WO2007108142A1

WO2007108142A1 - オゾン発生装置

Info

Publication number: WO2007108142A1
Application number: PCT/JP2006/311520
Authority: WO
Inventors: Masaki Kuzumoto; Noboru Wada; Hajime Nakatani; Takeki Ozawa; Hiroyuki Igehara
Original assignee: Mitsubishi Electric Corporation
Priority date: 2006-03-17
Filing date: 2006-06-08
Publication date: 2007-09-27
Also published as: JPWO2007108142A1

Abstract

【課題】　環状放電間隙の間隙長を高精度に規定することにより、高濃度のオゾンを高効率に発生でき、さらに組立作業を短時間で行なうことのできるオゾン発生装置を提案する。【解決手段】筒状の第１電極と、この第１電極の内周側に配置された筒状の第２電極とを備え、前記第１電極と前記第２電極を、共通の中心軸線の周りに互いに同心状に配置し、前記第１電極と前記第２電極の間に、前記中心軸線に沿って延びる環状放電間隙を形成したオゾン発生装置であって、さらに、前記環状放電間隙に配置されたスペーサワイヤを備え、このスペーサワイヤは、前記環状放電間隙の中心軸線方向のほぼ全長に亘って延びていて、前記環状放電間隙の径方向における間隙長を規定する。

Description

明細書

オゾン発生装置

技術分野

[0001] この発明は、水処理設備等に利用されるオゾン化ガスを工業的に生成するオゾン発生装置に関するものである。

背景技術

[0002] オゾンィ匕ガスは、脱臭、殺菌作用があり、水処理設備等に使用されている。オゾンを工業的に生成する方法としては、酸素または酸素を含む原料ガスを微小間隙に流通し、この微小間隙に電界をカ卩えて無声放電を発生させることによりオゾン化ガスを生成する方法が一般的である。

[0003] 従来のオゾン発生装置として、例えば特開平 4一 214003号公報に開示されたものが知られている。この従来のオゾン発生装置のオゾン発生セルを図 17A、図 17Bに示す。図 17Aは、この従来のオゾン発生セルの横断面図、図 17Bは図 17Aの A—A 線による縦断面図である。この従来のオゾン発生セルは、接地電極 1と、分割された 2 つの高圧電極 2A、 2Bを有する。

[0004] 接地電極 1は、金属筒で構成される。 2つの高圧電極 2A、 2Bは、両端を封止された金属筒で構成され、それぞれ接地電極 1の内周側に同心状に配置され、各高圧電極 2A、 2Bの外周面と接地電極 1の内周面との間に、環状放電間隙 3が形成される。この環状放電間隙 3は、同心状に配置された接地電極 1と高圧電極 2A、 2Aとの間に、それらに共通な中心軸線を取り囲むように形成される。 2つの高圧電極 2A、 2 Bは中心軸線の延長方向に、互いに間隔をおいて並べて配置され、各高圧電極 2A 、 2Bの外表面には、誘電体層の絶縁皮膜 2aが被着される。

[0005] 各高圧電極 2A、 2Bは、複数のばね部材 4を用いて接地電極 1の内周側の中心部に保持される。複数のばね部材 4は、各高圧電極 2A、 2Bの両端部外周の 3箇所に等間隔で配置され、放電間隙 3の径方向における間隙長を規定する役割を果たしている。各高圧電極 2A、 2Bは、スリーブ 5内に挿入されたコンタクトピン 6により、互いに電気的に接続される。 [0006] この従来のオゾン発生セルは、絶縁皮膜 2aが被着された各高圧電極 2A、 2Bの端部外周の三箇所に、 3つのばね部材 4を等間隔に配置して、各高圧電極 2A、 2Bを接地電極 1の内周側に挿入し、各高圧電極 2A、 2Bの絶縁皮膜 2aと接地電極 1の内周面との間に、環状放電間隙 3を形成する状態に組み立てられる。環状放電間隙 3 の一端から乾燥された酸素または酸素を含む原料ガスを放電間隙 3に所定の流量で貫流させ、各高圧電極 2A、 2Bと接地電極 1の間に所定の交流電圧を印加して無声放電させることにより、連続的にオゾンィ匕ガスを生成することができる。

[0007] 無声放電によりオゾン化ガスを生成するオゾン発生セルでは、ガスを流通させる放電間隙を均等な狭い間隙長にすることが放電効率を高める重要なポイントである。従来のオゾン発生セルでは、図 17A、図 17Bに示すように、各高圧電極 2A、 2Bに被着された絶縁皮膜 2aの両端部において、その外周面に沿って、薄い金属板を二つ折りにした 3個のばね部材 4が等間隔に配置される。この構成では、各高圧電極 2A、 2Bの絶縁皮膜 2aの表面に、その接線方向に配置したばね部材 4は、単純な板ばねであり、厚さ、巾を一定にすることにより正確なばね力が与えられ、放電間隙 3の間隙長を一定に維持しょうとしている。また、分割管タイプの 2つの高圧電極 2A、 2Bの合計の長さにほぼ等しい長さを有する単管タイプの高圧電極を用いると、放電間隙 3の間隙長を均一に保持することが困難となるため、分割管タイプの 2つの高圧電極 2A 、 2Bを用レ、、放電間隙 3の間隙長の精度を保持する工夫をしている。

[0008] ばね部材 4は絶縁皮膜 2aが被着された各高圧電極 2A、 2Bの表面の所定位置に固定され、接地電極 1の内周に挿入して組み立てられる力ばね部材 4を各高圧電極 2A、 2Bに固定するのに、両面接着テープまたは接着剤にて固定する方法が用いられ、接地電極 1の端部の内周は、高圧電極 2A、 2Bの揷入が容易になるように面取りした形状に加工され、ばね部材 4が装着された各高圧電極 2A、 2Bを接地電極 1の内周に揷入して組み立てられる。

[0009] 特許文献 1 :特開平 4一 214003号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0010] 従来のオゾン発生セルのように分割管タイプの 2つの高圧電極 2A、 2Bを使用すれば、放電間隙 3の間隙長の精度は、ある程度確保できるが、コスト高となる問題がある。図 18A、図 18Bに示すように、コスト低減のため、分割管タイプの 2つの高圧電極 2 A、 2Bに代わって、 2つの高圧電極 2A、 2Bの合計長さにほぼ等しい長さを有する単管タイプの高圧電極 2を使用するオゾン発生セルでは、接地電極 1または高圧電極 2 に、その取り付けに伴なう曲がりが存在し、また自重によって曲がりが生じるため、図 1 8A、図 18Bに示すように放電間隙 3の間隙長力各電極 1、 2の中心線の延長方向に変化する。図 18Aは、単管タイプの長い高圧電極 2を用いたオゾン発生セルの横断面図、図 18Bはその縦断面図である。高圧電極 2の両端部の外周には、スぺーサ 4A、 4Bが配置される。

[0011] この図 18A、図 18Bに示されたオゾン発生セルのオゾン発生特性を図 19に示す。

図 19において、横軸は放電電力 [W]をガス流量 [L/min]で除した、いわゆる特性エネルギー密度（Specific Energy Density)を示し、縦軸はオゾン濃度（g/Nm³)である。なお、 Nm³は標準状態での体積を表わす。図中実線は理論設計値を表わす曲線、記号國は実験値を示す。図 19から明らかなように理論設計値に対して、得られるォゾン発生効率が低ぐ特に高濃度領域において性能の低下が顕著であることが解る

[0012] 図 20Aは、接地電極 1と高圧電極 2とが偏芯している場合を例示している。偏芯とは、中心がずれていることを意味する。図 20Aでは、接地電極 1に対して、高圧電極 2が下方向に偏芯量 sだけ偏芯し、高圧電極 2の上側における放電間隙 3の間隙長が（d + s)、高圧電極 2の下側における放電間隙 3の間隙長が（d— s)となった場合を例示している。接地電極 1と、高圧電極 2とが偏芯している場合のオゾン発生特性を解析した結果を図 20Bに示す。図 20Bにおいて、横軸は偏芯量 sを示し、縦軸はォゾン濃度を示す。図 20Bは、放電間隙 3の径方向における間隙長 dが、それぞれ 0. 2 ( mm) , 0. 3 (mm)、 0. 4 (mm)である場合の特性を示している。

[0013] 図 20Bを参照すると、理想状態 (偏芯量 s = 0)では放電間隙 3の間隙長 dが短くなるほどオゾン濃度は高くなることが解る。一方、放電間隙 3の間隙長 dが短くなるほど、オゾン発生特性に与える偏芯量 sの影響も大きくなり、例えば δ >0. 05 (mm)の領域では、放電間隙 3の間隙長 dが 0. 2 (mm)の場合よりも、間隙長 dが 0. 3 (mm)の場合の方が、オゾン発生特性が良くなることが解る。したがって放電間隙 3の間隙長 dが小さくなればなる程、放電間隙 3の間隙長 dの精度を高く保持する必要があると言える。図 18Aに示すように、放電間隙 3の間隙長が各電極 1、 2の中心軸線の延長方向に変化している場合には、放電間隙 3の偏芯量 sが、その中心軸線に沿って変化しているので、図 20Bの特性を考慮する必要がある。

