JPS6120484B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は管型のオゾン発生器とその内部電極に
関するものである。

管型のオゾン発生器で無声放電の原理で働くも
のは既に知られている。そのようなオゾン発生器
は、管状の導電性の外部電極と、管状の外部電極
内にそれとは間を隔てて位置して放電間隙を形成
する誘電体管と、誘電体管の内表面に接触せる内
部電極を含む。普通には、内部電極は誘電体管の
内表面上を被覆する金属層の形にある。外部電極
と内部電極は高電圧AC電源の異符号の端子に接
続され、放電間隙を挾んで内部電極と外部電極の
間に電圧が印加されたとき、放電間隙を通して循
環される含酸素気体は一般に“無声放電”と呼ば
れよく了解されている現象によりオゾンに変化す
る。

オゾン発生器系は普通には、この種の型の発生
器の複数個を並列に配置したものである。

通常の誘電体管は一定の厚さを持つたガラス管
であり、一端は球形、円錐形あるいは平滑底面の
形で閉され、他端は開いている。誘電体管は、外
部電極をなす普通は金属管である外部の管部品内
にそれと共軸に位置する。誘電体管と外部電極管
の間の一定の輻の環状の空隙は放電間隙をなし、
この間隙を通して例えば空気あるいは酸素の如き
含酸素気体が循環される。

このような配置は、金属管部品で形成される外
部電極と、金属被覆層で形成される内部電極と、
第一の部分は固体であるガラス管より成り、第二
の部分は気体である放電間隙より成る一対の誘電
体とより成るコンデンサを形成している。

一般的に云うと、ガラス管とその内表面の上の
金属被覆層は普通“高電圧電極”と呼ばれ金属管
外部電極は普通“低電圧電極”または“接地電
極”と呼ばれる。

従来技術では普通高電圧電極は、ガラス管の中
に挿入されガラス管の内表面上の金属層と電気的
に接触したブラシの形の金属コネクタにより、高
電圧AC電源の端子に接続される。高電圧AC電源
は、その場所で利用できる電源回路であつてもよ
く、あるいは例えば毎秒約50〜5000サイクルの必
要な中間周波数あるいは高周波数の範囲の電源で
あつてもよい。電源の低電圧端子は接地されてい
る。通常のオゾン発生器の外部電極すなわち低電
圧電極を例えば電源の低電圧端子と接続すること
により接地する。

オゾン発生器の二極間に電圧が印加され、放電
間隙を通して空気または酸素の流れが連続的に循
環され、印加電圧がある値に達したとき“無声放
電”として知られた現象が放電間隙に起り、それ
により放電間隙中で酸素の一部はオゾンに転化さ
れる。

一定の気体の流れ、一定の気体圧、一定の大き
さの放電間隙の場合、この種の装置で製造される
オゾンの量は外部電極と内部電極の間に印加され
る電圧が増加するにつれて増加する。しかしなが
ら、この種の従来技術のオゾン発生器を用いる場
合、印加電圧の最大値は理論的に可能な値より可
成り低い値に制限される。具体的に云うと、印加
電圧が理論的な最大値より低いある値に達したと
き、ガラス管の開いた端に隣接する内部電極の端
と外部電極の間にパラシテイツク・デイスチヤー
ジ（parasitic discharge）あるいは火花が起こ
る。さらに詳細に云うと、生じた電界の電気力線
は外部電極と内部電極に集中し、この電気力線の
集中が火花の発生と云う結果になる。

火花はオゾンの生成に寄与せず電気力線の集中
は発生器の材質を局所的に劣化させ短絡を起こす
ことにもなりうるので、このような火花はオゾン
発生器の能率を減退させる結果となる。従つて、
この種の普通のオゾン発生器は例えば20000Vの
如き一定の電位差以上で操作することができな
い。

このような火花生成をなくする企てが先行技術
としてフランス特許第1530551号に公開されてい
る。該特許は、内部電極をなす金属被覆層と接触
した円筒形部分を持ち放物線の形をなして内方に
曲がり内部電極の外方の端を越えて延びている金
属環を公開している。金属環の曲がつた部分の開
端を通して延びているコネクタにより、ブラシの
形の接点が高電圧AC電源の一端子に接続されて
いる。この種の配置では金属環が曲面をなして外
部電極から遠ざかつているから、内部電極の外方
の端と外部電極の間に火花を生ずる可能性は減少
している。

しかしながら、このフランス特許第1530551号
の配置も完全に満足なものではない。

以上記載の現在の状態に留意して、本発明の一
目的は、無声放電の原理により動作する管型の改
良オゾン発生器を提供するにある。

より詳細に云えば、本発明の一目的は、従来技
術の装置に比較して遥かに高い電位差を内部電極
と外部電極の間に印加しても内部電極の外方の端
と外部電極の間に火花あるいは放電が起こらない
改良オゾン発生装置を提供するにある。

