WO2022123632A1 - オゾン発生装置 - Google Patents

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WO2022123632A1
WO2022123632A1 PCT/JP2020/045489 JP2020045489W WO2022123632A1 WO 2022123632 A1 WO2022123632 A1 WO 2022123632A1 JP 2020045489 W JP2020045489 W JP 2020045489W WO 2022123632 A1 WO2022123632 A1 WO 2022123632A1
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WO
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discharge
ozone generator
modules
units
unit
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/045489
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English (en)
French (fr)
Inventor
皓貴 内藤
学 生沼
Original Assignee
三菱電機株式会社
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Publication date
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Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
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Priority to JP2021512468A priority patent/JP6896200B1/ja
Priority to PCT/JP2020/045489 priority patent/WO2022123632A1/ja
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/02—Preparation of oxygen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/02—Silicon

Definitions

  • This application relates to an ozone generator.
  • Ozone has a strong oxidizing power, and is used in a wide range of fields such as water environment purification such as water and sewage treatment, sterilization, deodorization, and semiconductor cleaning by utilizing the strong oxidizing power.
  • water environment purification such as water and sewage treatment, sterilization, deodorization, and semiconductor cleaning by utilizing the strong oxidizing power.
  • O2 oxygen
  • a raw material gas containing oxygen is supplied to a discharge void, a high voltage is applied to the discharge void to generate silent discharge, and ozone is generated by this discharge energy. The method of doing is common.
  • the temperature of the discharge void is determined by the balance between the cooling capacity of the refrigerant and the power input to the discharge, there is an upper limit to the discharge power and ozone generation amount that can be input per unit volume of the void. Therefore, in order to obtain a desired ozone generation amount, a plurality of discharge units are generally provided in the ozone generator. Further, the cooling performance of the discharge unit depends on the contact area between the discharge unit and the refrigerant. Therefore, in order to obtain high cooling performance, it is preferable to space the discharge units, which leads to an increase in the size of the device. That is, there is a trade-off relationship between device dimensions and cooling performance.
  • an ozone generator equipped with a plurality of discharge units, a high voltage power source that applies a high voltage to the discharge unit, and a cooler that sends out a refrigerant to cool the discharge unit, and a plurality of ozone generation modules are provided.
  • a multi-module ozone generator is disclosed. Then, a plurality of columnar discharge units are arranged in an arrangement direction parallel to the axis of the cylinder, and the refrigerant is delivered in the arrangement direction of the discharge units.
  • a plurality of discharge units are connected to a high voltage power supply in parallel. As a result, even when the number of discharge units is increased in order to increase the amount of ozone generated, the size of the ozone generator is suppressed (see, for example, Patent Document 1).
  • Patent No. 6608571 (Claims, FIGS. 1 to 10)
  • each module is equipped with a high voltage power supply and a cooler, and ozone generation and cooling of the discharge unit are performed independently for each module. Therefore, for example, when one module is stopped, the amount of ozone generated by the stopped module is reduced without affecting the operation of the other modules. That is, there is a problem that the space utilization rate of the ozone generator as a whole is lowered.
  • the present application discloses a technique for solving the above-mentioned problems, and suppresses a decrease in ozone generation amount even when a certain discharge module is stopped in an ozone generator provided with a plurality of discharge modules.
  • the purpose is to provide an ozone generator that can effectively utilize the space of the device.
  • the ozone generator disclosed in the present application is Multiple discharge modules containing a plurality of discharge units that generate ozone by discharging from the raw material gas are stacked and arranged in the stacking direction.
  • Each of the discharge modules is provided with a discharge control unit that controls the discharge of all the discharge units.
  • a power supply unit that applies a voltage to the discharge unit to form the discharge, It is equipped with a cooling unit that sends out refrigerant to cool each discharge unit.
  • the cooling unit is installed on one end side in the stacking direction, and discharges the refrigerant in the same direction as the stacking direction of the discharge module.
  • ozone generator In an ozone generator provided with a plurality of discharge modules, even when a certain discharge module is stopped, it is possible to suppress a decrease in the amount of ozone generated and effectively utilize the space of the device.
  • FIG. It is a figure which shows the structure of the ozone generator by Embodiment 1.
  • FIG. It is sectional drawing which shows the structure of the ozone generator shown in FIG. It is a figure which shows the structure of the ozone generator shown in FIG. 2A. It is a perspective view which shows the structure of the discharge module of the ozone generator shown in FIG. It is a top view which shows the structure of the discharge module shown in FIG. 3A.
