WO2014076851A1 - チューブ型のオゾン生成装置及びその製造方法 - Google Patents

チューブ型のオゾン生成装置及びその製造方法 Download PDF

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信英 片山
真法 鳥谷部
裕二 寺島
斉 木本
吉田　久次
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住友精密工業株式会社
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    • C02F2201/78—Details relating to ozone treatment devices
    • C02F2201/782—Ozone generators

Definitions

  • the present invention relates to a tube-type ozone generator and a manufacturing method thereof.
  • Ozone has a strong oxidizing action, and the ozone after action decomposes into harmless oxygen. Therefore, ozone is frequently used for processing such as cleaning, sterilization, and deodorization in the fields of semiconductor manufacturing, food manufacturing, water treatment and the like.
  • Silent discharge method is adopted in many ozone generators in practical use.
  • a gap (discharge gap) is provided between a pair of electrodes opposed via a dielectric.
  • silent discharge occurs in the discharge gap.
  • a source gas containing oxygen in the discharge gap the source gas is ozonized and ozone is generated.
  • Such a silent discharge type ozone generator has a plate type and a tube type due to structural differences.
  • the unit that generates ozone has a plate shape.
  • the unit of the tube-type ozone generator has a tube shape.
  • a plate-type ozone generator tends to be unsuitable for an increase in size, whereas a tube-type ozone generator can increase the number of units without causing such a problem. Therefore, the tube-type ozone generator has the advantage of being easily increased in size as compared with the plate-type ozone generator.
  • Patent Document 1 As prior art documents related to the present invention, there are, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2.
  • Patent Document 1 discloses a tube-type ozone generator. This ozone generator is provided with a cylindrical glass dielectric tube whose one end is closed to a spherical shape. A first electrode made of a metal such as stainless steel is formed on the inner surface of the dielectric tube, specifically, on the inner surface of the portion extending from the spherical end to the side of the dielectric tube.
  • a rod-shaped high-voltage power supply electrically connected to a high-voltage power supply is arranged inside the dielectric tube.
  • the first electrode is electrically connected to the high-voltage power supply via a stainless steel wool material.
  • a cylindrical second electrode is disposed so as to surround the outer side of the dielectric tube, and a discharge gap is formed between the dielectric tube and the second electrode.
  • the raw material gas is ozonized while passing through a discharge gap to which a high voltage is applied.
  • the ozonized gas is led out from the ozonized gas outlet where the spherical end is located.
  • Patent Document 2 also discloses a tube-type ozone generator similar to Patent Document 1. Specifically, a conductive film formed by a method such as vapor deposition or thermal spraying corresponding to the first electrode is formed on the inner surface of the dielectric electrode corresponding to the glass dielectric tube.
  • a bundle of stainless steel wires in the shape of a twisted brush is attached to a power supply shaft corresponding to a high voltage power supply.
  • the conductive film is electrically connected to the electron supply shaft by pressing these strands against a cylindrical metal plate attached to a part of the inner surface of the conductive film.
  • ozone may flow back or diffuse upstream of the dielectric tube, and ozone may enter the dielectric tube. If ozone enters the inside of the dielectric tube, problems such as rust may occur, and the electrode may need to be replaced.
  • the electrode of the conventional ozone generator is formed using a method such as vapor deposition, it cannot be separated from the dielectric tube. Therefore, when the electrode needs to be replaced, the entire dielectric tube must be replaced.
  • an object of the present invention is to provide a tube-type ozone generating device in which electrodes can be easily replaced and a method for manufacturing the same.
  • the present invention relates to a tube-type ozone generator having a tubular ozone generating unit.
  • the ozone generation unit includes a cylindrical outer electrode tube and an inner electrode tube disposed inside the outer electrode tube with a discharge gap therebetween.
  • the inner electrode tube has a cylindrical dielectric tube and a cylindrical electrode in close contact with the inner peripheral surface of the dielectric tube. The electrode is inserted into the dielectric tube in a removable state.
  • a cylindrical electrode that is in close contact with the inner peripheral surface of the dielectric tube is inserted into the dielectric tube in a removable state. Therefore, the electrode can be removed from the dielectric tube and replaced.
  • the electrode is made of a plate-like conductor having elasticity, and may be in close contact with the inner peripheral surface of the dielectric tube by expanding inside the dielectric tube by its own elastic force. .
  • the electrode can be attached to the dielectric tube simply by rolling the conductor and inserting it into the dielectric tube, so that the electrode can be easily exchanged.
  • the electrode can be electrically connected to an external power source via a terminal lead extending from the electrode.