本発明のさらに他の目的は、管型オゾン発生装
置に用いる改良された形の内部電極を提供するに
ある。

これらの目的は、誘電体ガラス管の内表面の大
部分を被う例えば金属被覆層である導電性層と、
誘電体管の開いた端の近くの金属層の端部分でそ
れと接触するように位置する例えば金属製の導電
性キヤツプと、から成る内部電極を提供する本発
明により完遂される。このキヤツプは部分的球面
部分とそれから延びた円錐部分とを持つ。部分的
球面部分は、内部電極の内部と誘電体ガラス管の
内部に対面した凹んだ表面を持つ。

好適にはキヤツプは、円錐形部分から金属被覆
層と緊密に電気的に接触し、しかもそれから取り
外しできる円筒部分をさらに持つ。

キヤツプの円筒部分と、円錐部分の間の継目領
域の外面は丸められ、それによりこの領域に起こ
りうる電気力線の集中を減少させる。

好適にはキヤツプの形は、誘電体ガラス管の開
端の方に向いた金属線の端に隣接した空間では、
内部電極と外部電極の間に高電圧を印加したとき
生ずる等電位面の形に実質的に相応するように少
くともできるだけ似た形になるように予め定めら
れる。与えられた設定で生ずる等電位面は、テオ
ドル・レーマン（Theodore Lehman）の定理に
従つて既知の方法で計算することができる。円錐
部分の長さと部分的球面部分の半径は電界の電気
力線の何等かの集中を避けるように定められる。

本発明のさらに他の特徴によれば、キヤツプの
円筒部分は長さ方向に延びた複数個のスリツトに
より分離された長さ方向に延びたたわみ性の同じ
寸法の複数個の部材で形成される。このようなた
わみ性の部材は、キヤツプがガラス管の内表面上
の金属層と緊密に接触して置かれうるような弾性
と大きさを持つように形成される。金属層と金属
キヤツプから成る内部電極の外方の端は本質的に
連続した曲面をつくるようにし該曲面内で閉じた
形とする。

本発明の他の特徴によれば、長さ方向に延びた
スリツトは円錐部分の長さの一部にまで及んでい
る。円筒部分と円錐部分のスリツトが該円筒部分
と円錐部分の等間隔の母線をなすようにスリツト
を配置する。

キヤツプの球面部分と円錐部分の内に一様な電
界をうるには、スリツトを比較的狭く、例えば最
大約4.5mmの幅を持つたものとする。スリツトと
長さ方向に延びている部材の形と構造が金属層と
キヤツプの間の緊密な接触を保証するようなもの
である限り、スリツトと部材の数はそれ自体とし
てはとりわけ重要ではない。

キヤツプは、例えば焼なまし処理により高度の
弾性を与えられた金属材を注意して磨いたもので
つくるのが好適である。キヤツプは数十ミリメー
トルの厚さを持つ、内部電極をなす金属層と金属
キヤツプに用いられる金属の種類は当業者には明
白であると信ぜられる。そのような金属はオゾン
に対し耐食性を持たなければならない。そのよう
な金属の例としてはステンレス鋼、アルミニウ
ム、チタンがある。しかしながら、当業者に知ら
れている如く他の金属をも用いうることを了解す
べきである。

本発明の他の目的、特徴および利点は、添付図
面を参照しつつ説明する以下の記載により明らか
になるであろう。

添付図面の第１図は、先行技術のオゾン発生器
の長さ方向の断面略図である。

第２図は、本発明のオゾン発生器の一実施態様
とその内部電極の形を示す長さ方向の略断面図で
ある。

第３図は、第２図の内部電極の一部をなすキヤ
ツプの拡大透視図である。

添付図面の第１図について先行技術の管型オゾ
ン発生装置を以下に説明する。具体的に云うと第
１図には高電圧内部電極が示されている。該内部
電極は、例えばガラスでつくられた閉端２と開端
３を持つ誘電体管１と、例えば金属被覆層である
管の内表面の大部分を覆う導電性被覆層５とを含
む。外部電極は、誘電体管１を共軸に囲む金属管
６の形を持つ。外部電極管６の内表面と誘電体管
１の外表面の間の空間は放電間隙７をなし、この
間隙を通して空気あるいは酸素が循環させられ
る。内部の金属被覆層５はブラシ装置８により高
電圧AC電源の一つの端子に接続され、他の電極
６は接地される。すなわち、よく知られているよ
うに高電圧AC電源の他の端子に接続されてい
る。