  • Embodiment 2 It is a figure which shows the structure of the ozone generator by Embodiment 2.
  • FIG. It is a figure which shows the structure of the ozone generator by Embodiment 3.
  • FIG. It is a figure which shows the structure of the ozone generator according to Embodiment 4. It is a figure which shows the flow of the raw material gas in the ozone generator shown in FIG.
  • the present application relates to an ozone generator that industrially generates an ozone-forming gas used in, for example, a water treatment facility.
  • the ozone generator supplies oxygen (O2) gas as a raw material gas and generates ozone (O3) gas by discharge will be described, but other ozone generators, for example, Similarly, the present application is applicable to the exhaust gas treatment device.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an ozone generator according to the first embodiment.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view showing the configuration of the ozone generator shown in FIG. 1 as viewed from the direction of line AA.
  • FIG. 2B is a diagram showing a configuration seen from the direction of arrow B of the ozone generator shown in FIG. 2A.
  • FIG. 3A is a perspective view showing the configuration of one discharge module of the ozone generator shown in FIG. 1.
  • FIG. 3B is a top view showing the configuration of the discharge module shown in FIG. 3A.
  • the ozone generator 100 has a plurality of discharge modules 101, 102, 103, 104 (hereinafter, when these are collectively referred to, they are referred to as discharge module 1) in the stacking direction Y. It is stacked and arranged in.
  • Each discharge module 1 has a plurality of discharge units 201, 202, 203, 204 arranged in an orthogonal direction X orthogonal to the stacking direction Y, and four discharge units 201, 202, 203, 204 in the figure (hereinafter, when these are collectively shown, they are referred to as a discharge unit 2). Shown.).
  • the four discharge units 201, 202, 203, and 204 are arranged side by side with a preset interval in the orthogonal direction X. Further, although the discharge units 201, 202, 203, and 204 will be described later, they are formed in a cylindrical shape, and the axes of the cylinders are arranged in the coaxial direction.
  • the number of stacked discharge modules 1 and the number of discharge units 2 of the discharge module 1 are not limited to four, and the same can be performed as long as there are a plurality of them.
  • high voltage power supplies 301, 302, 303, 304 (hereinafter, these are collectively referred to) as a power supply unit for forming a discharge by applying a voltage to the discharge units 201, 202, 203, 204.
  • a high-voltage power supply 3 even when there is only one high-voltage power supply
  • all discharge units 201, 202 It includes switch elements 401, 402, 403, and 404 (hereinafter, collectively referred to as switch element 4) as discharge control units for controlling the discharge of 203 and 204.
  • All the discharge units 201, 202, 203, and 204 in the discharge modules 101, 102, 103, and 104 are connected in parallel to the switch elements 401, 402, 403, and 404.
  • the blower fan 5, which is a cooling unit, is installed at one end side Y1 of the ozone generator 100 in the stacking direction Y, here at the uppermost portion. Therefore, the blower fan 5 sends the cooling air 6 as a refrigerant from the one end side Y1 to the other end side Y2 in the stacking direction Y to the discharge unit 2 to cool the air.
  • the discharge unit 2 generates ozone by discharging from oxygen gas as a raw material gas.
  • the discharge unit 2 includes a glass tube 10, an outer peripheral electrode 8, a heat sink 7, a conductive layer 11, and a feeding unit 12.
  • the glass tube 10 is formed in a columnar shape having an axis in the axial direction Z orthogonal to the stacking direction Y and the orthogonal direction X, and is formed by closing one end.
  • a conductive layer 11 is formed on the inner surface of the glass tube 10, and a feeding portion 12 is installed in the vicinity of the other end of the axial direction Z on the unblocked side.
  • the outer peripheral electrode 8 is installed while holding the glass tube 10 and the discharge gap 9.
  • the heat sink 7 is installed so as to cover the outer surface of the outer peripheral electrode 8.
  • One of the outputs of the high voltage power supply 3 is connected to the feeding unit 12 via the switch element 4, and the other is connected to the outer peripheral electrode 8.
  • the oxygen gas exposed to the discharge flows from one end of the axial Z of the discharge gap 9 to the other end.