  • the inner electrode tube further has a terminal rod inserted into the dielectric tube, and one end of the conductor extending in the radial direction is joined to the terminal rod, and the electrode is connected to the terminal It can also be electrically connected to an external power source via a rod.
  • a preparation step of rounding the conductor into a cylindrical shape for example, a preparation step of rounding the conductor into a cylindrical shape, an insertion step of inserting the rounded conductor into the dielectric tube, and applying an external force inside the dielectric tube It can manufacture using the manufacturing method including the expansion process which expands the said conductor, without expanding.
  • a joining step of joining an end portion of the conductor to the terminal rod, a winding step of winding the conductor around the terminal rod, and the terminal around which the conductor is wound It can be manufactured using a manufacturing method including an insertion step of inserting a rod into the dielectric tube and an expansion step of expanding the conductor without applying an external force inside the dielectric tube.
  • the electrode of the ozone generation unit can be easily replaced.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing the ozone generator of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the internal structure of the apparatus main body.
  • FIG. 3 is a schematic sectional view taken along line XX in FIG.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the ozone generation unit.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view taken along line YY in FIG.
  • FIGS. 6A and 6B are schematic perspective views illustrating a part of the manufacturing process of the ozone generator according to the first embodiment.
  • FIGS. 7A and 7B are schematic perspective views illustrating a part of the manufacturing process of the ozone generator according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing the ozone generator of the second embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic perspective view illustrating a part of the manufacturing process of the ozone generator according to the second embodiment.
  • FIG. 1 shows a tube-type ozone generator 1 according to this embodiment.
  • the ozone generator 1 includes an apparatus main body 2, an incidental facility 3 including a control device, an operation panel, and the like that cooperate with the apparatus main body 2.
  • the apparatus main body 2 is a stainless steel pressure-resistant container having excellent corrosion resistance, and ozone is generated therein.
  • the apparatus main body 2 includes a cylindrical body portion 11 and two lid portions 12 that block both ends of the body portion 11.
  • the apparatus main body 2 is supported by a pair of leg portions 13 and 13 in a horizontally placed state.
  • One of the lid parts 12 is attached to the trunk part 11 via a hinge, and is a door that can be opened and closed.
  • the apparatus main body 2 is connected to a raw material gas pipe 14, an ozone pipe 15, a cooling pipe 16 and the like.
  • the source gas pipe 14 is connected to a source gas supply source (not shown), and a source gas such as oxygen or air is supplied to the apparatus main body 2 through the source gas pipe 14.
  • the ozone pipe 15 is connected to an ozone supply destination (not shown), and ozone generated by the apparatus main body 2 is sent to the supply destination through the ozone pipe 15.
  • the cooling pipe 16 has two cooling pipes 16a and 16b for incoming and outgoing water, each connected to a heat exchanger or the like not shown. Cooling water is circulated and supplied to the apparatus main body 2 through these cooling pipes 16a and 16b.
  • the inside of the apparatus main body 2 is partitioned into a source gas chamber 18, a cooling chamber 19, and an ozone chamber 20 by two partition plates 17 and 17 made of stainless steel.
  • the source gas chamber 18 is disposed at one end of the apparatus main body 2 and communicates with the source gas pipe 14.
  • the ozone chamber 20 is disposed at the other end of the apparatus main body 2 and communicates with the ozone pipe 15.
  • the cooling chamber 19 is disposed between the source gas chamber 18 and the ozone chamber 20 and occupies most of the apparatus main body 2.
  • the cooling chamber 19 communicates with the incoming cooling pipe 16a at the lower corner portion on the ozone chamber 20 side, and communicates with the outgoing cooling piping 16b at the upper corner portion on the source gas chamber 18 side.
  • a plurality of regulating plates 21 are installed at predetermined intervals. By these restriction plates 21, the inside of the cooling chamber 19 is partitioned in a staggered manner, and the cooling water is designed to meander and flow.
  • a plurality of tubular ozone generation units 30 ⁇ / b> A are densely installed inside the apparatus main body 2.
  • Each ozone generation unit 30 ⁇ / b> A is installed so as to cross the cooling chamber 19 and extend along the longitudinal direction of the trunk portion 11.
  • the upstream end protrudes into the source gas chamber 18, and the downstream end protrudes into the ozone chamber 20.
  • the end of the ozone generation unit 30A protrudes into the source gas chamber 18 or the ozone chamber 20.
  • the end of the ozone generation unit 30A may be located inside the cooling chamber 19 or at the boundary between the cooling chamber 19 and the source gas chamber 18 or the like. In each of these ozone generation units 30A, ozone is generated from the source gas.