[0014] 偏芯量 sが存在する場合のオゾン発生特性については、既に、 2005年の電気学会論文誌 Aの 125卷 12号の 1011〜 1016ページに掲載された「オゾン発生特性に与える放電ギャップ長ばらつきの影響」と題する論文で紹介され、発明者らによって定量化されている。偏芯量 sが存在する場合、放電間隙 3の間隙長 dに変化が生じ、間隙長 dが小さい部分のガス流量が低下することにより、局所的にその部分のオゾン濃度が高くなり、効率の低下を招く。以下、もう少し詳しく説明する。

[0015] 放電間隙 3を流れるガス流量 Qは、次の式（1)で与えられる。

Q= ( π X D X d³) /(12 X μ X L) Δ Ρ· · · (1)

ここで、 Dは接地電極 1の内周の直径、 dは放電間隙 3の間隙長、 μは粘性係数、 L は管長さ、 Δ Ρは出入り口間の圧力差を示す。また、流路の断面積 Sは次の式 (2)となる。

S= 7T {(D+2d)²— D²}— (2)

式（2)において、 D》dとすれば、次の式（3)が得られる。

3=4 π ϋ Χ ά· · · (3)

したがって、 Dが一定の場合、 S ocdであるため、

Q∞ ( π X D X d³)∞S³- - - (4)

となる。すなわち放電間隙 3の間隙長 dが小さい部分では、ガスの流れが悪くなる。その影響は、 d³もしくは S³に比例して現われる。したがって僅かな放電間隙 3の間隙長 dの分布が、ガスの流れに大きな影響を与えることになる。このため、特に図 18Aに示したような、各電極 1、 2の中心軸線の延長方向における放電間隙 3の間隙長の変化を解消することが、オゾン発生効率を維持するために重要であると言える。

[0016] 以上のように、図 17A、図 17Bに示す従来のオゾン発生セルは、各高圧電極 2A、 2Bと接地電極 1の間の放電間隙 3に、 3つのばね部材 4を周方向に配置することにより、高圧電極 2A、 2Bと接地電極 1との同心性を確保する構成であるが、高圧電極 2 A、 2Bの中心軸線の延長方向には、ばね部材 4は数箇所にしか揷入できないため、高圧電極 2A、 2Bの自重を補償して均一な間隙長の放電間隙 3を確保することは困難であった。また、ばね部材 4は平板状であり、両面接着テープ等で高圧電極 2A、 2 Bの外周に接着されるので、組み立てには煩雑な作業が必要となり、長時間の作業となる。さらに、高圧電極 2A、 2Bの外周の接線方向に装着された 3個のばね部材 4は、その端部の外接円が接地電極 1の内径よりも大きぐ接地電極 1の内径部に円滑に挿入するための対策も必要であり、煩雑な作業となり、作業時間も長くなるという問題点があった。

[0017] さらに、オゾン発生セルの組み立てに長時間を要するので、このオゾン発生セルを複数組み立てたオゾン発生装置を定期的に点検するメンテナンス作業時にも、分解、点検、再組み立てに時間を要し、このときの作業時間も長くなり、点検コストも高くなる。もちろん高圧電極 2A、 2Bの中心軸線の延長方向に均一な放電間隙長を形成することは困難であり、高いオゾン発生効率を維持することができなかった。さらにコスト削減のために、単管タイプの長い高圧電極 2を使用する場合には、この高圧電極 2の中心軸線の延長方向において放電間隙 3の間隙長を一定に維持することが困難で、オゾン発生効率が低下するという極めて深刻な課題があった。

[0018] この発明は、上記問題点を改善するためになされたものであり、この発明の目的は、環状放電間隙の間隙長をほぼ均一にでき、オゾン発生効率の高いオゾン発生装置を提供することである。

課題を解決するための手段

[0019] この発明の第 1の観点によるオゾン発生装置は、筒状の第 1電極と、筒状の第 2電極とを備え、前記第 1電極と前記第 2電極を、共通の中心軸線の周りに互いに同心状に配置し、前記第 1電極と前記第 2電極の間に、前記中心軸線に沿って延びる環状放電間隙を形成したオゾン発生装置であって、さらに、前記環状放電間隙に配置されたスぺーサワイヤを備え、このスぺーサワイヤは、前記環状放電間隙の前記中心軸線方向のほぼ全長に亘って延びてレ、て、前記環状放電間隙の径方向における間隙長を規定することを特徴とする。 [0020] この発明の第 2の観点によるオゾン発生装置は、筒状の第 1電極と、筒状の第 2電極とを備え、前記第 1電極と前記第 2電極は、共通の中心軸線の周りに互いに同心状に配置され、それらの間に環状放電間隙を形成し、この環状放電間隙に無声放電を発生することにより、前記環状放電間隙を通過する原料ガスをオゾン化ガスに変換するオゾン発生装置であって、さらに前記環状放電間隙に配置されたスぺーサワイャを備え、このスぺーサワイヤは、前記環状放電間隙の前記中心軸線方向の 80% 以上の範囲に亘りに延びていて、前記環状放電間隙の径方向における間隙長を規定することを特徴とする。

[0021] この発明の第 3の観点によるオゾン発生装置は、オゾンセル構造体を備えたオゾン発生装置であって、前記オゾンセル構造体は、相対向する一対の端板と、この一対の端板の間に配置された複数のオゾン発生セルを含み、前記各オゾン発生セルは、前記一対の端板の間に配置された筒状の第 1電極と、この第 1電極の内周側に配置された筒状の第 2電極とを有し、前記第 1電極と前記第 2電極は、共通の中心軸線の周りに互いに同心状に配置され、それらの間に、前記中心軸線に沿って延びる環状放電間隙を形成しており、また、前記各オゾン発生セルは、前記環状放電間隙に配置されたスぺーサワイヤを有し、このスぺーサワイヤは、前記環状放電間隙の前記中心軸線方向のほぼ全長に亘つて延びていて、前記環状放電間隙の径方向における間隙長を規定することを特徴とする。

[0022] この発明の第 4の観点によるオゾン発生装置は、金属筒で構成された第 1電極と、絶縁筒の周面に導電層を形成した第 2電極とを備え、前記第 1電極の金属筒の中心軸線を中心として、前記金属筒の内周側に前記第 2電極の絶縁筒を配置し、前記金属筒と絶縁筒の間に、環状放電間隙を形成したオゾン発生装置であって、前記金属筒の内周面と前記絶縁筒の外周面の何れか一方にスぺーサ部分を有し、このスぺーサ部分は、前記環状放電間隙の前記中心軸線方向のほぼ全範囲において、前記環状放電間隙の径方向における間隙長を規定することを特徴とする。

発明の効果

[0023] この発明の第 1の観点によるオゾン発生装置は、環状放電間隙に配置されたスぺーサワイヤを備え、このスぺーサワイヤは、環状放電間隙の中心軸線方向のほぼ全長に亘つて延びていて、環状放電間隙の径方向における間隙長を規定するので、環状放電間隙の間隙長をその延長長さの全域でほぼ均一にでき、オゾン発生効率の高レ、オゾン発生装置を得ることができる。

[0024] また、この発明の第 2の観点によるオゾン発生装置は、環状放電間隙に配置されたスぺーサワイヤを備え、このスぺーサワイヤは、環状放電間隙の中心軸線方向の 80

%以上の範囲に亘りに延びていて、環状放電間隙の径方向における間隙長を規定するので、環状放電間隙の間隙長をその延長長さの全域でほぼ均一にでき、オゾン発生効率の高いオゾン発生装置を得ることができる。

[0025] また、この発明の第 3の観点によるオゾン発生装置では、各オゾン発生セルは、環状放電間隙に配置されたスぺーサワイヤを有し、このスぺーサワイヤは、環状放電間隙の中心軸線方向のほぼ全長に亘って延びてレ、て、環状放電間隙の径方向における間隙長を規定するので、各オゾン発生セルの環状放電間隙の間隙長をその延長長さの全域でほぼ均一にでき、オゾン発生効率の高いオゾン発生装置を得ることができる。

[0026] また、この発明の第 4の観点によるオゾン発生装置は、第 1電極の金属筒の内周面と、第 2電極の絶縁筒の外周面の何れか一方にスぺーサ部分を有し、このスぺーサ部分は、環状放電間隙の中心軸線方向のほぼ全範囲において、環状放電間隙の径方向における間隙長を規定するので、環状放電間隙の間隙長をその延長長さの全域でほぼ均一にでき、オゾン発生効率の高いオゾン発生装置を得ることができる。発明を実施するための最良の形態

[0027] 以下この発明のいくつかの実施の形態について、図面を参照して説明する。

[0028] 実施の形態 1.

