これによって放電電力を節約することができ
る。

【００６９】（３−４）冷却ガス通流管内に通した冷却
ガスを、接地電極管冷却用の冷却水を利用して冷却する
ように構成したので、高圧電極部冷却専用の他の冷却手
段を設けなくても済む。

【００７０】（４）請求項８、９、１０の発明の効果（４−１）放電ギャップ内の、絶縁体管側のオゾン発生
濃度の高いガスの流速が速められるので、オゾン発生効
率が向上する。このため同一電力でオゾン発生量を増加
することができる。

【００７１】（４−２）放電ギャップ内のガスの流れが
乱流化され、絶縁体管から原料ガスへ、あるいは原料ガ
スから接地電極管への熱伝達が良くなる。このため高圧
電極部の冷却効率が向上し、放電電力を節約することが
できる。

【００７２】（５）請求項１１の発明の効果オゾン濃度の高いガスのみ抽出し、オゾン濃度の低いガ
スは再び原料ガスと混合して放電ギャップ内へ導いてい
るので、オゾン発生効率が著しく向上する。このため同
一電力でオゾン発生量を増加することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成図。

【図２】本発明の他の実施例を示す構成図。

【図３】本発明の他の実施例を示す構成図。

【図４】本発明の他の実施例を示す構成図。

【図５】本発明の他の実施例を示す構成図。

【図６】本発明の他の実施例を示す構成図。

【図７】本発明の他の実施例を示す構成図。

【図８】本発明の他の実施例を示す構成図。

【図９】図８の実施例の要部の具体例を示す説明図。

【図１０】本発明の他の実施例を示す構成図。

【図１１】請求項１、２、３、４、５、６、７、１１の
発明における放電電力に対するオゾン発生量の関係を示
す特性図。

【図１２】請求項８、９、１０の発明における放電電力
に対するオゾン発生量の関係を示す特性図。

【図１３】無声放電法によるオゾン生成の概要を示す説
明図。

【図１４】無声放電法によるオゾン生成の原理を示す説
明図。

【図１５】従来のオゾン発生装置の一例を示す構成図。

【図１６】従来のオゾン発生装置の高圧極の一例を示す
説明図。

【符号の説明】

１１，１９，３０，４０，５０，６０，７０，８０，１
００…容器１２…接地電極管１３，２３…放電ギャップ１４，２２，３２，７２…絶縁体管１５，２４，３３…高圧極１６…導体１７…引き出し導体２０，３１…導流管２１…導流スペース２５…導電性スペーサ２６…冷却器２７…ファン３４，７３…ガス導出通路５１…冷却水通流スペース５２…冷却ガス通流管５３…支持部材９１…障害物１０１…分流隔壁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】容器本体内に高圧電極部を設け、該高圧
電極部の同軸外周部に放電ギャップを介して接地電極管
を配設し、前記接地電極管の外壁を冷却水により冷却す
るとともに、前記高圧電極部に高電圧を印加し、放電ギ
ャップ内に流通させた原料ガス中にオゾンを発生させる
オゾン発生装置において、前記高圧電極部を、高電圧印加用の引き出し線に接続さ
れ、両端が閉塞された導電性の導流管と、該導流管の同
軸外周に導流スペースを介して配設され、内周に高圧極
が設けられるとともに両端が開放された絶縁体管とで構
成し、前記容器本体に設けられたオゾン出口と同一端側に、前
記導流スペースに連通する混合ガス入口を設け、前記導流スペースの混合ガス入口側端部と前記放電ギャ
ップおよびオゾン出口との間を遮蔽し、前記導流スペー
スの混合ガス入口側端部と反対の端部側の容器本体に冷
却ガス出口を設け、前記容器本体の外部に、冷却ガス出
口から導かれるガスを冷却するための冷却手段を設け、原料ガスと前記冷却手段で冷却された冷却ガスとを混合
したガスを、前記混合ガス入口から導入し、該導入した
ガスの一部は導流スペースおよび放電ギャップ内に流通
させ、その他は前記導流スペース、冷却ガス出口および
冷却手段を介して循環させることを特徴とするオゾン発