  • FIG. 4 shows details of the ozone generation unit 30A.
  • the ozone generation unit 30 ⁇ / b> A includes an outer electrode tube 31 and an inner electrode tube 32.
  • the outer electrode tube 31 is made of a cylindrical stainless steel tube, and each end thereof is joined to each partition plate 17 without a gap.
  • the outer electrode tube 31 is electrically grounded via the partition plate 17 and constitutes a low voltage side electrode.
  • the periphery of the outer electrode tube 31 is filled with cooling water, and each ozone generation unit 30A is cooled by the cooling water.
  • An inner electrode tube 32 is concentrically arranged inside the outer electrode tube 31.
  • the inner electrode tube 32 of the present embodiment is composed of a dielectric tube 33, an electrode 34, a terminal bar 35, and the like.
  • the dielectric tube 33 is a cylindrical elongated member whose one end is closed, and is formed of ceramic, glass, or the like.
  • the outer peripheral surface of the dielectric tube 33 faces the inner peripheral surface of the outer electrode tube 31 with a slight gap (discharge gap 36) therebetween.
  • the closed end portion (closed end portion 33a) of the dielectric tube 33 is located in the ozone chamber 20, and the open end portion (open end portion 33b) of the dielectric tube 33 is located in the source gas chamber 18. ing.
  • the terminal bar 35 is made of a long and thin bar-shaped conductor such as stainless steel.
  • the front end of the terminal rod 35 is inserted into the dielectric tube 33 until it reaches the vicinity of the closed end portion 33a.
  • the rear end of the terminal rod 35 protrudes from the open end portion 33b.
  • the high voltage side of the external power source 37 is connected to the rear end.
  • the electrode 34 is formed in a cylindrical shape by using a long and thin rectangular thin plate-like conductor 40 having high elasticity and excellent electrical conductivity, such as a stainless steel spring steel plate.
  • the terminal bar 35 is joined to the longer end of the conductor 40 (fixed end 40 a). Then, the conductor 40 expands radially outward inside the dielectric tube 33 by its own elastic force, so that the longer end of the conductor 40 (the free end 40b) side of the conductor 40 becomes It is pressed radially outward and is in close contact with the inner peripheral surface of the dielectric tube 33.
  • the free end 40b overlaps the inner and outer portions of the conductor 40 on the inner peripheral surface of the dielectric tube 33, and the inner peripheral surface of the dielectric tube 33 is covered with the conductor 40 over the entire periphery. Thereby, the cylindrical electrode 34 is formed.
  • the conductor 40 is bent in a spiral shape, and extends in the circumferential direction to form the electrode 34, and extends in the radial direction to connect the electrode 34 and the terminal rod 35.
  • the electrode 34 is directly connected to the terminal bar 35 and is electrically connected to the external power source 37 via the terminal bar 35.
  • Cooling water is circulated and supplied to the cooling chamber 19, and each ozone generation unit 30A is cooled.
  • a high voltage is applied between the outer electrode tube 31 and the inner electrode tube 32 of each ozone generation unit 30 ⁇ / b> A by the external power source 37. By doing so, silent discharge occurs in each discharge gap 36.
  • the ozone generator 1 is stopped and the supply of the raw material gas is stopped, the ozone remaining in the discharge gap 36 and the ozone chamber 20 may flow backward and enter the raw material gas chamber 18.
  • the ozone enters the source gas chamber 18 and enters the inside of the dielectric tube 33, the electrode 34 and the like corrode.
  • the electrode 34 is only inserted into the dielectric tube 33, it can be easily removed. Specifically, the terminal bar 35 may be pulled out from the dielectric tube 33 together with the electrode 34. If it becomes the large sized ozone production
  • the end of the conductor 40 is joined to the terminal bar 35 (joining step). Specifically, spot welding is performed to join the portion of the fixed end 40 a of the conductor 40 to the terminal rod 35. Then, as shown in FIG. 6B, the conductor 40 is wound around the terminal bar 35 (winding step).
  • the terminal bar 35 around which the conductor 40 is wound is inserted into the dielectric tube 33 (insertion step).
  • the conductor 40 is unconstrained and the terminal bar 35 is appropriately rotated in the direction opposite to the winding direction, and the state shown in FIG. 5 is obtained. Until the conductor 40 is expanded inside the dielectric tube 33 (expansion step).
  • the ozone generation unit 30A can be manufactured extremely easily. Since a large number of ozone generation units 30A are installed in the ozone generation apparatus 1, according to this manufacturing method, productivity can be improved.