図 1は、この発明によるオゾン発生装置の実施の形態 1の全体の構成を示す断面図である。この実施の形態 1のオゾン発生装置 100は、外部タンク 101を有し、この外部タンク 101の内部に、オゾンセル構造体 110を有する。このオゾンセル構造体 110 は、外部タンク 101の内部の中央部に配置される。このオゾンセル構造体 110の左側には原料ガス室 102が、またその右側にはオゾン化ガス室 103がそれぞれ形成される。 [0029] 外部タンク 101の外部には、原料ガス供給部 104と、オゾン化ガス取出部 105と、高圧電圧供給部 106と、冷却水ヘッダ 107とが設けられる。原料ガス供給部 104は、外部タンク 101の内部の原料ガス室 102に連通しており、この原料ガス供給部 104から、原料ガス、例えば酸素ガスまたは酸素を含む酸素含有ガスが供給される。オゾン化ガス取出部 105は、外部タンク 101の内部のオゾン化ガス室 103に連通しており、このオゾンィ匕ガス取出部 105から、生成したオゾンィ匕ガスを取出す。高圧電圧供給部 106は、外部タンク 101の外部に設置される交流高圧電源 108に接続され、この交流高圧電源 108からの交流高圧電圧をオゾンセル構造体 110に供給する。冷却水ヘッダ 107は、オゾンセル構造体 110に冷却水を供給し、オゾンセル構造体 110を冷却する。

[0030] オゾンセル構造体 110は、一対の金属端板 111、 112と、複数のオゾン発生セル 1 20を含む。オゾン構造体 110と原料ガス室 102とを区分する金属端板 111と、オゾン構造体 110とオゾンィ匕ガス室 102とを区分する金属端板 112とが相対向して配置される。これらの金属端板 111、 112は、互いに平行に配置され、それらの間に複数のオゾン発生セル 120が配置される。各オゾン発生セル 120は、それぞれ原料ガス室 1 02から原料ガスの供給を受け、この原料ガスをオゾン化してオゾン化ガスを生成し、オゾン化ガス室 103に供給する。

[0031] 図 2Aは、 1つのオゾン発生セル 120を示す横断面図であり、図 2Bは、その縦断面図である。複数のオゾン発生セル 120のそれぞれ力図 2A、図 2Bに示すように構成される。

[0032] 実施の形態 1におけるオゾン発生セル 120は、接地電極 10と、高圧電極 20と、それらの間の環状放電間隙 30を規定するスぺーサ組立 40を有する。接地電極 10は、金属筒 11で構成され、この金属筒 11は、第 1電極を構成する。この金属筒 11の周りには、冷却水溜め 13が形成される。金属筒 11は、例えば金属により円筒形に構成され、一対の金属端板 111、 112を、それらに直交する方向に貫通するようにして、その両端が金属端板 111、 112に溶接などで固定される。冷却水溜め 13は、金属筒 1 1の外周に、金属筒 11を取り囲むようにして、金属端板 111、 112の間に形成される。この冷却水溜め 13は、冷却水用ヘッダ 107に連通し、この冷却水用ヘッダ 107から冷却水 14の供給を受ける。この冷却水 14は、金属端板 111、 112および金属筒 1 1を冷却する。

[0033] 金属端板 111、 112および金属筒 11は、冷却水 14により、腐食しないように、例えばステンレスで作られる。金属端板 111、 112は、外部タンク 101に取り付けられ、この外部タンク 101を通じて電気的に接地電位となる。金属筒 11も、その両端が金属端板 111、 112に固定されるので、電気的に接地電位となる。

[0034] 高圧電極 20は、絶縁筒 21と、導電層 22と、高圧供給回路 23を有する。絶縁筒 21 は、例えば円筒状のガラス管であり、このガラス管の左端部は開放され、その右端部は半球状の閉鎖端部 21aとされている。閉鎖端部 21aは、絶縁筒 21の内部でガスが流通するのを阻止する。導電層 22は、絶縁筒 21の内周面の前記閉鎖端部 21aを除く全面に被着される。これらの絶縁筒 21と導電層 22は、第 2電極を構成する。高圧供給回路 23は、高圧ヒューズ 24と、高圧給電線 25を有する。高圧ヒューズ 24は、高圧電圧供給部 106に接続され、この高圧電圧供給部 106から交流高圧電圧の供給を受ける。高圧給電線 25は、この高圧ヒューズ 24と導電層 22とを接続し、高圧ヒユーズ 24を通過した交流高圧電圧を導電層 22に供給する。

[0035] 高圧電極 20の絶縁筒 21は、接地電極 10の金属筒 11の内周側の中心部に、この金属筒 11と同心状に配置される。図 2Aにおける中心軸線 C Cは、金属筒 11と絶縁筒 21に共通な中心軸線である。高圧電極 20は、単管タイプの高圧電極であり、高圧電極 20の絶縁筒 21は、金属端板 111、 112の間隔よりも長レ、。具体的には、絶縁筒 21の開放された左端部は、金属端板 111を貫通して、原料ガス室 102へ突出している。絶縁筒 21の閉鎖端部 21aは、金属端板 112とほぼ一致する位置まで延びている。

[0036] 接地電極 10の金属筒 11と、高圧電極 20の絶縁筒 21との間に、環状放電間隙 30 が形成される。この環状放電間隙 30は、金属筒 11の内周面と絶縁筒 21の外周面との間に、中心軸線 C_Cの周りに形成される。この環状放電間隙 30の径方向、すなわち中心軸線 C _ Cを中心とする径方向における間隙長を dとする。この間隙長 dは、中心軸線 C_Cに垂直な平面における金属筒 11の内周面と、絶縁筒 21の外周面との間隔である。この間隙長 dは、例えば 1. 0 (mm)以下の微小間隙とされる。この放電間隙 30は、また、中心軸線 C _ Cに沿つて延びており、この中心軸線 C _ C方向における環状放電間隙 30の長さを Lgとする。環状放電間隙 30は、中心軸線 C— C方向の両端に、開口部 31、 32を有する。長さ Lgは、開口部 31と開口部 32との間の寸法であり、これは金属端板 111、 112の間隔とほぼ等しい。

[0037] 環状放電間隙 30の一方の開口部 31は、金属端板 111の内周に位置している。この開口部 31は原料ガス室 102に連通しており、原料ガス室 102からの原料ガスが、この開口部 31から環状放電間隙 30に供給される。他方の開口部 32は、金属端板 1 12の内周に位置している。この開口部 32は、オゾン化ガス室 103に連通しており、環状放電間隙 30において、オゾン化されたオゾン化ガスがオゾンィ匕室 103に供給される。高圧電極 20の導電層 22と、接地電極 10の金属筒 11との間に、交流高圧電圧が印加され、環状放電間隙 30において無声放電が発生する。原料ガスに含まれる酸素ガスは、この無声放電によりオゾン化される。

[0038] スぺーサ組立 40は、複数のスぺーサワイヤ 41と、 1つのスぺーサ留め具 43を有する。図 2Cは、このスぺーサ組立 40の説明図である。複数のスぺーサワイヤ 41は、それぞれ環状放電間隙 30に配置され、放電間隙 3の間隙長 dを規定する。複数のスぺーサワイヤ 41は、互いに同一の外径 φを有する断面が円形の線材で構成される。このスぺーサワイヤ 41の外径 φは、放電間隙 30の間隙長 dよりも僅かに小さい寸法とし、各スぺーサワイヤ 41は、金属筒 11の内周面と、絶縁筒 21の外周面との両方に接触する。言い換えれば、金属筒 11の内周面と絶縁筒 21の外周面との間に、各スぺーサワイヤ 41が挟み込まれる結果、環状放電間隙 30の間隙長 dが、このスぺーサヮィャ 41により規定される。

[0039] 各スぺーサワイヤ 41の外径 φは、設定する間隙長 dに応じて、この間隙長 dよりも僅力に小さい寸法とするが、具体的には、次の式（5)を満足する範囲に設定するのが実用的である。

1. 05 φ < ( φ ee- φ he) 2=d< l . 2 · · · (5)

ここで、 ci> eeは接地電極 10の金属筒 11の内周面の直径、 φ heは高圧電極 20の絶縁筒 21の外周面の直径を表わす。各スぺーサワイヤ 41の外径 (ί>力式（5)の範囲よりも大きいと、高圧電極 20を接地電極 10に挿入できない結果になり、またその外径 Φが、式（5)の範囲よりも小さいと、環状放電間隙 30の間隙長 dの誤差が大きくなり過ぎるため、式（5)式に示すように、外径 φの最適値が存在する。

[0040] 環状放電間隙 30の間隙長 dは、 1. 0 (mm)以下であり、具体的には、例えば 0. 2 ( mm) , 0. 3 (mm)、または 0. 4 (mm)に設定される力 0. 1 (mm)以下の他の値にすることもできる。実施の形態 1では、間隙長 dが、例えば 0. 2 (mm)に設定され、各スぺーサワイヤ 41の外径 φは、式（5)に従って、 d/1. 05力ら dZl. 2の範囲とされる。

[0041] 複数のスぺーサワイヤ 41は、中心軸線 C Cの周りに、互いに等しい角度間隔で、中心軸線 C Cとほぼ平行に連続して延びるように、環状放電間隙 30に配置される。具体的には、例えば 4本のスぺーサワイヤ 41が、中心軸線 C— Cの周りに、互いに 90度の角度間隔で、中心軸線 C Cとほぼ平行に延びるように配置される。各スぺーサワイヤ 41の中心軸線 C— Cに沿った長さを Lsとすると、この長さ Lsは、環状放電間隙 30の中心軸線 C— C方向の長さ Lgよりも少し長ぐ Ls >Lgとされる。この結果、各スぺーサワイヤ 41は、環状放電間隙 30の中心軸線 C— C方向の長さ Lgの全長に亘つて延び、環状放電間隙 30の一端の開口部 31から他端の開口部 32まで連続して延びる。各スぺーサワイヤ 41が環状放電間隙 30の中心軸線 C— C方向の長さ Lg の全長に亘つて延びる結果、環状放電間隙 30の間隙長 dは、その中心軸線 C C方向の長さ Lgの全長に亘り、各スぺーサワイヤ 41により、ほぼ均一に規定される。