しかしながら、上記先行技術の配置において
は、電界の力線は被覆層５の外側の端すなわち第
１図では被覆層の右方の端に集中する傾向があ
る。従つて、外部電極と内部電極の間の電位差が
増加するとき、被覆層５の外端とそれに対面する
外部電極６の端部分の間にスプリアス放電または
スプリアス火花が放射されるような電圧に達す
る。

これに対し、本発明においては、内部電極の形
および内部電極を高電圧AC電源に接続する様式
が、金属被覆層の外端とそれに対面する外部電極
の部分の間にスプリアス放電または火花の放射が
実質的に起らないようなものになつている、ある
いは少くともそのような火花放電が起こる最小電
圧が可成り高くなるようになつている。

詳細に云えば、第２図に示す如く本発明のオゾ
ン発生装置は、すべての点で第１図に示されたも
のと同じ、すなわち先行技術で普通の金属管１５
を含む外部電極の形を持つ。しかしながら、内部
電極の形は本発明に依る独特な形につくられてい
る。さらに、外部電極１５内にそれと共軸に置か
れた例えばガラス管である誘電体管９が備えられ
ている。ガラス管９は閉端１０と開端１１を持
つ。導体層１２はガラス管９の内表面の大部分を
被覆している。外部電極１５の内表面とガラス管
９の外表面の間の環状の空間は放電間隙１６を形
成している。

本発明に従つて、内部電極はまた例えば金属の
導体キヤツプ１３を持つ。該キヤツプは金属層１
２と電気的に接触し、凹んだ内面を持ち、該誘電
体管９の内面に対面している。キヤツプ１３の外
方の最先端部分の中心はコネクタ１４により高電
圧AC電源（図示されていない）の端子に接続さ
れている。外部電極すなわち接地電極１５は接地
されている、すなわち高電圧AC電源の他の端子
に既知の方法で接続されている。

添付図面の第３図に示されている如く、キヤツ
プ１３は金属層１２の内表面と緊密に電気的に接
触する外表面を持つ円筒部分１７を含む。円筒部
分１７は継目１９において部分的円錐すなわち平
頂円錐部分２０に接続し連結されている。該平頂
円錐部分は部分的球面部分１８と接触し連結され
ている。円錐部分２０と円筒部分１７の継目１９
は丸くして電界の電界力線の集中を避けるように
してある。

好適には、キヤツプ１３または少くともその円
筒部分をたわみ性にする、すなわち弾性を持つよ
うにつくつて、金属層１２内に挿入し引出すこと
ができ、しかも両者間に緊密な電気的接触が維持
されるようにする、さらに、円筒部分１７と円錐
部分２０の全長を、各母線に沿つて延びた複数個
のスリツトにより分割する。この分割により同じ
大きさの複数個の長さ方向に延びたたわみ性の薄
片すなわち部材２１が形成される。部材２１の数
と配置自体は本発明の構成要件をなすものではな
いが、特定のオゾン発生装置と適用される電界の
関数として一般に定められるべきものである。

部分的球面部分１８の中央の部分はコネクタ１
４を接続する適当な手段２２を持つ。

キヤツプ１３の形は、オゾン発生器の内部電極
と外部電極の間に電圧が印加されたとき、前記配
置に応じて生ずる等電位面に実質的に相応するよ
うに設計される。

前記の構造を備えることにより、内部電極の外
方端部とこれに対面する外部電極の端部すなわち
領域の間に火花放電が実質的に生じない形の内部
電極を持つたオゾン発生器を得ることができる。
事実において、本発明による内部の形を持つオゾ
ン発生装置では、印加電圧が理論上の最大値に実
質的に近い場合にも、アーク放電の発生がない。
この事実は一般的に、本発明による内部電極の形
が内部電極構造物の端部が粗面または間隙を持た
ずそれにより何等かの電荷の堆積が防止される事
実によるものであると信じられる。

本発明の他の有利な一特徴点は、誘電体管の内
面上の金属層を高電圧AC電源と接続するに従来
は必要であり、普通用いられるブラシ接点構造を
なくした点にある。すなわち本発明によれば、キ
ヤツプ１３の先端部分の中心を単に直接に高電圧
AC電源に接続することができ、それにより従来
技術では必要であつたブラシ接点構造は全く避け
ることができた。

本発明のさらに他の有利な一特徴点は、内部電
極構造の外方の端において電界が従来技術の配置
よりもより均一により能率的に効果的に分布され
ているが故に、誘電体管の外方の端の波状部分４
を省き、誘電体管の絶縁部分の長さを短くするこ
とができたことにある。すなわち、添付図面の第
１図と第２図を比較すると明白な如く、本発明に
よる誘電体管９は、従来技術の装置を用いる場合
に一般に必要な波状部分４を持つ必要はない。さ
らに本発明によれば、誘電体管９の長さを短くす
ることができる。例えば、本発明のオゾン発生装
置の一実施態様では誘電体管の長さを18cmから９
cmに短縮させることができた。