  • FIG. 8 shows an ozone generation unit 30B that is a main part of the ozone generation apparatus of the present embodiment.
  • the ozone generation unit 30B of this embodiment is different in structure from the ozone generation unit 30A of the first embodiment in that the terminal bar 35 is not provided.
  • the electrode 34 is electrically connected to an external power source 37 via a terminal lead.
  • an elongated metal plate piece 50 such as stainless steel having excellent electrical conductivity is joined to one end of the electrode 34 located on the open end portion 33b side. A part of the metal plate piece 50 protrudes from the open end portion 33 b to form a terminal lead, and is electrically connected to the external power source 37.
  • This ozone generation unit 30B can be easily manufactured.
  • a metal plate piece 50 is bonded to one end of the shorter conductor 40 in advance. Then, as shown in FIG. 9, the conductor 40 is rolled into a cylindrical shape with the metal plate piece 50 facing inward (preparation step), and the conductor 40 is connected to the dielectric tube from the other end of the shorter side of the conductor 40 33 is inserted (insertion step). At this time, a guide rod G may be inserted inside the rounded conductor 40 in order to assist these steps.
  • the conductor 40 is expanded inside the dielectric tube 33 as in the ozone generator 1 of the first embodiment (expansion process).
  • the guide rod G When the guide rod G is used, it may be pulled out at this time.
  • the entire conductor 40 extends along the inner peripheral surface of the dielectric tube 33. Therefore, the conductor 40 is only a portion that extends in the circumferential direction and forms the electrode 34, and a portion that extends in the radial direction. There is no.
  • the terminal lead may be formed integrally with the conductor 40 constituting the electrode 34. That is, the protruding portion constituting the terminal lead may be partially protruded from the shorter end of the conductor 40.
  • the metal plate piece 50 constituting the terminal lead may be attached after the expansion process.