[0042] なお、各スぺーサワイヤ 41の長さ Lsが、環状放電間隙 30の長さ Lgよりも、少し短くても、環状放電間隙 30の間隙長 dは、環状放電間隙 30の長さ Lgの全長に亘り、ほぼ均一に規定することができる。具体的には、各スぺーサワイヤ 41が、環状放電間隙 30の中心軸線 C— C方向の長さ Lgの 80%以上の範囲に亘り連続して配置されると、環状放電間隙 30の間隙長 dは、環状放電間隙 30の長さ Lgの全長に亘り、ほぼ均一に規定することができる。

[0043] 環状放電間隙 30に複数の、例えば 4本のスぺーサワイヤ 41が、中心軸線 C_C線とほぼ平行に配置される結果、原料ガス室 102からの原料ガスは、各スぺーサワイヤ 41の間において放電間隙 30を、中心軸線 C— Cに沿って通過する。高圧電極 20の導電層 22と、接地電極 10の金属筒 11との間には、高圧供給回路 23から高圧交流電圧が印加され、放電間隙 30では、この高圧交流電圧に基づいて、無声放電が発生する。各スぺーサワイヤ 41の間の放電間隙 30を通過する原料ガスは、放電間隙 3 0に発生する無声放電に基づいてオゾン化され、オゾン化ガスとなる。このオゾンィ匕ガスは、オゾン化ガス室 103に集められ、オゾン化ガス取出部 105から取出され、使用される。放電間隙 30の温度が上昇すると、オゾン発生効率が低下するため、接地電極 10は冷却水 14により水冷されている。絶縁筒 21が電気的に破壊すると、高圧電極 20と接地電極 10の間に過度の電流が集中的に流れる事故が発生するため、高圧ヒューズ 24を挿入して事故を未然に防ぐ構造が取られている。

[0044] スぺーサ留め具 43は、環状板、具体的には、円形の環状板により構成される。このスぺーサ留め具 43の外径は、金属筒 11の内径とほぼ等しぐまたその内径は、絶縁筒 21の半球状の閉鎖端部 21aに嵌り込む寸法とされる。このスぺーサ留め具 43は、絶縁筒 21の半球状の閉鎖端部 21aに嵌り込み、絶縁筒 21により支持される。スぺーサ留め具 43は、複数のスぺーサワイヤ 41と同数のスぺーサ設置穴 44を有する。例えば、 4本のスぺーサワイヤ 41が使用されるときには、 4つのスぺーサ設置穴 44が、互いに等しい角度間隔、具体的には、 90度の角度間隔で、スぺーサ留め具 43に形成される。

[0045] 図 2Cに示すスぺーサ組立 40では、同じ外径 φを持った断面が円形の 2本の線材

42A、 42B力吏用され、この 2本の線材 42A、 42Bにより、 4本のスぺーサワイヤ 41 が形成される。線材 42Aは、 2本のスぺーサワイヤ 41と、それらを繋ぐ連結部分 41a を持つように、折り曲げられる。線材 42Aは、連結部分 41aの両端部で、 2本のスぺーサワイヤ 41が互いに平行するように、ほぼ直角に折り曲げられ、これらの 2本のスぺーサワイヤ 41が、隣接する 2つのスぺーサ設置穴 44に揷入され、保持される。連結部分 4 laの長さは、 P 接するスぺーサ設置穴 44の間隔に等しい。他の線材 42Bも同様に、連結部分 41bの両端部で、 2本のスぺーサワイヤ 41が互いに平行するように直角に折り曲げられ、これらの 2本のスぺーサワイヤ 41が、残る 2つのスぺーサ設置穴 44に揷入され、保持される。このように複数のスぺーサワイヤ 41を、 1つのスぺーサ留め具 43によって高圧電極 20の絶縁筒 21の閉鎖端部 21aに嵌め込み、保持した状態で、高圧電極 20をこのスぺーサ留め具 43を嵌め込んだ端部から、接地電極 10の金属筒 11の内周側に揷入することで、簡単に高圧電極 20を接地電極 10と同心状に設置することができる。

[0046] 実施の形態 1では、各スぺーサワイヤ 41として、金属線、例えばタングステンの表面を白金でコーティングした、いわゆる白金クラッドタングステン線を用いた。白金クラッドタングステンを選定した理由は、比較的安価に入手することができること、白金が高い耐スパッタ性を有すること、タングステンの機械的強度が大きいことによる。ただし、この白金クラッドタングステンに限らず、タングステン、ステンレス、チタン、アルミ二ゥムなどの機械的強度の大きい金属線を用いても良いし、また非金属線を用いることもできる。非金属線としては、例えばテフロン (登録商標）、 EPDMゴム、カブトンからなる線材を使用することができる。

[0047] 特にタングステンまたはチタンを用いた場合、使用している間に、金属の表面が酸化され、酸化タングステンまたは酸化チタンが形成され、それらの触媒効果によりォゾン発生効率が向上することが認められた。また、ステンレスまたはアルミニウムは材料費が極めて安価である特徴がある。使用する材料には一長一短があるが、実施の形態 1では、放電間隙 30に、放電間隙 30の長さ Lgのほぼ全長に亘り、複数のスぺーサワイヤ 41を配置し、放電間隙 30の間隙長 dをほぼ均一に規定することが重要なポイントである。

[0048] 実施の形態 2.

図 3は、この実施の形態 2によるオゾン発生装置で使用されるスぺーサ組立 40Aの説明図である。この実施の形態 2のオゾン発生装置は、実施の形態 1で使用したスぺーサ組立 40に代わり、図 3に示すスぺーサ組立 40Aを使用する力その他は、実施の形態 1と同じに構成される。

[0049] スぺーサ組立 40Aでは、 4本のスぺーサワイヤ 41のそれぞれの一端に保持部分 4 lcが形成される。スぺーサ留め具 43は、図 2Cに示すスぺーサ組立 40におけるスぺーサ留め具 43と同じに構成され、 4つのスぺーサ設置穴 44を有する。 4本のスぺーサワイヤ 41は、接地電極 10と高圧電極 20の中心軸線 C— Cとほぼ平行に延びるようにして、スぺーサ設置穴 44に揷入され、保持部分 41cにより、スぺーサ留め具 43に保持される。保持部分 41cでは、各スぺーサワイヤ 41が径の大きな大径部とされ、スぺーサ留め具 43を半球状の閉鎖端部 21aに嵌め込んだ高圧電極 20が、スぺーサ留め具 43を嵌め込んだ閉鎖端部 21aから、接地電極 10の金属筒 11の内周に揷入されるときに、保持部分 41cにより各スぺーサワイヤ 41が抜け止めされ、オゾン発生セル 120の組立作業が簡単化される。また、保持部分 41cにおいて、各スぺーサワイャ 41をスぺーサ留め具 43に溶接することもでき、この場合にも、同様にオゾン発生セル 120の組立作業が簡単化される。

[0050] 実施の形態 1、 2のオゾン発生装置で使用したオゾン発生セル 120のオゾン発生特性を図 4に示す。図 4の横軸は特性エネルギー密度（Specific Energy Density)、縦軸はオゾン濃度（Ozone Concentration)である。この図 4のおいて、の曲線は、実施の形態 1、 2で使用したオゾン発生セル 120のオゾン発生特性を示し、記号國は、比較のために従来の図 19に示す実験値を再び示している。図 4の令ー令の曲線から明らかなように、実施の形態 1、 2で使用したオゾン発生セルによれば、従来のオゾン発生セルに比較して、特に高濃度領域でオゾン発生特性が改善され、図 19に示した理論設計値をほぼ満足する性能が得られることが明らかになった。

[0051] 実施の形態 1、 2のオゾン発生セル 120でオゾン発生特性が大幅に改善された理由を知るため、接地電極 10の金属筒 11内に、高圧電極 20の絶縁筒 21と、スぺーサ組立 40、 40Aを設置した後に各部の寸法を測定した。その結果を図 5A、図 5Bに示す。図 5Aは横断面図、図 5Bは縦断面図である。分析の結果、接地電極 10の金属筒 11は金属端板 111、 1 12への取り付け時の溶接歪みの影響などを受けて図 5Aに示すように、中心軸線 C— Cの延長方向に曲がりを含んでいることが判明した。

[0052] しかし、実施の形態 1、 2では、環状放電間隙 30の中心軸線 C一 C方向のほぼ全長に亘り、スぺーサワイヤ 41が配置されるため、高圧電極 20の絶縁筒 21 (ガラス管）が、接地電極 10を構成する金属筒 11の曲がりに沿って変形することにより、環状放電間隙 30の全域において高精度な間隙長 dを形成していることが明らかになった。また、実施の形態 1、 2のスぺーサ組立 40、 40Aを使用しても、高圧電極 20を構成する絶縁筒 21 (ガラス管）の幾何的強度が大き過ぎると、例えば絶縁筒 21の直径が大き過ぎる場合、またはその絶縁筒 21の径方向の厚みが大き過ぎる場合には、接地電極 10を構成する金属筒 11の曲がりに沿って絶縁筒 21が変形しないため、充分な効果が出ないことも判明した。