  • the ozone generator 100 of the first embodiment has four discharge modules 1, a total of 16 discharge units 2 having the same shape are provided. Further, as shown in FIGS. 3A and 3B, the appearance of one discharge module 1 provided with the four discharge units 2 is formed as shown in the figure. Then, the discharge modules 1 as shown in FIG. 3 are stacked and arranged in the stacking direction Y as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 3, the discharge units 2 adjacent to the orthogonal direction X are arranged at a preset interval, and the discharge units 2 adjacent to the orthogonal direction X are arranged in the stacking direction Y. It is formed through. Therefore, the cooling air 6 can pass between the discharge units 2 adjacent to the orthogonal direction X in the stacking direction Y.
  • oxygen gas is supplied to each of the discharge units 2 from the outside.
  • the blower fan 5 is operated to flow the cooling air 6 from the one end side Y1 in the stacking direction Y to the other end side Y2 in the ozone generator 100.
  • a high voltage is applied to all the discharge units 2 to generate a discharge in the discharge gap 9.
  • a part of oxygen gas which is a raw material gas, is converted into ozone.
  • the discharge of the discharge unit 2 included in each discharge module 1 is generated and controlled by the high voltage power supply 3 and the switch element 4 provided in the same discharge module 1.
  • the discharge module 101 by driving the high voltage power supply 301 and turning on the switch element 401, discharge is generated in all of the discharge units 201, 202, 203, and 204 in the discharge module 101.
  • the cooling air 6 By removing a part of the heat generated by the discharge from the heat sink 7 by the cooling air 6, overheating of the discharge units 201, 202, 203, and 204 in the discharge module 101 is suppressed.
  • the cooling air 6 forms a series of flows from the discharge module 104 located on the one end side Y1 toward the discharge module 101 on the other end side Y2. Therefore, the temperature of the cooling air 6 when passing through the discharge module 104 is the lowest, the temperature rises as it goes downstream, and the temperature when passing through the discharge module 101 becomes the highest. Therefore, the cooling capacity by the cooling air 6 is the highest in the discharge module 104, and decreases as the discharge module is located in the lower stage.
  • the cooling of the discharge modules 103, 102, 101 when the discharge module 104 is stopped is improved, and the ozone generation performance is higher than that when the discharge module 104 is in operation.
  • the ozone generator 100 as a whole, the decrease in the amount of ozone generated due to the shutdown of the discharge module 104 is suppressed as compared with the case where the first embodiment is not applied.
  • independent high voltage power supplies 301, 302, 303, 304 are connected to each of the discharge modules 101, 102, 103, 104. Therefore, the operating conditions of the high voltage power supplies 301, 302, 303, and 304 can be individually controlled. For example, it is possible to operate so that the electric power supplied to the discharge module 1 decreases from the one end side Y1 to the other end side Y2 of the flow of the cooling air 6. In this case, overheating of the discharge units 201, 202, 203, 204 of the discharge module 101 at the other end side Y2 of the cooling air 6 can be suppressed, and the ozone generation performance of the ozone generator 100 as a whole can be improved.
  • the high voltage power supply 3 is not limited to a sine wave as long as it can stably generate an AC high voltage, and may have a waveform such as a rectangle, a triangle, or a pulse. Further, the voltage wave height value and the duty ratio of the AC high voltage can be appropriately determined according to various conditions such as the structure of the discharge unit 2 such as the width of the discharge gap 9 or the thickness of the glass tube 10 and the composition of the raw material gas. Generally, the voltage peak value is preferably 1 kV to 20 kV. If it is 1 kV or less, a stable discharge is not formed, and if it exceeds 50 kV, it is necessary to increase the size of the power supply and the sophistication of electrical insulation, and the manufacturing and maintenance costs are significantly increased.
  • the outer peripheral electrode 8 is made of a conductive material, and it is particularly desirable to use a metal material having excellent corrosion resistance such as stainless steel or titanium.
  • the outer peripheral electrode 8 can be made thin as long as its mechanical strength can be maintained. By making the outer peripheral electrode 8 thinner, heat conduction in the thickness direction of the outer peripheral electrode 8 can be promoted, and the cooling performance of the discharge unit 2 can be improved. Further, the range of the outer peripheral electrode 8 facing the discharge gap 9 can be covered with an insulating material having excellent corrosion resistance. By coating the outer peripheral electrode 8 with an insulating material having excellent corrosion resistance, a general-purpose conductive material having inferior corrosion resistance can be used for the outer peripheral electrode 8, and the manufacturing cost of the discharge unit 2 can be reduced.