  • the electrode 34 Since the electrode 34 is replaceable, it does not necessarily require a high degree of corrosion resistance. Therefore, an inexpensive metal conductor excellent in electrical conductivity other than stainless steel can be used as the material of the electrode 34. It suffices that at least one ozone generating unit is provided for one ozone generating device.

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Abstract

オゾン生成ユニット３０Ａを備えたチューブ型のオゾン生成装置１である。オゾン生成ユニット３０Ａは、外側電極管３１と、放電ギャップ３６を隔てて外側電極管の内側に配置される内側電極管３２とを有している。内側電極管３２は、誘電体管３３と、その内周面に密接した円筒状の電極３４とを有している。電極３４が、取り外し可能な状態で誘電体管３３に挿入されている。

Description

チューブ型のオゾン生成装置及びその製造方法
　本発明は、チューブ型のオゾン生成装置及びその製造方法に関する。
　オゾンには強力な酸化作用があり、作用後のオゾンは無害な酸素等に分解する。そのため、オゾンは、半導体製造や食品製造、水処理等の分野で、洗浄や殺菌、脱臭等の処理に多用されている。
　実用化されているオゾン生成装置の多くには、無声放電方式が採用されている。
　無声放電方式のオゾン生成装置では、誘電体を介して対向する一対の電極間に空隙（放電ギャップ）が設けられている。両電極間に高電圧を印加すると、放電ギャップで無声放電が発生する。放電ギャップに酸素を含む原料ガスを流すことで、原料ガスがオゾン化し、オゾンが生成される。
　このような無声放電方式によるオゾン生成装置には、構造的な違いから、板型とチューブ型とがある。板型のオゾン生成装置は、オゾンを生成するユニットが板形状をしている。それに対し、チューブ型のオゾン生成装置は、ユニットが管形状をしている。
　板型のオゾン生成装置は大型化には不向きな傾向があるのに対し、チューブ型のオゾン生成装置では、そのような問題を生じることなくユニット数を増やすことができる。従って、チューブ型のオゾン生成装置は、板型のオゾン生成装置と比べて、大型化し易い利点がある。
　本発明に関連する先行技術文献としては、例えば特許文献１や特許文献２がある。
　特許文献１には、チューブ型のオゾン生成装置が開示されている。このオゾン生成装置には、一端が球面状に閉じられた円筒状のガラス製誘電体管が設けられている。その誘電体管の内面、具体的には、誘電体管における球面状の端部から側部にわたる部分の内面に、ステンレス鋼等の金属からなる第１の電極が形成されている。
　誘電体管の内部には、高圧電源と電気的に接続された、棒状の高圧給電子が配置されている。第１の電極は、ステンレス鋼ウール材を介してその高圧給電子と電気的に接続されている。誘電体管の外側を囲むように円筒状の第２の電極が配置されており、誘電体管と第２電極との間に放電ギャップが形成されている。
　原料ガスは、高電圧が印加された放電ギャップを通過する間にオゾン化する。オゾン化したガスは、球面状の端部が位置するオゾン化ガス導出口から導出される。
　特許文献２にも、特許文献１と同様のチューブ型のオゾン生成装置が開示されている。具体的には、ガラス製誘電体管に相当する誘電体電極の内面に、第１の電極に相当する、蒸着あるいは溶射等の方法で形成された導電膜が形成されている。
　高電圧給電子に相当する給電子軸には、ねじりブラシ状にしたステンレスの素線の束が取り付けられている。これら素線が、導電膜の内面の一部に取り付けられた円筒状の金属板に圧接することにより、導電膜は、給電子軸と電気的に接続されている。
特開２０１２－１４４４２５号公報 ＷＯ－Ａ１－２０１００２１０２２
　特許文献１や特許文献２のチューブ型のオゾン生成装置では、誘電体管の端部のうち、原料ガスが流れる上流側の端部は開放されており、オゾンが流れる下流側の端部は密閉されている。従って、通常は、誘電体管の内部に、原料ガスが入り込むことはあっても、オゾンが入り込むことはない。
　しかし、オゾン生成装置の停止時には、オゾンが誘電体管の上流側に逆流又は拡散して、誘電体管の内部にオゾンが入り込むおそれがある。誘電体管の内部にオゾンが入り込むと、錆びなどの不具合が生じて電極の交換が必要になる場合がある。
　ところが、従来のオゾン生成装置の電極は、蒸着等の方法を用いて形成されているため、誘電体管から分離できない構造となっている。従って、電極の交換が必要になった場合には、誘電体管ごと交換せざるを得ない。
　また、蒸着等によって電極を形成する場合、多数の工程を要し、生産性に欠ける不利もある。
　そこで、本発明の目的は、電極が容易に交換できるチューブ型のオゾン生成装置及びその製造方法を提供することにある。