[0053] ここでは、充分な効果を得るための絶縁筒 21 (ガラス管）の条件について考察する。絶縁筒 21 (ガラス管）について、例えば、両端支持、等分布荷重を想定する。長さ L の絶縁筒 21 (ガラス管）の端から距離 Xに位置におけるたわみ δは、次の式 (6)で表わすことができる。

δ = (wL⁴/24EI) X { (x/L) - (2x/L³) + (x/L⁴) } · · · (6)

ただし、 w:等分布荷重 (両端支持の反力を Rとすると w=2R/L)、 E:縦弾性係数（ヤング率)、 I：断面二次モーメント、 L:絶縁筒 21 (ガラス管）の全長、 X：位置を表わす

[0054] 最大たわみ量 δ maxは、式（6)におレヽて、 x=L/2とし、次の式（7)で表わすことができる。

δ max=5wL⁴/384EI- · · (7)

この式（7)から明らかなように、同一の曲げモーメントに対して、最大たわみ量 S ma xは、縦弾性係数 (ヤング率) Eと断面二次モーメント Iとの積 EIに反比例する。

[0055] また、絶縁筒 21 (ガラス管）の外径を d2、内径を dlとすると、絶縁膜 21 (ガラス管）における断面二次モーメント Iは、次の式（8)となる。

Ι=(64/π)Χ{(ά2)⁴-((ϋ)⁴}..·(8)

各種試験を実施した結果、実施の形態 1、 2で、充分な効果を得るには、積 ΕΙが次の式 (9)の関係を満たす範囲にあることが必要と考察される。

ΕΚ2.5X10⁸(N-mm)---(9)

絶縁筒 21をガラス管とした場合、ガラスのヤング率 Eは約 65X 10³(N/mm²)程度であるから、式（9)は、次の式（10)に変形できる。

I<3.8X10³(mm⁴ ) ·'·(10)

[0056] 式 (8) (10)から絶縁筒 21を構成するガラス管の外径 d2と、径方向の管の厚み t(

= (d2-dl)/2)との関係を図 6に示す。図 6の横軸は、絶縁筒 21を構成するガラス管の外径 d2を、またその縦軸は、その厚さ tをそれぞれ示す。図 6から明らかなように、絶縁筒 21を構成するガラス管の外径 d2が大きくなると、厚み tを小さくする必要があること力 S解る。一方、環状放電間隙 30では無声放電が発生されるので、絶縁筒 21を構成するガラス管には、 5 (kV)程度の耐電圧機能が要求されるため、 20 (kV/mm) 程度の性能を持つガラス管の場合、厚みを 0. 25 (mm)以下にすることは実用的でない。したがって、図 6から、実施の形態 1、 2において、絶縁筒 21をガラス管で構成し、充分な効果を得るためには、絶縁筒 21を構成するガラス管の外径 d2は 30 (mm) 以下、厚み tが 0. 25 (mm)以上であることが必要であると言える。これは重要な設計条件である。絶縁筒 21を構成するガラス管は実用上、その外径 d2は 5 (mm)以上、またその厚み tは 5. 0 (mm)以下とされるので、外径 d2は、 5〜30 (mm)、厚み tは 0 . 25〜5. 0 (mm)とされる。

[0057] 実施の形態 3.

図 7Aは、この発明によるオゾン発生装置の実施の形態 3において使用されるォゾン発生セル 120Aを示す横断面図、図 7Bはその側面図である。実施の形態 3では、実施の形態 1における全てのオゾン発生セル 120力図 7A、図 7Bに示すオゾン発生セル 120Aに置換えられる。このオゾン発生セル 120Aは、接地電極 10と、高圧電極 20と、スぺーサ組立 40Bを有する。高圧電極 20には、絶縁筒 21Aが使用される。この絶縁筒 21Aは、両端部が開放されたガラス管で構成される。スぺーサ組立 40B は、複数のスぺーサワイヤ 41と、スぺーサ留め具 43Aと、栓部材 45を有する。その他は、実施の形態 1と同じに構成される。

[0058] 実施の形態 1、 2では、半球状の閉鎖端部 21aを有する絶縁筒 21、例えばガラス管を用いたが、閉鎖端部 21aを有するガラス管は高価であるので、この実施の形態 3では、より安価な両端が開放されたガラス管により絶縁筒 21Aを構成した。この絶縁筒 21Aの内周面の全面に導電膜 22が形成される。スぺーサ組立 40Bの栓部材 45は、この絶縁筒 21Aの開放された右端部の内周に嵌め込まれて固定される。この栓部材 45は、耐オゾン性の材料、例えばフッ素系樹脂、シリコン、バイトンなどで構成され、絶縁筒 21Aの右端部を閉鎖する。この栓部材 45は、絶縁筒 21Aの内部にガスが流通するのを阻止する。

[0059] スぺーサ組立 40Bでは、栓部材 45を用いて、複数のスぺーサワイヤ 41が保持される。複数のスぺーサワイヤ 41は、接地電極 10の金属筒 11と、高圧電極 20の絶縁筒 21 Aとの間に形成された環状放電間隙 30に配置される。この複数のスぺーサワイヤ 41は、実施の形態 1と同様に、環状放電間隙 30の周方向に互いに間隔をおいて配置され、環状放電間隙 30の中心軸線 C— C方向の 80%以上の範囲に亘り連続して延長される。この複数のスぺーサワイヤ 41を保持するスぺーサ留め具 43A力ねじ 4 6を用いて栓部材 46に固定される。スぺーサ留め具 43Aを栓部材 45に固定することにより、外周にスぺーサワイヤ 41を保持した絶縁筒 21Aを、接地電極 10の金属筒 1 1の内周に揷入する作業が容易になる。

[0060] 実施の形態 4.

図 8Aは、この発明によるオゾン発生装置の実施の形態 4において使用されるォゾン発生セル 120Bを示す正面図、図 8Bはその側面図である。実施の形態 4では、実施の形態 1における全てのオゾン発生セル 120力図 8A、図 8Bに示すオゾン発生セノレ 120Bに置換えられる。この実施の形態 4のオゾン発生セル 120Bは、接地電極 10と、高圧電極 20と、スぺーサ組立 40Cを有する。高圧電極 20には、実施の形態 3 と同様に、絶縁筒 21Aが使用され、この絶縁筒 21Aは、両端部が開放されたガラス管で構成される。スぺーサ組立 40Cは、 1本のスぺーサワイヤ 41と、スぺーサ留め具 43Aと、栓部材 45を有する。その他は、実施の形態 1と同じに構成される。なお、図 8 Aは正面図であるが、接地電極 10の金属筒 11だけは断面で示している。

[0061] この実施の形態 4では、実施の形態 3と同様に、より安価な両端が開放されたガラス管により絶縁筒 21Aを構成した。この絶縁筒 21Aの内周面の全面に導電層 22が形成される。スぺーサ組立 40Cの栓部材 45は、この絶縁筒 21の開放された右端部に嵌め込まれて固定される。この栓部材 45は、耐オゾン性の材料、例えばフッ素系樹脂、シリコン、バイトンなどで構成され、絶縁筒 21Aの右端部を閉鎖する。この栓部材 45は、絶縁筒 21Aの内部にガスが流通するのを阻止する。

[0062] スぺーサ組立 40Cでは、栓部材 45を用いて、単に 1本のスぺーサワイヤ 41が保持される。この 1本のスぺーサワイヤ 41は、接地電極 10の金属筒 11と高圧電極 20の絶縁筒 21Aとの間に形成された環状放電間隙 30に螺旋状に配置される。この 1本のスぺーサワイヤ 41は、絶縁筒 21 Aの中心軸線 C— Cの周りに、コイルと同様な形状で螺旋状に巻かれる。この螺旋状の 1本のスぺーサワイヤ 41は、実施の形態 1と同様に、環状放電間隙 30の中心軸線 C— C方向の長さ Lgの全長に亘り連続して卷かれる力長さ Lgの 80%以上の範囲に連続して卷いても、環状放電間隙 30の長さ Lgの全長に亘り、間隙長をほぼ均一に規定できる。

[0063] 螺旋状のスぺーサワイヤ 41の一端力スぺーサ留め具 43に保持され、栓部材 46 に固定される。この螺旋状のスぺーサワイヤ 41は、その一端がスぺーサ留め具 43に保持された状態で、絶縁筒 21Aとともに、金属筒 11の内周に嵌め込まれる。螺旋状のスぺーサワイヤ 41は、最初には、小さなピッチで絶縁筒 21Aの外周に卷かれているが、金属筒 11の内周に嵌め込まれるのに伴なレ、、金属筒 11と絶縁筒 21Aとの間に挟み込まれ、そのピッチが増大し、最終的に、環状放電間隙 30の中心軸線 C C 方向の長さ Lsの 80%以上の範囲に連続して卷かれる。

[0064] この実施の形態 4のスぺーサ組立 40Cでは、単に 1本のスぺーサワイヤ 41を使用するので、スぺーサ組立 40Cの構造が簡単になり、オゾン発生セル 120Bの組立作業も簡単化される。

[0065] なお、 1本のスぺーサワイヤ 41を環状放電間隙 30に螺旋状に配置する構成は、実施の形態 1でも採用することができる。この場合、実施の形態 1におけるスぺーサ組立 40のスぺーサ留め具 43に 1本のスぺーサワイヤ 41が保持され、この 1本のスぺーサワイヤ 41が環状放電間隙 30に螺旋状に配置される。

[0066] 実施の形態 5.