生装置。
【請求項２】容器本体内に高圧電極部を設け、該高圧
電極部の同軸外周部に放電ギャップを介して接地電極管
を配設し、前記接地電極管の外壁を冷却水により冷却す
るとともに、前記高圧電極部に高電圧を印加し、放電ギ
ャップ内に流通させた原料ガス中にオゾンを発生させる
オゾン発生装置において、前記高圧電極部を、高電圧印加用の引き出し線に接続さ
れ、両端が開放された導電性の導流管と、該導流管の同
軸外周に導流スペースを介して配設され、内周に高圧極
が設けられるとともに前記容器本体のオゾン出口側端部
が閉塞された絶縁体管とで構成し、前記絶縁体管の開放端側の容器本体に混合ガス入口を設
け、前記容器本体の、前記混合ガス入口と同一側端部に冷却
ガス出口を設け、前記導流管の冷却ガス出口側端部と冷却ガス出口とをガ
ス導出通路で結び、前記容器本体の外部に、冷却ガス出口から導かれるガス
を冷却するための冷却手段を設け、原料ガスと前記冷却手段で冷却された冷却ガスとを混合
したガスを、前記混合ガス入口から導入し、該導入した
ガスの一部は放電ギャップ内に流通させ、その他は前記
導流スペース、導流管内部、ガス導出通路、冷却ガス出
口および冷却手段を介して循環させることを特徴とする
オゾン発生装置。
【請求項３】容器本体内に高圧電極部を設け、該高圧
電極部の同軸外周部に放電ギャップを介して接地電極管
を配設し、前記接地電極管の外壁を冷却水により冷却す
るとともに、前記高圧電極部に高電圧を印加し、放電ギ
ャップ内に流通させた原料ガス中にオゾンを発生させる
オゾン発生装置において、前記高圧電極部を、高電圧印加用の引き出し線に接続さ
れ、両端が開放された導電性の導流管と、該導流管の同
軸外周に導流スペースを介して配設され、内周に高圧極
が設けられるとともに前記容器本体のオゾン出口側端部
が閉塞された絶縁体管とで構成し、前記絶縁体管の開放端側の容器本体に原料ガス入口を設
け、前記容器本体の、前記原料ガス入口と同一側端部に冷却
ガス入口および冷却ガス出口を別設し、前記導流管の冷却ガス出口側端部と冷却ガス出口とをガ
ス導出通路で結び、前記容器本体の外部に、冷却ガス出口から導かれる冷却
ガスを冷却するための冷却手段を設け、原料ガスは原料ガス入口から導入して前記放電ギャップ
内に流通させ、冷却ガス入口から導入した冷却ガスは導
流スペース、導流管内部、ガス導出通路、冷却ガス出口
および冷却手段を介して循環させることを特徴とするオ
ゾン発生装置。
【請求項４】容器本体内に高圧電極部を設け、該高圧
電極部の同軸外周部に放電ギャップを介して接地電極管
を配設し、前記接地電極管の外壁を冷却水により冷却す
るとともに、前記高圧電極部に高電圧を印加し、放電ギ
ャップ内に流通させた原料ガス中にオゾンを発生させる
オゾン発生装置において、前記高圧電極部を、高電圧印加用の引き出し線に接続さ
れ、両端が開放された導電性の導流管と、該導流管の同
軸外周に導流スペースを介して配設され、内周に高圧極
が設けられるとともに前記容器本体のオゾン出口側端部
が閉塞された絶縁体管とで構成し、前記絶縁体管の閉塞端側の容器本体に冷却ガス入口を設
け、前記絶縁体管の開放端側の容器本体に原料ガス入口およ
び冷却ガス出口を別設し、前記導流管の冷却ガス出口側端部と冷却ガス出口とをガ
ス導出通路で結び、前記冷却ガス入口から容器本体内であり且つ前記接地電
極管外周の冷却水通流スペースを通って絶縁体管の開放
端側に至る流路に冷却ガス通流管を設け、前記容器本体の外部に、冷却ガス出口から導かれるガス
を冷却ガス入口へ送る送風手段を設け、前記原料ガスは原料ガス入口から導入して前記放電ギャ
ップ内に流通させ、冷却ガス入口から導入した冷却ガス
は、冷却ガス通流管、導流スペース、導流管内部、ガス
導出通路、冷却ガス出口および送風手段を介して循環さ
せることを特徴とするオゾン発生装置。
【請求項５】前記高圧電極部は容器本体内に複数個並
設されていることを特徴とする請求項４に記載のオゾン
発生装置。
【請求項６】容器本体内に高圧電極部を設け、該高圧