  • thermal paste or conductive grease between the outer peripheral electrode 8 and the heat sink 7, it is possible to suppress the formation of a minute gap between the outer peripheral electrode 8 and the heat sink 7, and the outer peripheral electrode 8 and the heat sink are prevented from being formed.
  • the heat conduction with 7 can be improved.
  • glass tube 10 for example, quartz or borosilicate glass can be used. Further, it is not always necessary to use glass, and ceramics having excellent corrosion resistance such as alumina can be used.
  • the conductive layer 11 is made of a conductive material, and it is particularly desirable that the conductive thin film is formed on the inner surface of the glass tube 10 by a wet coating or plating, thermal spraying, vacuum deposition, sputtering, or the like.
  • a wet coating or plating thermal spraying, vacuum deposition, sputtering, or the like.
  • the feeding unit 12 is made of a conductive material, and it is particularly desirable to use a metal material having excellent corrosion resistance such as stainless steel or titanium.
  • a metal material having excellent corrosion resistance such as stainless steel or titanium.
  • the tip of the feeding portion 12 into a brush shape having a plurality of bristles, when the feeding portion 12 is inserted into the glass tube 10, the conductive layer 11 and the feeding portion 12 come into contact with each other at a plurality of places, and electricity is more reliably performed. It is preferable because it can secure a specific connection.
  • the conductive layer 11 high voltage application portion
  • the width of the discharge gap 9 is 0.1 mm to 10 mm. If it is 0.1 mm or less, it becomes difficult to keep the width of the discharge gap 9 uniform in the circumferential direction of the discharge unit 2, and the manufacturing cost of the discharge unit 2 increases. Further, if it is 10 mm or more, a high voltage is required to form a discharge, which increases the manufacturing cost.
  • the width of the discharge gap 9 is particularly preferably 0.2 mm to 0.6 mm. By setting the width of the discharge void 9 to 0.6 mm or less, the specific surface area of the discharge void 9 can be increased, and the cooling efficiency of the discharge void 9 can be improved.
  • oxygen gas is shown as an example as the raw material gas, but the present invention is not limited to this, and the raw material gas may contain at least oxygen as the raw material gas, and air, oxygen, or a rare gas or carbon dioxide.
  • a mixed gas of an inert gas such as oxygen and oxygen is used.
  • the pressure of the raw material gas supplied to the discharge void 9 is preferably 0.05 MPaG to 0.2 MPaG. At 0.05 MPaG or less, the number of oxygen molecules is small and the amount of ozone generated decreases. Further, when it is 0.2 MPaG or more, the discharge pressure required for the raw material gas supply device installed outside becomes high, and the ozone generation cost increases.
  • the ozone generation efficiency can be economically improved.
  • the ozone generator 100 is enlarged, by setting it to less than 0.2 MPaG, the ozone generator 100 does not fall under the "Type 2 pressure vessel regulation", and legal restrictions are reduced for handling. There are also advantages such as ease of use.
  • the heat sink 7 is made of a material having excellent thermal conductivity, and it is preferable to use a conductive material having excellent thermal conductivity such as aluminum. In particular, by using aluminum which is inexpensive and has excellent workability, the manufacturing cost of the heat sink 7 can be reduced. Further, when the heat sink 7 is made of a conductive material, the outer peripheral electrode 8 and the heat sink 7 are electrically connected and kept at the same potential, so that the ground potential of the high voltage power supply 3 is connected to the heat sink 7. The outer peripheral electrode 8 can be set to the same potential as the ground potential of the high voltage power supply 3.
  • the surface of the heat sink 7 may be treated with black paint or black alumite processing. By making the surface of the heat sink 7 black, heat radiation on the surface can be promoted and the cooling performance of the discharge unit 2 can be improved. Further, by forming the heat sink 7 with a conductive material having excellent corrosion resistance, the outer peripheral electrode 8 and the heat sink 7 can be integrally formed. By integrally forming the outer peripheral electrode 8 and the heat sink 7, the heat conduction between the outer peripheral electrode 8 and the heat sink 7 can be enhanced, the number of parts of the ozone generator 100 can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced.
  • the outer peripheral electrode 8 and the heat sink 7 are covered by covering the range of the surface facing the discharge void 9 with an insulating material having excellent corrosion resistance. Can be used for both.