図 9Aは、この発明によるオゾン発生装置の実施の形態 5で使用されるオゾン発生セル 120Cの横断面図、図 9Bはその側面図である。実施の形態 5では、実施の形態 1における全てのオゾン発生セル 120力図 9A、図 9Bに示すオゾン発生セル 120C に置換えられる。この実施の形態 5のオゾン発生セル 120Cでは、複数のスぺーサ組立 40Dが使用される。このスぺーサ組立 40Cでは、複数のスぺーサワイヤ 41のそれぞれが、スぺーサ組立 40Cにより金属筒 11に固定される。その他は実施の形態 1と同じに構成される。

[0067] 各スぺーサ組立 40Dは、スぺーサワイヤ 41と、 2つのスぺーサ固定具 47を有する。

これらのスぺーサ固定具 47は、スぺーサワイヤ 41の両端部に固定され、各スぺーサ固定具 47は、ねじ 48により、それぞれ金属端板 111、 112の外面に固定され、金属筒 11に固定される。この実施の形態 4では、スぺーサワイヤ 41が金属筒 11に固定されるので、高圧電極 20の絶縁筒 21Aを、金属筒 11の内周へ揷入する作業が、より簡単化される。

[0068] なお、図 9Aでは、絶縁筒 21は、閉鎖端部 21aを有するガラス管で構成されている。しかし、実施の形態 3、 4と同様に、両端部を開放したガラス管からなる絶縁筒 21A を使用し、その右端部を栓部材 45により封止することもできる。

[0069] 実施の形態 6.

図 10Aは、この発明によるオゾン発生装置の実施の形態 6で使用されるオゾンセル構造体 110Aの一部分を示す側面図、図 10Bはその一部分の縦断面図である。この実施の形態 6では、実施の形態 1におけるオゾンセル構造体 110が、図 10A、図 10 Bに示すオゾンセル構造体 110Aに置換えられる。このオゾンセル構造体 110Aは、一対の相対向する金属端板 111、 112の間に配置された複数のオゾン発生セル 12 0と、スぺーサ組立 50を有する。実施の形態 6で使用されるスぺーサ組立 50では、複数のオゾン発生セル 120の中の隣接する 2つのオゾン発生セル 120について、それぞれの環状放電間隙 30に配置されたスぺーサワイヤ 41を、共通の線材 51で構成して、オゾンセル構造体 110Aに保持する。共通の線材 51は、隣接する 2つのオゾン発生セノレ 120におけるスぺーサワイヤ 41と、それを連結する連結ワイヤ 51a、 51bを含む。その他は、実施の形態 1と同じに構成される。

[0070] 連結ワイヤ 51aは金属端板 111の外側に配置され、連結ワイヤ 51bは金属端板 11 2の外側に配置される。連結ワイヤ 51a、 51bは、共通の線材 51により、隣接する 2つのオゾン発生セル 120の各スぺーサワイヤ 41の延長部分として構成される。これらの連結ワイヤ 51a、 51bは、隣接する 2つのオゾン発生セル 120の環状放電間隙 30に配置されたスぺーサワイヤ 41を連結し、それらのオゾン発生セル 120の各スぺーサワイヤ 41をオゾンセル構造体 11 OAに保持する。この実施の形態 6では、各オゾン発生セル 120の各スぺーサワイヤ 41が、オゾン構造体 110に保持されるので、各ォゾン発生セル 120の接地電極 10の金属筒 11のそれぞれの内周に、高圧電極 20を揷入する作業を容易に行なうことができる。

[0071] 図 10A、図 10Bにおいて、例えば縦方向に隣接する 2つののオゾン発生セル 120a 、 120bに注目する。 1つの共通の線材 51は、オゾン発生セル 120aの 1つのスぺーサワイヤ 41となり、金属端板 111の外側から、そのオゾン発生セル 120aの環状放電間隙 30をその中心軸線の延長方向に貫通して金属端板 112の外側に至り、この金属端板 112の外側で連結ワイヤ 51bとなって、 P 接するオゾン発生セル 120bの金属端板 112の外側に至る。さらに共通の線材 51は、この金属端板 112の外側から、ォゾン発生セル 120bのスぺーサワイヤ 41となって、このオゾン発生セル 120bの環状放電間隙 30をその中心軸線 C— C方向に貫通し、金属端板 111の外側に至り、この金属端板 111の外側で連結ワイヤ 51aとなって、オゾン発生セル 120aの金属端板 1 11の外伹こリターンする。このよう ίこ、隣接する 2つの才ソ'ン発生セノレ 120a、 120bのスぺーサワイヤ 41と、連結ワイヤ 51a、 51bと力 S、共通の線材 51により構成され、ォゾンセル構造体 110Aに保持される。他の隣接する 2つのオゾン発生セル 120についても、同様に、それらのスぺーサワイヤ 41と連結ワイヤ 51a、 51bを共通の線材 51で構成して、オゾンセル構造体 11 OAに保持する。

[0072] 実施の形態 7.

図 11Aは、この発明によるオゾン発生装置の実施の形態 7で使用されるオゾンセル構造体 110Bの一部分を示す側面図、図 11Bはその一部分の縦断面図である。この実施の形態 7では、実施の形態 1におけるオゾンセル構造体 110が、図 11A、図 11 Bに示すオゾンセル構造体 110Bに置換えられる。このオゾンセル構造体 110Bは、一対の相対向する金属端板 111、 112の間に配置された複数のオゾン発生セル 12 0と、スぺーサ組立 50Aを有する。この実施の形態 7では、実施の形態 6のスぺーサ組立 50に代わってスぺーサ組立 50Aが使用される。スぺーサ組立 50Aは、実施の形態 6で使用されたスぺーサ組立 50に、複数の引張りばね 52を追加したものである。その他は、実施の形態 6と同じに構成される。

[0073] 複数の各引張りばね 52は、連結ワイヤ 51bのほぼ中央に配置され、金属端板 112 の側面に配置される。この引張りばね 52は、隣接する 2つのオゾン発生セル 120のスぺーさワイヤ 41に張力を与える。その結果、共通の線材 51で構成された隣接する 2 つのオゾン発生セル 120のそれぞれスぺーサワイヤ 41は、中心軸線 C_Cの延長方向に引張られた状態で、オゾンセル構造体 110に保持される。このように、引張りばね 52により、隣接する 2つのオゾン発生セル 120のスぺーサワイヤ 41に張力を与えると、高圧電極 20を金属筒 11の内周に揷入する作業をさらに容易に行なうことができる。

[0074] 実施の形態 8.

図 12は、この発明によるオゾン発生装置の実施の形態 8で使用されるオゾンセル構造体 110Cを示す側面図である。この実施の形態 8では、実施の形態 1におけるォゾンセル構造体 110が、図 12に示すオゾンセル構造体 110Cに置換えられる。このオゾンセル構造体 110Cは、一対の相対向する金属端板 111、 112の間に配置された複数のオゾン発生セル 120と、スぺーサ組立 50Bを有する。この実施の形態 8で使用されるスぺーサ組立 50Bは、実施の形態 7のスぺーサ組立 50Aにおける引張りばね 52に代わって、ワイヤ固定部材 53を用いたものである。その他は、実施の形態 7と同じで構成される。

[0075] ワイヤ固定部材 53は、隣接する 4つのオゾン発生セル 120のほぼ中央に、それぞれ配置される。このワイヤ固定部材 53は、例えばねじで構成され、金属端板 112にねじ込まれて固定される。このワイヤ固定部材 53は、隣接する 4つのオゾン発生セル 120の間の連結ワイヤ 51bを金属端板 112に固定する。例えば、隣接する 4つのォゾン発生セノレ 120a〜120dに注目すると、才ゾン発生セノレ 120a、 120bの間では、連結ワイヤ 51bl力それらのオゾン発生セル 120a、 120bのスぺーサワイヤ 41を連結しており、また、オゾン発生セル 120c、 120dの間では、連結ワイヤ 51b2が、それらのオゾン発生セノレ 120c、 120dのスぺーサワイヤ 41を連結している。ワイヤ固定部材 53は、連結ワイヤ 51bl、 52b2が互いに交差する交差部分に配置され、連結ワイヤ 51bl、 51b2を金属端板 112に固定する。他の隣接する 4つのオゾン発生セルについても、同様にそれらのほぼ中央にワイヤ固定部材 5が 2つの連結ワイヤの交差部分を金属端板 112に固定する。

[0076] この実施の形態 8では、ワイヤ固定部材 53により連結ワイヤ 51bを金属端板 112に固定するので、連結ワイヤ 51bを接地電極 10と一体化するための作業が容易になる

[0077] 実施の形態 9.