電極部の同軸外周部に放電ギャップを介して接地電極管
を配設し、前記接地電極管の外壁を冷却水により冷却す
るとともに、前記高圧電極部に高電圧を印加し、放電ギ
ャップ内に流通させた原料ガス中にオゾンを発生させる
オゾン発生装置において、前記高圧電極部を、高電圧印加用の引き出し線に接続さ
れ、両端が閉塞された導電性の導流管と、該導流管の同
軸外周に導流スペースを介して配設され、内周に高圧極
が設けられるとともに両端が開放された絶縁体管とで構
成し、前記容器本体のオゾン出口と反対側端部に混合ガス入口
を設け、前記容器本体のオゾン出口側端部に冷却ガス出口を設
け、前記冷却ガス出口と前記絶縁体管のオゾン出口側端部と
をガス導出通路で結び、前記容器本体の外部に、冷却ガス出口から導かれるガス
を冷却するための冷却手段を設け、原料ガスと前記冷却手段で冷却された冷却ガスとを混合
したガスを、前記混合ガス入口から導入し、該導入した
ガスの一部は、放電ギャップ内に流通させ、その他は導
流スペース、ガス導出通路、冷却ガス出口および冷却手
段を介して循環させることを特徴とするオゾン発生装
置。
【請求項７】容器本体内に高圧電極部を設け、該高圧
電極部の同軸外周部に放電ギャップを介して接地電極管
を配設し、前記接地電極管の外壁を冷却水により冷却す
るとともに、前記高圧電極部に高電圧を印加し、放電ギ
ャップ内に流通させた原料ガス中にオゾンを発生させる
オゾン発生装置において、前記高圧電極部を、高電圧印加用の引き出し線に接続さ
れ、両端が閉塞された導電性の導流管と、該導流管の同
軸外周に導流スペースを介して配設され、内周に高圧極
が設けられるとともに両端が開放された絶縁体管とで構
成し、前記容器本体のオゾン出口と反対側端部に原料ガス入口
および冷却ガス入口を別設し、前記容器本体のオゾン出口側端部に冷却ガス出口を設
け、前記冷却ガス出口と前記絶縁体管のオゾン出口側端部と
をガス導出通路で結び、前記容器本体の外部に、冷却ガス出口から導かれるガス
を冷却するための冷却手段を設け、原料ガスは原料ガス入口から導入して前記放電ギャップ
内に流通させ、冷却ガス入口から導入した冷却ガスは導
流スペース、ガス導出通路、冷却ガス出口および冷却手
段を介して循環させることを特徴とするオゾン発生装
置。
【請求項８】容器本体内に高圧電極部を設け、該高圧
電極部の同軸外周部に放電ギャップを介して接地電極管
を配設し、前記接地電極管の外壁を冷却水により冷却す
るとともに、前記高圧電極部に高電圧を印加し、放電ギ
ャップ内に流通させた原料ガス中にオゾンを発生させる
オゾン発生装置において、前記接地電極管の放電ギャップ側の面に障害物を設けた
ことを特徴とするオゾン発生装置。
【請求項９】前記障害物は、前記接地電極管の内周の
径方向に、軸方向所定間隔で複数個設けられたリングか
ら成ることを特徴とする請求項８に記載のオゾン発生装
置。
【請求項１０】前記障害物は、コイル状に形成されて
いることを特徴とする請求項８に記載のオゾン発生装
置。
【請求項１１】容器本体内に高圧電極部を設け、該高
圧電極部の同軸外周部に放電ギャップを介して接地電極
管を配設し、前記接地電極管の外壁を冷却水により冷却
するとともに、前記高圧電極部に高電圧を印加し、放電
ギャップ内に流通させた原料ガス中にオゾンを発生させ
るオゾン発生装置において、前記高圧電極部の一端側の容器本体にガス入口を、他端
側の容器本体にガス出口およびオゾン出口を各々別設
し、前記高圧電極部の他端側に、前記放電ギャップ内の
オゾン濃度の高いガスを前記オゾン出口へ、放電ギャッ
プ内の接地電極管側のオゾン濃度の低いガスを前記ガス
出口へ各々導く分流隔壁を設け、前記ガス出口から導かれるガスと原料ガスを混合したガ
スを前記ガス入口から導入することを特徴とするオゾン
発生装置。
【請求項１２】前記冷却手段は、前記接地電極管の外
壁を冷却する冷却水によるものであることを特徴とする
請求項１又は２又は３又は６又は７に記載のオゾン発生
装置。