　本発明は、管状のオゾン生成ユニットを備えたチューブ型のオゾン生成装置に関する。前記オゾン生成ユニットは、円筒状の外側電極管と、放電ギャップを隔てて前記外側電極管の内側に配置される内側電極管と、を有している。前記内側電極管は、円筒状の誘電体管と、前記誘電体管の内周面に密接した円筒状の電極と、を有している。そして、前記電極が、取り外し可能な状態で前記誘電体管に挿入されている。
　すなわち、このオゾン生成装置では、誘電体管の内周面に密着した円筒状の電極が、取り外し可能な状態で誘電体管に挿入されている。従って、電極を誘電体管から取り外して交換することができる。
　具体的には、前記電極が、弾性を有する板状の導体からなり、それ自体の弾性力で前記誘電体管の内部で拡がることによって当該誘電体管の内周面に密接するようにするとよい。
　そうすれば、導体を丸めて誘電体管に挿入するだけで電極を誘電体管に取り付けることができるため、電極の交換が容易になる。
　その場合、例えば、前記電極が、当該電極から延びる端子リードを介して外部電源と電気的に接続されているようにできる。
　また、例えば、前記内側電極管が、更に、前記誘電体管に挿入された端子棒を有し、前記端子棒に、半径方向に延びた前記導体の一端が接合され、前記電極が、前記端子棒を介して外部電源と電気的に接続されているようにもできる。
　端子リードを用いる前者の場合であれば、例えば、前記導体を筒状に丸める準備工程と、丸めた前記導体を前記誘電体管に挿入する挿入工程と、前記誘電体管の内部で外力を加えることなく前記導体を拡張させる拡張工程と、を含む製造方法を用いて製造することができる。
　端子棒を用いる後者の場合であれば、例えば、前記端子棒に前記導体の端部を接合する接合工程と、前記端子棒に前記導体を巻き付ける巻付工程と、前記導体が巻き付けられた前記端子棒を前記誘電体管に挿入する挿入工程と、前記誘電体管の内部で外力を加えることなく前記導体を拡張させる拡張工程と、を含む製造方法を用いて製造することができる。
　本発明のオゾン生成装置等によれば、オゾン生成ユニットの電極が容易に交換できるようになる。
図１は、第１実施形態のオゾン生成装置を示す概略斜視図である。 図２は、装置本体の内部構造を示す概略図である。 図３は、図２におけるＸ－Ｘ線での概略断面図である。 図４は、オゾン生成ユニットの構造を示す概略断面図である。 図５は、図４におけるＹ－Ｙ線での概略断面図である。 図６は、（ａ）、（ｂ）は、第１実施形態のオゾン生成装置の製造工程の一部を示す概略斜視図である。 図７は、（ａ）、（ｂ）は、第１実施形態のオゾン生成装置の製造工程の一部を示す概略斜視図である。 図８は、第２実施形態のオゾン生成装置を示す概略断面図である。 図９は、第２実施形態のオゾン生成装置の製造工程の一部を示す概略斜視図である。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限するものではない。
　＜第１実施形態＞
　（オゾン生成装置の構成）
　図１に、本実施形態のチューブ型のオゾン生成装置１を示す。オゾン生成装置１には、装置本体２や、装置本体２と協働する制御機器や操作盤等からなる付帯設備３などが備えられている。
　装置本体２は、耐腐食性に優れたステンレス製の耐圧容器であり、その内部でオゾンが生成される。装置本体２は、円筒状の胴部１１と、胴部１１の両端を塞ぐ２つの蓋部１２とを有している。装置本体２は、横置きされた状態で一対の脚部１３，１３によって支持されている。蓋部１２の一方は、胴部１１にヒンジを介して取り付けられており、開閉可能な扉とされている。
　装置本体２には、原料ガス配管１４やオゾン配管１５、冷却配管１６などが接続されている。具体的には、原料ガス配管１４は、図外の原料ガス供給源に接続されており、酸素や空気等の原料ガスが原料ガス配管１４を通じて装置本体２に供給される。オゾン配管１５は、図外のオゾンの供給先に接続されており、装置本体２で生成されたオゾンがオゾン配管１５を通じてその供給先に送られる。
　冷却配管１６は、入水用及び出水用の２つの冷却配管１６ａ，１６ｂがあり、それぞれ図外の熱交換器等に接続されている。装置本体２には、これら冷却配管１６ａ，１６ｂを通じて冷却水が循環供給される。
　図２に示すように、装置本体２の内部は、ステンレス製の２枚の区画板１７，１７によって原料ガス室１８、冷却室１９及びオゾン室２０に区画されている。原料ガス室１８は、装置本体２の一方の端部に配置されており、原料ガス配管１４と連通している。オゾン室２０は、装置本体２の他方の端部に配置されており、オゾン配管１５と連通している。
　冷却室１９は、原料ガス室１８とオゾン室２０の間に配置されており、装置本体２の大部分を占めている。冷却室１９は、そのオゾン室２０側の下隅部分で入水用の冷却配管１６ａと連通し、その原料ガス室１８側の上隅部分で出水用の冷却配管１６ｂと連通している。冷却室１９の内部には、複数の規制板２１が所定の間隔で設置されている。これら規制板２１により、冷却室１９の内部は上下互い違いに区画され、冷却水が蛇行して流れるように設計されている。