図 13は、この発明によるオゾン発生装置の実施の形態 9で使用されるオゾン発生セル 120Dを示す縦断面図である。実施の形態 9では、実施の形態 1における全てのオゾン発生セル 120力図 13に示すオゾン発生セル 120Dに置換えられる。このォゾン発生セル 120Dは、実施の形態 1で使用したスぺーサ組立 40を使用せずに、接地電極 10を構成する金属筒 11の内周面に、複数のスぺーサ部分 15が形成される。その他は、実施の形態 1と同じに構成される。

[0078] 複数のスぺーサ部分 15は、実施の形態 1におけるスぺーサワイヤ 41と同様に、環状放電間隙 30の周方向に互いに間隔をおいて形成される。各スぺーサ部分 15は、環状放電間隙 30の中心軸線 C— C方向の長さ Lsの全長に亘り、連続して形成され、または、その長さ Lsの 80%以上の範囲に連続して形成され、環状放電間隙 30の中心軸線 C C方向に長さ Lsのほぼ全長に亘り、径方向の間隙長 dを規制する。スぺーサ部分 15は、例えば、実施の形態 1におけるスぺーサワイヤ 41を金属筒 11の内周面に溶接して構成されるか、または金属筒 11の内周面を削り、金属筒 11と一体に形成される。金属筒 11の内周面を削って、金属筒 11と一体にスぺーサ部分 15を構成する場合には、酸溶液を用レ、て金属筒 11の内周面をエッチングするのが有効である。スぺーサ部分 15は、実施の形態 1におけるスぺーサワイヤ 41と同様に、断面を円形に構成することもでき、また方形の断面を持つように構成することもできる。金属筒 11の内周面をエッチングなどで削る場合には、スぺーサ部分 15の突出面 15aは、円周面の一部を形成する円弧面となる。

[0079] 複数のスぺーサ部分 15は、高圧電極 20を構成する絶縁筒 21、 21Aの外周面に形成することもできる。この場合にも、この複数のスぺーサ部分 15は、環状放電間隙 30の周方向に互いに間隔をおいて形成され、それぞれのスぺーサ部分 15は、環状放電間隙 30の中心軸線 C— C方向の長さ Lsの 80%以上の範囲に亘り、連続して形成される。スぺーサ部分 15は、例えば、実施の形態 1におけるスぺーサワイヤ 41を絶縁筒 21、 21Aの外周面に溶接して構成されるか、または絶縁筒 21、 21Aの外周面を削り、絶縁筒 21、 21Aと一体に形成される。絶縁筒 21、 21Aの外周面を削って、絶縁筒 21、 21Aと一体にスぺーサ部分 15を構成する場合には、絶縁筒 21、 21A の外周面をエッチングして構成するのが有効である。

[0080] 実施の形態 9では、スぺーサ部分 15が、接地電極 10を構成する金属筒 11または高圧電極 20を構成する絶縁筒 21、 21Aに形成されるので、オゾン発生セル 120D の組立作業を容易に行なうことができる。

[0081] 実施の形態 10.

図 14Aは、この発明によるオゾン発生装置の実施の形態 10で使用される接地電極 10Aを示す横断面図、図 14Bはその縦断面図である。この実施の形態 10では、実施の形態 1の全てのオゾン発生セル 120の接地電極 10力図 14A、図 14Bに示す接地電極 10Aに置換えられ、各オゾン発生セル 120のスぺーサ組立 40が除去される。この実施の形態 10の接地電極 10Aを構成する金属筒 11は、その内周面に複数の点状のスぺーサ部分 15Bを有する。その他は、実施の形態 1と同じに構成される。

[0082] 複数の点状スぺーサ部分 15Bは、金属筒 11の外周部から圧力を加え、金属筒 11 を部分的にその内周面に突出するように変形して形成される。複数の点状スぺーサ部分 15Bは、金属筒 11の中心軸線 C Cと平行な 4本の平行線上に、間隔をおいて、形成される。 4本の平行線は、中心軸線 C Cの周りに、互いに 90度の間隔で設定される。複数の点状スぺーサ部分 15Bが点在するエリアは、環状放電間隙 30の中心軸線 C— C方向の長さ Lsの全長に亘つており、環状放電間隙 30の中心軸線 C— C 方向の長さ Lgの全長において、間隙長 dを規定する。

[0083] 実施の形態 10でも、スぺーサ部分 15B力接地電極 10Aを構成する金属筒 11に形成されるので、オゾン発生セル 120Dの組立作業を容易に行なうことができる。

[0084] 実施の形態 11.

図 15Aは、この発明によるオゾン発生装置の実施の形態 11で使用される接地電極 10Bを示す横断面図、図 15Bはその縦断面図である。この実施の形態 11では、実施の形態 1の全てのオゾン発生セル 120の接地電極 10力図 15A、図 15Bに示す接地電極 10Bに置換えられ、各オゾン発生セル 120のスぺーサ組立 40が除去される。この実施の形態 11の接地電極 10Bを構成する金属筒 11は、実施の形態 10の金属筒 11と同様に、その内周面に複数の点状のスぺーサ部分 15Bを有し、複数の点状スぺーサ部分 15Bを中心軸線 C_Cと平行な 8本の平行線上に間隔をおいて形成したものである。

[0085] 8本の平行線は、金属筒 11の中心軸線 C Cの周りに、 45度の角度間隔で設定される。この 8本の平行線上に、それぞれ点状スぺーサ部分 15Bが点在する力各隣接する平行線では、複数の点状スぺーサ部分 15Bが互いに他の平行線上の点状スぺーサ部分 15Bの間に位置するよう配置される。複数の点状スぺーサ部分 15Bが点在するエリアは、環状放電間隙 30の中心軸線 C— C方向の長さ Lsの全長に亘つており、環状放電間隙 30の中心軸線 C— C方向の長さ Lgの全長において間隙長 dを規定する。平行線は、 8本に限らず、 3本以上中心軸線 C一 Cの周りに、互いに等しレ、角度間隔で設定することができる。

[0086] 実施の形態 12.

図 16は、この発明によるオゾン発生装置の実施の形態 12で使用されるオゾン発生セル 120Eを示す縦断面図である。実施の形態 12では、実施の形態 1における全てのオゾン発生セル 120力図 16に示すオゾン発生セル 120Eに置換えられる。このオゾン発生セル 120Eは、複数の点状スぺーサ 15Cを環状放電間隙 30に配置し、この複数の点状スぺーサ 15Cを、接地電極 10を構成する金属筒 11の内周面または高圧電極 20を構成する絶縁筒 21、 21Aの外周面に接着材を用いて貼り付けたものである。実施の形態 1おけるスぺーサ留め具 43は使用されなレ、。その他は、実施の形態 1と同じに構成される。

[0087] この実施の形態 12でも、複数の点状スぺーサ 15Cが金属筒 11または絶縁筒 21、 21Aに貼り付けられるので、オゾン発生セル 120Eの組立作業を容易に行なうことができる。

[0088] その他の実施の形態.

実施の形態 1〜： 12ではいずれも、各オゾン発生セル 120において、金属筒（第 1電極） 11により接地電極 10を構成し、絶縁筒 21と導電層 22 (第 2電極）により高圧電極 20を構成しているが、これらを入れ替え、金属筒（第 1電極） 11により高圧電極 20を構成し、絶縁筒 21と導電層 22 (第 2電極）により接地電極 10を構成することもできる。この場合にも、金属筒 11は一対の金属端板 111、 112に両端を固定され、この金属筒 11の内周に絶縁筒 21が配置され、この絶縁筒 21には、導電層 22が形成される。この場合、図 1の交流高圧電源 108の高圧電圧が金属端板 111、 112を経由して各オゾン発生セル 120の金属筒 11に供給され、導電層 22が接地される。 [0089] また、各実施の形態:!〜 12では、絶縁筒 21の内周に導電層 22を形成した力絶縁筒 21の外周面の全面に導電層 22を形成するように変更することもできる。この変更は、絶縁筒 21と導電層 22が、高圧電極 20を構成する場合に限らず、絶縁筒 21と導電層 22が接地電極 10を構成する場合にも採用できる。

産業上の利用可能性

[0090] この発明によるオゾン発生装置は、水処理設備等に利用されるオゾン化ガスを工業的に生成する。

図面の簡単な説明

[0091] [図 1]この発明によるオゾン発生装置の実施の形態 1の全体構成図である。

[図 2A]実施の形態 1におけるオゾン発生セルの横断面図である。

[図 2B]実施の形態 1におけるオゾン発生セルの縦断面図である。

[図 2C]実施の形態 1におけるスぺーサ組立の説明図である。

[図 3]この発明によるオゾン発生装置の実施の形態 2におけるスぺーサ組立の説明図である。

[図 4]実施の形態 1、 2の効果を示すオゾン発生特性図である。

[図 5A]実施の形態 1、 2の効果の原因を示すオゾン発生セルの横断面図である。

[図 5B]図 5Aの縦断面図である。

[図 6]実施の形態 1、 2の高圧電極の絶縁筒の外径と厚みの関係を示すグラフである

[図 7A]この発明によるオゾン発生装置の実施の形態 3におけるオゾン発生セルの横断面図である。

[図 7B]実施の形態 3におけるオゾン発生セルの側面図である。

[図 8A]この発明によるオゾン発生装置の実施の形態 4におけるオゾン発生セルの正面図である。

[図 8B]実施の形態 4におけるオゾン発生セルの側面図である。

[図 9A]この発明によるオゾン発生装置の実施の形態 5におけるオゾン発生セルの横断面図である。

[図 9B]実施の形態 5におけるオゾン発生セルの側面図である。園 10A]この発明によるオゾン発生装置の実施の形態 6におけるオゾンセル構造体の一部分の側面図である。

