JPS6114104A - オゾン発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 胆！」！ソシ」１里 本発鴫は、基本的に管状外部電極（８）及び該外部電極
により同心円的に包囲されている生き内部電極（６ンと
から形成され、内部に電極金相互に分離する誘電体（７
）が設けられている、ガスが流動する空隙中で無声放電
により酸素又は酸素含有ガスからオゾンを発生させるた
めの装置に関する。

皿米夕五五 オゾンは有機物質及びいくつかの酸価数を有する元素を
含有する無機化合物の非常に強力な酸化剤である。化学
分野における多様々用途と共に数十年来水処理で使われ
ている。しかしオゾン発生のための高い投資費用及び操
業費用がその使用可能性を限定する。

オゾン発生させるのに理論的に多くの可能性があるにも
かかわらず、実際には今日まで無声放電によるオゾン発
生だけが成功している。これは大型の定置のオゾン発生
装置でも、小型の運搬可能な装置でも該当する。主に、
この原理により作業するオゾン発生器は、誘電体及びガ
ス室により相互に分離している２つの電極よシ構成され
ている。電極には高圧交流が印加される。同時に、ガス
室を通して酸素又は酸素含有ガスを流動させる。その際
に、電極の間で火花及び明るい発光現象を伴なわない高
圧放電が行なわれる。この高圧放電がオゾン形成をもた
らす。２つのタイプのこの原理によるオゾン発生器が知
られており、つまり電極が平行のプレート材より成る板
形オゾン発生器及び電極が同心の管より成る管形オゾン
発生器である。本発明は後者の型のオゾン発生器に関す
る。

多数の構造の管形オゾン発生器が知られており、例えば
代表的な構造は西ドイツ国特許第１７６７１０９号明細
書及び西ドイツ国特許公開第３２２１８９５号明細書に
記載されている。

多くの努力は、オゾン発生器の性能を特に電界強度を高
めることにより改良する方向でなされへた。このために
、例えば西ドイツ国特許第１２４０８３１号明細書が示
すように電極の表面をコーチングにより粗面化するか又
はヨーロッパ″１°°”°°″”Ａａｓ”９“１９′。

誘電体に導電性の島を設けた。特殊構造も公知になった
。例えばヨーロッパ特許第００１８３１８号明細書では
、シリンダ胴上に巻きつけた線材より成る内部電極が挙
げられており、その際に外部電極は常法で管として構成
されている。

これに対し、西ドイツ国特許第１５６．５３１号明細書
には、ラセン状に巻いた外部電極と管又は棒材として構
成されている内部電極が記載されている。

ラセン状電極は構造上の理由から比較的大きな放電空間
を必要とし、それ故瞥＜て不均一な放電密度並びに低い
オゾン濃度がもたらされる。

更に、ラセン状外部電極では、外部電極と誘電体との間
の空隙を放電室として使用する場合、液体で冷却するこ
とはできない。

今日常用のオゾン発生器では主に高圧放電電極を使用す
る。該電極は例えばガラス、セラミック又はプラスチッ
ク製の金属化誘電体か又は誘電体でコーチングされてい
る金属板及び金属管を有する。この際に、高圧は金属層
に印加される。一般にこの高圧放電電極には、特定の場
合には同様に誘電層を担持してよい直接又は間接に冷却
される電極が向かい合って配置されている。気体放電で
発生する熱は冷媒を介して排出する。良好な冷却により
オゾンの収率を高めることができる。この理由のため、
多くの場合には、経費のかかる第２の冷媒循環系を通し
て高圧内部電極を冷却する実験が行なわれている。

広く利用されている構造では、無声放電により発生する
熱を冷却されている外側の電極への拡散及び対流によっ
て排出し得るに過ぎない。

電界強度が比較的低いので、オゾン発生では不休放電区
間を比較的大きな気体容量でかつ極めて低い速度で負荷
し得るに過ぎない。気体速度が低いと熱伝達係数は実際
にゼロであり、それ故流動する気体を介しては熱を排出
することはできない。板形オゾン発生器とは異なシ、管
形オゾン発生器では、電極の正確な間隔保持を保障する
という大きな困難が生じる。とりわけこれは管直径の寸
法のずれ及び撓みにより惹起される。センタリング部材
を使用しても全長にわたって管の間隔を一定に保持する
ことはできない。

直径３０ｍｍ及びそれ以上を有する管が剛性であるため
、七ンタリン夛部材による弾性変形も可能ではない。こ
の不正確さの結果として著しく異なる放電密度が生じ、
これによジオシン収率は著しく減少する。