　図３に示すように、装置本体２の内部には、複数の管状のオゾン生成ユニット３０Ａが密集した状態で設置されている。各オゾン生成ユニット３０Ａは、冷却室１９を横切り、胴部１１の長手方向に沿って延びるように設置されている。各オゾン生成ユニット３０Ａの両端部のうち、上流側の端部は原料ガス室１８に突出し、下流側の端部はオゾン室２０に突出している。
　オゾン生成ユニット３０Ａの端部は、原料ガス室１８やオゾン室２０に突出していることは必須ではない。オゾン生成ユニット３０Ａの端部は、冷却室１９の内部や冷却室１９と原料ガス室１８等との境界に位置していてもよい。これらオゾン生成ユニット３０Ａの各々において、原料ガスからオゾンが生成される。
　（オゾン生成ユニットの構成）
　図４に、オゾン生成ユニット３０Ａの詳細を示す。オゾン生成ユニット３０Ａは、外側電極管３１と内側電極管３２とで構成されている。
　外側電極管３１は、円筒状のステンレス管からなり、その各端部は、各区画板１７に隙間無く接合されている。外側電極管３１は、区画板１７を介して電気的に接地されており、低電圧側の電極を構成している。外側電極管３１の周囲は冷却水によって満たされており、各オゾン生成ユニット３０Ａは冷却水によって冷却される。この外側電極管３１の内側に、同心円状に内側電極管３２が配置されている。
　本実施形態の内側電極管３２は、誘電体管３３や電極３４、端子棒３５などで構成さている。
　誘電体管３３は、一方の端部が塞がれた円筒状の細長い部材であり、セラミックやガラス等で形成されている。誘電体管３３の外周面は、僅かな隙間（放電ギャップ３６）を隔てて外側電極管３１の内周面と対向している。誘電体管３３の塞がれた端部（閉端部３３ａ）は、オゾン室２０に位置し、誘電体管３３の開かれた端部（開端部３３ｂ）は、原料ガス室１８に位置している。
　端子棒３５は、ステンレス等の細長い棒状導体からなる。端子棒３５の前端は、閉端部３３ａの近傍に至るまで誘電体管３３に挿入されている。端子棒３５の後端は、開端部３３ｂから突出している。その後端に外部電源３７の高電圧側が接続されている。
　電極３４は、ステンレスのバネ鋼板等、高い弾性を有するとともに電気伝導率に優れた細長い矩形薄板状の導体４０を用いて円筒状に形成されている。
　具体的には、図５に示すように、端子棒３５には、導体４０の長い方の一端（固定端４０ａ）の部分が接合されている。そして、導体４０が、それ自体の弾性力で誘電体管３３の内部で半径方向外側に拡がることにより、導体４０のうち、導体４０の長い方の他端（遊端４０ｂ）側の部分が、半径方向外側に押し付けられて、誘電体管３３の内周面に密着している。
　その遊端４０ｂは、誘電体管３３の内周面の上で導体４０の中間部分と内外に重なり合い、誘電体管３３の内周面は、全周にわたって導体４０によって被覆されている。それにより、円筒状の電極３４が形成されている。
　すなわち、このオゾン生成ユニット３０Ａの場合、導体４０は、断面螺旋状に曲げられていて、周方向に延びて電極３４を形成する部分と、半径方向に延びて電極３４と端子棒３５とを接続する部分（中継部３４ａ）とを有している。そして、電極３４は、端子棒３５に直に接続され、端子棒３５を介して外部電源３７と電気的に接続されている。
　（オゾン生成装置の運転等）
　冷却水が冷却室１９に循環供給され、各オゾン生成ユニット３０Ａが冷却される。その状態で、外部電源３７により、各オゾン生成ユニット３０Ａの外側電極管３１と内側電極管３２との間に高電圧が印加される。そうすることで、各放電ギャップ３６では無声放電が発生する。
　原料ガスが装置本体２に供給され、原料ガス室１８から各放電ギャップ３６に原料ガスが流入すると、放電ギャップ３６を通過する間にオゾンが生成される。生成したオゾンは、オゾン室２０に流出し、オゾン配管１５を通じて供給先に送り出される。従って、運転時の原料ガス室１８には、原料ガスが絶えず流入しているため、原料ガス室１８にオゾンが入り込むことはない。
　しかし、オゾン生成装置１が停止して原料ガスの供給が止まると、放電ギャップ３６やオゾン室２０に残存するオゾンが逆流して原料ガス室１８に入り込むおそれがある。オゾンが、原料ガス室１８に入り込んで誘電体管３３の内部に侵入すると、電極３４等が腐食する。
　電極３４等の交換が必要になっても、このオゾン生成装置１の場合、電極３４は誘電体管３３の内部に挿入されているだけであるため、容易に取り外すことができる。具体的には、端子棒３５を電極３４とともに誘電体管３３から引き抜けばよい。大型のオゾン生成装置１になれば、オゾン生成ユニット３０Ａは数百本にもなるため、交換に要するコストを大幅に軽減できる。
　（オゾン生成装置の製造方法）
　図６及び図７に、オゾン生成装置１の製造工程を示す。これら図は、オゾン生成ユニット３０Ａの製造過程のうち、端子棒３５と電極３４とを誘電体管３３の内部に設置する工程を表している。
　図６の（ａ）に示すように、まず、端子棒３５に導体４０の端部を接合する（接合工程）。具体的には、スポット溶接を行い、導体４０の固定端４０ａの部分を端子棒３５に接合する。そうして、図６の（ｂ）に示すように、端子棒３５に導体４０を巻き付ける（巻付工程）。