本発明の諸特徴と諸利点は、本発明の一実施態
様を記載する以下の実施例により、より明白にな
るであろう。この実施例は本発明の例示を企図し
たものに過ぎず、本発明の範囲を決して制限する
ものではないことを了解すべきである。

実施例 ７個のオゾン発生装置から成る系を用いた。す
べての７個の装置の接地されたすなわち外部電極
の形は同じもので普通のものであつた。装置のう
ち５個は普通の形の内部電極を持ち、残りの２個
の装置は本発明による形の内部電極を持つたもの
であつた。

具体的に云うと、本発明による内部電極では、
円筒形誘電体ガラス管９はそれぞれ外直径74.2
mm、厚さ1.6mmのものであつた。端１０は閉じら
れ端１１は開かれていた。管９の内面の層は、ア
ルミニウム層であつた。キヤツプ１３はステンレ
ス鋼製であり、その部分的球面部分の直径は50.8
mm、円錐部分は長さ4.2mmであり、平頂円錐部分
の大きい方の底面の直径は73.6mm、円筒部分の長
さは40mmであつた。各３mm幅の21個の等しいスリ
ツトが円筒部分の全長および円錐部分の長さの2/
３を通して設けれていた。

５個の従来装置、２個の本発明の装置を含むす
べての装置に毎秒50サイクルの実効値14KVのAC
電圧を印加し、漸次24KVに増加させた。５個の
従来装置の各々で約16KVより放電すなわち火花
が起つた。しかしながら本発明による２個の電極
では、ピーク電圧40.8KVに相当する実効値24KV
の電圧においても、そのような放電すなわち火花
は起らなかつた。

本発明をその一好適実施態様に従つて記載し解
説してきたが、具体的に記載され例示された特徴
点に本発明の範囲内において種々変法を行いうる
ことは明白であろう。

【図面の簡単な説明】

添付図面の第１図は、先行技術のオゾン発生器
の長さ方向の断面略図である。第２図は、本発明
のオゾン発生器の一実施態様とその内部電極の形
を示す長さ方向の断面略図である。第３図は、第
２図の内部電極の一部をなすキヤツプの拡大透視
図である。 １……誘電体管、４……波状部分、５……導電
性被覆層、６……外部電極管、８……ブラシ装
置、９……誘電体管、１２……導体層、１３……
導体キヤツプ、１４……コネクタ、１５……外部
電極、１６……放電間隙、１７……円筒部分、１
８……部分的球面部分、１９……継目、２０……
部分的円錐部分、２１……たわみ性部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高電圧AC電源の第一の端子に接続するよう
   に適応される管状の外部電極と、該管状の外部電
   極の内側に、間を隔てて放電間隙を形成するよう
   に配置された誘電体管と、前記高電圧AC電源の
   第二の端子に接続するように適応される前記誘電
   体管の内表面上の内部電極とより成り、内部電極
   と外部電極の間に電圧が印加されたとき、放電間
   隙を通つて循環する含酸素気体をオゾンに変化さ
   せる型の無声放電オゾン発生装置に用いられる内
   部電極において、該内部電極が、前記誘電体管の
   内表面の大部分を被覆する状態に形成された導電
   性層と、部分的球面部分およびその部分から延び
   ている円錐部分を持ち、前記誘電体管の開口端近
   傍で前記誘電層と接触状に配置される導電性キヤ
   ツプとより成り、該キヤツプの部分的球面部分
   は、前記誘電体管の内部に向かつて凹んだ実質的
   に連続する密な表面を持ち、円錐部分には、その
   部分から延びた円筒部分が形成されると共に、該
   円筒部分は複数個の長さ方向のスリツトにより分
   離されて、前記導電性層と緊密に電気的に接触し
   得るたわみ性の複数個の部材に形成された上記内
   部電極。 ２ 前記円筒部分と前記円錐部分との間の継目の
   外部領域が丸くされ、該領域における電気力線の
   集中が減少されている特許請求の範囲第１項記載
   の内部電極。 ３ 前記スリツトが、前記円錐部分の一部にまで
   長さ方向に延びている特許請求の範囲第１項記載
   の内部電極。 ４ 前記キヤツプの形が、内部電極を無声放電オ
   ゾン発生装置に用いたとき、前記外部電極と前記
   内部電極の間に生ずる等電位面の形に実質的に相
   応するものである特許請求の範囲第１項記載の内
   部電極。