園 10B]実施の形態 6におけるオゾンセル構造体の一部分の縦断面図である。園 11A]この発明によるオゾン発生装置の実施の形態 7におけるオゾンセル構造体の一部分の側面図である。

園 11B]実施の形態 7におけるオゾンセル構造体の一部分の縦断面図である。園 12]この発明によるオゾン発生装置の実施の形態 8におけるオゾンセル構造体の一部分の側面図である。

[図 13]この発明によるオゾン発生装置の実施の形態 9におけるオゾン発生セルの縦断面図である。

園 14A]この発明によるオゾン発生装置の実施の形態 10における接地電極の横断面図である。

[図 14B]実施の形態 10における接地電極の縦断面図である。

園 15A]この発明によるオゾン発生装置の実施の形態 11における接地電極の横断面図である。

園 15B]実施の形態 11における接地電極の縦断面図である。

[図 16]この発明によるオゾン発生装置の実施の形態 12におけるオゾン発生セルの縦断面図である。

[図 17A]従来のオゾン発生セルの横断面図である。

[図 17B]図 17Aの A_A線による断面図である。

[図 18A]従来のオゾン発生セルの電極の曲力 Sりを示す横断面図である。

[図 18B]図 18Aのオゾン発生セルの縦断面図である。

園 19]従来のオゾン発生特性を表わすグラフである。

園 20A]従来のオゾン発生セルの偏芯がある場合の縦断面図である。

[図 20B]偏芯量とオゾン濃度との関係を示すグラフである。

符号の説明

100 :オゾン発生装置、

110、 110A、 110B、 110C :オゾンセノレ構造体、 111、 112:金属端板、 10、 10A、 10B:接地電極、 11:第 1電極、

20:高圧電極、 21、 21 A、 22:第 2電極、

0、 40A、 40B、 40C、 40D:スぺーサ組立、

1 スぺーサワイヤ、 43、 43A:スぺーサ留め具、 45:栓部材、 7:スぺーサ固定部材、 50:スぺーサ組立、 15、 15B;スぺーサ部分 ₍

15C:スぺーサ。

Claims

請求の範囲

[1] 筒状の第 1電極と、筒状の第 2電極とを備え、前記第 1電極と第 2電極を、共通の中心軸線の周りに互いに同心状に配置し、前記第 1電極と第 2電極の間に、前記中心軸線に沿って延びる環状放電間隙を形成したオゾン発生装置であって、さらに、前記環状放電間隙に配置されたスぺーサワイヤを備え、このスぺーサワイヤは、前記環状放電間隙の前記中心軸線方向のほぼ全長に亘つて延びてレ、て、前記環状放電間隙の径方向における間隙長を規定することを特徴とするオゾン発生装置。

[2] 請求項 1記載のオゾン発生装置であって、前記スぺーサワイヤが、白金クラッドタンダステン、タングステン、ステンレス、チタン、アルミニウムを含むグループ力も選ばれた金属で構成されたことを特徴とするオゾン発生装置。

[3] 請求項 1記載のオゾン発生装置であって、前記スぺーサワイヤの断面が円形であることを特徴とするオゾン発生装置。

[4] 請求項 3記載のオゾン発生装置であって、前記環状放電間隙の径方向における間隙長を dとしたとき、前記スぺーサワイヤの外径 (ί>力 1. 05 < d< l . 2 (ί>を満足するように設定されたことを特徴とするオゾン発生装置。

[5] 請求項 1記載のオゾン発生装置であって、前記第 2電極が絶縁筒の周面に導電層を形成して構成され、前記絶縁筒は、外径が 5〜30 (mm)で、厚みが 0. 25 (mm)〜 5. 0 (mm)のガラス管で構成されたことを特徴とするオゾン発生装置。

[6] 請求項 1記載のオゾン発生装置であって、前記スぺーサワイヤが、前記環状放電間隙の周方向に互いに間隔をおいて複数本配置されたことを特徴とするオゾン発生装置。

[7] 請求項 1記載のオゾン発生装置であって、 1本の前記スぺーサワイヤが、前記中心軸線の周りに螺旋状に配置されたことを特徴とするオゾン発生装置。

[8] 請求項 6または 7記載のオゾン発生装置であって、前記第 2電極が絶縁筒の周面に導電層を形成して構成され、前記絶縁筒の端部外周にスぺーサ留め具を配置し、このスぺーサ留め具が前記スぺーサワイヤを保持することを特徴するオゾン発生装置

[9] 請求項 6または 7記載のオゾン発生装置であって、前記第 2電極が絶縁筒の周面に導電層を形成して構成され、前記絶縁筒の端部に嵌め込まれた栓部材を備え、この栓部材が前記スぺーサワイヤを保持することを特徴とするオゾン発生装置。

[10] 請求項 1記載のオゾン発生装置であって、さらに、前記第 1電極の両端部に配置されたスぺーサ固定部材を備え、このスぺーサ固定部材により、前記スぺーサワイヤを前記第 1電極に固定したことを特徴とするオゾン発生装置。

[11] 筒状の第 1電極と、筒状の第 2電極とを備え、前記第 1電極と前記第 2電極は、共通の中心軸線の周りに互いに同心状に配置され、それらの間に環状放電間隙を形成し、この環状放電間隙に無声放電を発生することにより、前記環状放電間隙を通過する原料ガスをオゾン化ガスに変換するオゾン発生装置であって、さらに前記環状放電間隙に配置されたスぺーサワイヤを備え、このスぺーサワイヤは、前記環状放電間隙の前記中心軸線方向の 80%以上の範囲に亘り延びていて、前記環状放電間隙の径方向における間隙長を規定することを特徴とするオゾン発生装置。

[12] 請求項 11記載のオゾン発生装置であって、前記スぺーサワイヤが、前記環状放電間隙の周方向に互いに間隔をおいて複数本配置されたことを特徴とするオゾン発生装置。

[13] 請求項 11記載のオゾン発生装置であって、 1本の前記スぺーサワイヤ力前記中心軸線の周りに螺旋状に配置されたことを特徴とするオゾン発生装置。

[14] オゾンセル構造体を備えたオゾン発生装置であって、前記オゾンセル構造体は、相対向する一対の端板と、この一対の端板の間に配置された複数のオゾン発生セルを含み、前記各オゾン発生セルは、前記一対の端板の間に配置された筒状の第 1電極と、この第 1電極の内周側に配置された筒状の第 2電極を有し、前記第 1電極と前記第 2電極は、共通の中心軸線の周りに互いに同心状に配置され、前記それらの間に、前記中心軸線に沿って延びる環状放電間隙を形成しており、また、前記各ォゾン発生セルは、前記環状放電間隙に配置されたスぺーサワイヤを有し、このスぺーサワイヤは、前記環状放電間隙の前記中心軸線方向のほぼ全長に亘って延びてレ、て、前記環状放電間隙の径方向における間隙長を規定することを特徴とするオゾン発生装置。

[15] 請求項 14記載のオゾン発生装置であって、 2つの前記オゾン発生セルの前記各スぺーサワイヤが、共通の線材により構成され、この共通の線材は、 2つの前記オゾン発生セルの各スぺーサワイヤを連結する連結ワイヤを含んでいることを特徴とするォゾン発生装置。

[16] 請求項 15記載のオゾン発生装置であって、前記連結ワイヤは引張りばねに結合され、この引張りばね力 2つの前記オゾン発生セルの各スぺーサワイヤに張力を与えることを特徴とするオゾン発生装置。

[17] 金属筒で構成された第 1電極と、絶縁筒の周面に導電層を形成した第 2電極とを備え、前記金属筒の中心軸線を中心として、前記第 1電極の金属管の内周側に前記第 2電極の絶縁筒を配置し、前記金属筒と絶縁筒の間に、環状放電間隙を形成したォゾン発生装置であって、前記金属筒の内周面と前記絶縁筒の外周面の何れか一方にスぺーサ部分を有し、このスぺーサ部分は、前記環状放電間隙の前記中心軸線方向のほぼ全長にぉレ、て、前記環状放電間隙の径方向における間隙長を規定することを特徴とするオゾン発生装置。

[18] 請求項 17記載のオゾン発生装置であって、前記スぺーサ部分が、前記金属筒と一体に、その内周面に形成されたことを特徴とするオゾン発生装置。

[19] 請求項 17記載のオゾン発生装置であって、前記スぺーサ部分が、前記金属筒の内周をエッチングして形成されたことを特徴とするオゾン発生装置。

[20] 請求項 17記載のオゾン発生装置であって、前記スぺーサ部分が、前記絶縁筒と一体に、その外周面に形成されたことを特徴とするオゾン発生装置。