　次に、図７の（ａ）に示すように、導体４０が巻き付けられた端子棒３５を誘電体管３３に挿入する（挿入工程）。そして最後に、図７の（ｂ）に示すように、導体４０の拘束を解き、端子棒３５を巻き付け方向とは逆向きに適宜回転させるなどして、図５に示したような状態になるまで、誘電体管３３の内部で導体４０を拡張させる（拡張工程）。
　このように、極めて簡単にオゾン生成ユニット３０Ａを製造することができる。オゾン生成ユニット３０Ａは、オゾン生成装置１に多数設置されるため、この製造方法によれば、生産性を向上させることができる。
　＜第２実施形態＞
　図８に、本実施形態のオゾン生成装置の要部であるオゾン生成ユニット３０Ｂを示す。本実施形態のオゾン生成ユニット３０Ｂは、端子棒３５が無い点で、第１実施形態のオゾン生成ユニット３０Ａと構造が異なっている。
　装置本体２等、その他の構造については、第１実施形態のオゾン生成装置１と同様であるため、同じ構造については同一の符号を用いてその説明は省略する。
　このオゾン生成ユニット３０Ｂでは、電極３４が、端子リードを介して外部電源３７と電気的に接続されている。具体的には、開端部３３ｂの側に位置する電極３４の一端に、電気伝導率に優れた、ステンレス等の細長い金属板片５０が接合されている。金属板片５０の一部は、開端部３３ｂから突出して端子リードを構成し、外部電源３７と電気的に接続されている。
　このオゾン生成ユニット３０Ｂの場合も容易に製造できる。
　例えば、予め、導体４０の短い方の一端に金属板片５０を接合しておく。そして、図９に示すように、金属板片５０を内側に向けた状態で導体４０を筒状に丸め（準備工程）、導体４０の短い方の他端の側から、導体４０を誘電体管３３に挿入する（挿入工程）。このとき、これら工程を補助するために、丸めた導体４０の内側にガイド棒Ｇが挿入されていてもよい。
　後は、第１実施形態のオゾン生成装置１と同様に、誘電体管３３の内部で導体４０を拡張させる（拡張工程）。ガイド棒Ｇを用いた場合には、このときに引き抜けばよい。
　このオゾン生成ユニット３０Ｂの場合、導体４０の全体が誘電体管３３の内周面に沿って拡がるため、導体４０は、周方向に延びて電極３４を形成する部分のみとなり、半径方向に延びる部分は無い。
　＜その他＞
　端子リードは、電極３４を構成する導体４０と一体に形成してもよい。すなわち、導体４０の短い方の一端から、端子リードを構成する突出部を部分的に突出させればよい。端子リードを構成する金属板片５０は、拡張工程の後に取り付けてもよい。
　電極３４は、交換可能であるため、必ずしも高度な耐腐食性は不要である。従って、ステンレス以外の安価で電気伝導率に優れた金属導体を電極３４の素材に利用できる。オゾン生成ユニットは、１つのオゾン生成装置に対して少なくとも１つ備えられていればよい。
１　オゾン生成装置
２　装置本体
３０Ａ，３０Ｂ　オゾン生成ユニット
３１　外側電極管
３２　内側電極管
３３　誘電体管
３４　電極
３５　端子棒
３６　放電ギャップ
３７　外部電源
４０　導体

Claims (6)

  1. 　管状のオゾン生成ユニットを備えたチューブ型のオゾン生成装置であって、
    　前記オゾン生成ユニットは、
    　円筒状の外側電極管と、
    　放電ギャップを隔てて前記外側電極管の内側に配置される内側電極管と、
    を有し、
    　前記内側電極管は、
    　円筒状の誘電体管と、
    　前記誘電体管の内周面に密接した円筒状の電極と、
    を有し、
    　前記電極が、取り外し可能な状態で前記誘電体管に挿入されているオゾン生成装置。
  2. 　請求項１に記載のオゾン生成装置において、
    　前記電極が、弾性を有する板状の導体からなり、それ自体の弾性力で前記誘電体管の内部で拡がることによって当該誘電体管の内周面に密接しているオゾン生成装置。
  3. 　請求項２に記載のオゾン生成装置において、
    　前記電極が、当該電極から延びる端子リードを介して外部電源と電気的に接続されているオゾン生成装置。
  4. 　請求項２に記載のオゾン生成装置において、
    　前記内側電極管は、更に、前記誘電体管に挿入された端子棒を有し、
    　前記端子棒に、半径方向に延びた前記導体の一端が接合され、
    　前記電極が、前記端子棒を介して外部電源と電気的に接続されているオゾン生成装置。
  5. 　請求項３に記載のオゾン生成装置を製造する製造方法であって、
    　前記導体を筒状に丸める準備工程と、
    　丸めた前記導体を前記誘電体管に挿入する挿入工程と、
    　前記誘電体管の内部で外力を加えることなく前記導体を拡張させる拡張工程と、
    を含む製造方法。
  6. 　請求項４に記載のオゾン生成装置を製造する製造方法であって、
    　前記端子棒に前記導体の端部を接合する接合工程と、
    　前記端子棒に前記導体を巻き付ける巻付工程と、
    　前記導体が巻き付けられた前記端子棒を前記誘電体管に挿入する挿入工程と、
    　前記誘電体管の内部で外力を加えることなく前記導体を拡張させる拡張工程と、
    を含む製造方法。
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