発明が解決しようとする問題点 本発明は、管形オゾン発生器で構造上の改良により、オ
ゾンを製造するのに必要な比エネルギーを低減するよう
に放電密度及び気体流動を改良するという課題をベース
とする。−問題点を解決するだめの手段 本発明により、この課題は冒頭に記載の技術水準から出
発して、内部電極が小さな直径を有する中実円筒状金属
棒少なくとも１個より成り、外部電極の直径、が相応し
て小さくかつ外部電極直径の内部電極直径に対する比が
２より大きいことを特徴とする。

本発明の他の有利な実施形は特許請求の範囲第２項〜第
６項に記載されている。

内部電極及び外部電極の直径が小さいので、オゾン発生
器では従来より低いキャパシタンスが一般に達成され、
それ放電流消費量が減少する。更に、気体速度が高めら
れるので、冷却は改良される。本発明により内部電極が
単−棒として又は撚シ棒として構成されているので、外
部電極の直径は公知の構造に比べて著しく小さくてよく
、例えば外部電極の内径は僅かに５〜１０、、ｍｎであ
る。例えば、内部電極は直径０．５〜３１ＴｔＴｌの線
材より成る。この内部電極は直ちに最大電界強度にもた
らすことができる、小さい曲率半径はより大きな電界強
度を惹起する。

本発明による管形オゾン発生器により、公知構造の有利
な特徴を保持することが可能である。

例えば、誘電体としては、高い破壊強度を有する材料、
・例えばガラス、プラスチック、酸化アルミニウム又は
酸化チタンを使用することかできる。内部の高圧電極の
対向電極としての外部　　　　畔、３電極は付加的な誘
電体を有する金属管で説囲されていてよい。それはプラ
スチック管で形成されていてもよく、この管の外側周辺
を導電性液体が流れる。この場合、破壊強いプラスチッ
クが誘電体である。外部電極はプラスチック上に施され
た金属層であってもよい。この構造は特に線材製の内部
電極との関係で゛は有利である。

それというのもこれにょシ、有利に１ｍｍ’ｉｉ下廻る
非常に小さな空隙でも内部電極と外部電極との間の空隙
の精度が失なわれる。と左もなく非常に長いオゾン発生
素子を彫版することができるからである。このようなオ
ゾン発生素子は可撓性であっても王い。この素子を例え
ば強く湾曲させかつ巻き上げてメートル売シ商品として
取シ扱うことができる。この場合には、例えばスペーサ
として、内部電極上にラセン状に巻きつけかつ接着させ
た帯材が特に好適である。この際に精度の保持と共に気
体速度も高められかつ冷却が改良される。

実施例 本発明の実施例を添付図面にょシ詳脱する。

図面中同じ機能を有する構造部材は同じ番号を付し是。

第１図による装置では、高圧引出部１が絶縁性の酸素及
びオゾンに対して安定な材料からのヘッド２を通って、
分配プレート３、中継、６ネ４及び端子バネ５を介して
線材より成る内部電極−６に接続している。高圧の生き
内部電極６は誘電体７及び外部電極８にょシ包囲されて
いる。

スペーサ９ａ及び９ｂは内部電極６、誘電体７及び外部
電極８の間の間隔を正確に保持する。

外部電極８はその端部で六角形に拡いておシがつその線
は底板なしで溶接している。この装置は内部電極６．誘
電体７及び外部電極８よシ成るオゾン発生素子計５個よ
シ成り、冷却ジャケット管１０により包囲されている。

冷却ジャケット管１０はねじ接手１７及び１８によりヘ
ッド２及び底１１と結合している。冷却水は接続管片１
２を通して流企しかつ接続管片１３を通して流出する。

接続部１４を通して酸素が供給されかつ発生したオゾン
／酸素混合物は接続部１５を介して排出される。誘電体
７を形成する管は底１１中の溝付き板上に支持される。

酸素は接続部１４を通して流入しかつヘッド２中に分散
する。その後、酸素は内部電極６、誘電体７及び外部電
極８により形成される空隙中を流動する。端子ノ々ネ５
及びスペーサ９ａ。

９ｂは、酸素が空隙中を流動するのを可能にするように
構成されている。内部電極６と外部電極との間で行なわ
れる無声放電の結果、酸素の一部からオゾンが形成され
る。オゾン／酸素混合物は底１１中に集まり、その際に
誘電体の内部を流動するガスは板１６中の溝を通して庭
中に流動する。接続部１５を通して混合物は排出される
。高圧が高圧引出部１に印加され、分配プレート３上に
分散し、かつそのプレート３から中継バネ４及び、内部
電極６と接続している端子ノ々ネ５を介して計５個の内
部電極６に送電される。公知のように任意の数のこのよ
うな装置を平行に接続することができ、作動することが
できる。

基本的に、第２図による装置は第１図による装置とは、
内部電極６、誘電体７及び外部電極８より成るオゾン発
生素子が可撓性てありかつ湾曲して冷媒中に配置されて
いる点で異なっている。その際に、外部電極８は可撓性
誘電体７上に施した金属層である。正確な間隔保持はと
の場合にもスペーサ９ａにより保障される。ヘッド２及
び底１１は共通の４−ス板１９上に固定されている。ヘ
ッド２及び底１１は一体成形することもできる。

第３図には、蒸着させた金属外部電極２３を有する誘電
体としてのプラスチックチューブ２２に対するスペーサ
として２本の千′行に延びているラセン状に巻き付けた
プラスチック帯材２１を備えた内部電極２０が図示され
ている。

外部電極として、薄壁の被覆した金属管も有用である。

この場合にも、金属管はスペーサとしてのうセン状に接
着したプラスチック帯材によりシラ３チ′クチ一一′か
ら分離す６ｃとが１　　　　　へきる。

第１図及び第２図による実施例が示すように、本発明に
よる装置は煩雑なバッキング及びセンタリングが必要で
はないのでオゾン製造において低廉である。放電室は両
端で開いているので、強力なガス冷却が可能である。電
極は狭くて正確な放電空隙を形成する。それにより高い
気体速度とより良好な冷却が達成される。高価な特殊異
形断面は必要ではなく、特に誘電体管はガラス、酸化ア
ルミニウム又は酸化チタンからの市販の管から調製する
ことができる。電極にも予め高い精度を有する市販の管
及び線材を使用することもできる。スペーサを使うこと
により困難なく長い、例えば長さ２．５ｍのオゾン発生
素子を形成することができる。オゾン発生器の総体寸法
は小さくなる。ガラス上に蒸着させた高価なアルミニウ
ムの代９に、簡単な線材を高圧電極として使用すること
ができる。僅か５０ヘルツでもオゾン１ｋｇを発生させ
るための特別なエネルギー消費量は低い。次に本発明に
よるオゾン発生器の操業結果を記載する。

濃度　１００ｇ／ｒＴ１３で　９ｋＷｈ／１ｋｇ濃度９
０　ｇ／ｍ　６ｆ　　　８　ｋ　Ｗｈ’／１　ｋ　ｇ〃
　７０　　＃　　　　　７　　ｋＷｈ／１ｋｇ〃　６０
　　〃　　　　　６．７ｋＷｈ／１ｋｇ、　　５０　　
、　　　　　６．３ｋＷｈ／１ｋｇ〃４５　　〃６．Ｏ
ｋ’ｉＡ／ｈ／Ｉｋｇ

【図面の簡単な説明】

第１図は直線状に延びているオゾン発生素子巻いたスペ
ーサを備えた内部電極の部分図である。 １・・・高圧引出し部、２・・・ヘッド、３・・・分配
プレート、４・・・中継ノ々ネ、５・・・端子ノ々ネ、
６・・・内部電極、７・・・誘電体、８・・・外部電極
、ｃ＋、ａ、９ｂ・・・スペーサ、１０・・・冷却ジャ
ケット管、１１・・・底％　　１２，１３・・・接続管
片、１４．１５・・・接続部、１６・・・溝付き板、１
７．１８・・・ねじ接手、１９・・・ベース板、２０・
・・内部電極、２１・・・シラ′ｆ″″帯材・　２．２
　ニー７’　９　、ｙ、　ｆ　７１　ｆ　：ｓ−づ、・
２３・・・外部電極

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基本的に管形外部電極（８）と該外部電極により同
   心円的に包囲されている生き内部電極（６）とから形成
   され、内部に電極を相互に分離する誘電体（７）が設け
   られている、ガスが流動する空隙中で無声放電により酸
   素又は酸素含有ガスからオゾンを発生させるための装置
   において、内部電極が小さな直径を有する中実円筒状金
   属棒少なくとも１個より成り、外部電極の直径が相応し
   て小さくかつ外部電極直径の内部電極直径に対する比が
   ２より大きいことを特徴とするオゾン発生装置。 ２、内部電極が数個の撚つた棒材より成る特許請求の範
   囲第１項記載の装置。 ３、スペーサ（９ａ、９ｂ）により内部電極、誘電体及
   び外部電極の同心円配置が正確であり並びに電極及び誘
   電体の低い材料厚さが低い特許請求の範囲第１項又は第
   ２項記載の装置。 ４、内部電極（２０）上に、少なくとも１つのラセン状
   に接着させたプラスチック帯材（２１）の形のスペーサ
   が設けられている特許請求の範囲第３項記載の装置。 ５、内部電極、誘電体及び外部電極の共通の軸が湾曲し
   ている特許請求の範囲第１項から第４項までのいずれか
   １項記載の装置。 ６、それぞれ内部電極、誘電体及び外部電極より成る装
   置数個が、酸素又は酸素含有ガス用の共通のヘッド（２
   ）及び形成したオゾン含有ガス用の共通の底（１１）を
   備えて平行に構成されている特許請求の範囲第１項から
   第５項までのいずれか１項記載の装置。