  • the switch element 4 only needs to be able to open and close the electrical connection between the high voltage power supply 3 and the discharge unit 2, and a mechanical switch, a semiconductor switch, or a fuse can be used. Further, the high voltage power supply 3 and the switch element 4 do not necessarily have to be provided independently, as long as the discharge generation can be controlled. For example, the discharge generation can be controlled by operating the inverter included in the high voltage power supply 3.
  • the columnar configuration in which the discharge unit 2 is arranged in the coaxial direction is shown as the discharge unit 2 of the first embodiment, the shape of the discharge unit 2 is not limited to this, and may be configured as, for example, a parallel flat plate type. It is possible.
  • the glass tube 10 may be provided so as to be in contact with the inner surface of the outer peripheral electrode 8.
  • the conductive layer 11 is installed as an independent tube, and a discharge is formed between the voids formed between the outer surface of the tube of the conductive layer 11 and the inner surface of the glass tube 10.
  • Each of the discharge modules is provided with a discharge control unit that controls the discharge of all the discharge units.
  • a power supply unit that applies a voltage to the discharge unit to form the discharge, It is equipped with a cooling unit that sends out refrigerant to cool each discharge unit.
  • the cooling unit Since the cooling unit is installed on one end side in the stacking direction and discharges the refrigerant in the same direction as the stacking direction of the discharge module, Since the stacking direction of multiple discharge modules and the flow direction of the refrigerant are in the same direction, even if a certain discharge module is stopped, the amount of heat generated is reduced accordingly, and the amount of temperature rise of the refrigerant is reduced. However, the cooling characteristics of the discharge unit of the other discharge modules are improved, the space of the ozone generator is effectively utilized, and the decrease in the ozone generation amount of the ozone generator as a whole is suppressed.
  • the power supply unit is installed in each of the discharge modules, It becomes easier to control each discharge module.
  • each of the discharge control units since the operation of each of the discharge control units is performed individually between the discharge modules, the operation of each of the discharge control units is performed individually.
  • the operation of each discharge module can be controlled individually, and the optimum operation according to the cooling condition becomes possible.
  • each discharge control unit can control the discharge of all the discharge units in one discharge module.
  • the discharge units of one discharge module are arranged side by side at a preset interval in the orthogonal direction orthogonal to the stacking direction, the discharge units are arranged side by side. Refrigerant can pass between adjacent discharge units in the orthogonal direction, and cooling efficiency can be improved.
  • FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the ozone generator according to the second embodiment.
  • a power supply module 13 including one high-voltage power supply 3 as a power supply unit is provided on the other end side Y2 in the stacking direction Y.
  • Switch elements 401, 402, 403, and 404 are installed outside the four discharge modules 101, 102, 103, and 104, respectively.
  • the switch elements 401, 402, 403, and 404 are connected in parallel to the high voltage power supply 3, and the electrical connection between one high voltage power supply 3 and the discharge modules 101, 102, 103, and 104 can be opened and closed. Be controlled.
  • one high-voltage power supply 3 drives the discharge units 2 in all the discharge modules 1.
  • the operation of the discharge modules 101, 102, 103, 104 is independently controlled by the switch elements 401, 402, 403, 404. Therefore, for example, the operation of the discharge module 104 can be stopped by operating the switch element 404 to stop the power supply to the discharge module 104.
  • each of the discharge modules is connected in parallel to the power supply unit. It is not necessary to provide a power supply unit for each of the plurality of discharge modules, resulting in low cost.
  • FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the ozone generator according to the third embodiment.
  • the same parts as those of the above embodiments are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
  • the discharge units 2 provided in the discharge modules 1 adjacent to the stacking direction Y are arranged at positions displaced from each other in the orthogonal direction X.
  • the discharge units 2 of the discharge modules 1 adjacent to the stacking direction Y are arranged at the same positions in the orthogonal direction X. Therefore, the cooling air 6 heated by the discharge unit 2 on the one end side Y1 in the stacking direction Y passes through the discharge unit 2 on the other end side Y2, and the temperature of the cooling air 6 rises locally. Cooling performance deteriorates.
  • the discharge unit 2 of the discharge module 1 adjacent to the stacking direction Y is arranged at a position shifted in the orthogonal direction X. Therefore, the cooling air 6 is heated uniformly as a whole, and deterioration of cooling performance can be suppressed.
  • the third embodiment can be easily configured by preparing a plurality of types of discharge modules 1 having different arrangements of the discharge units 2 and arranging them alternately in the stacking direction Y.
  • the same effect as that of each of the above-described embodiments can be obtained, and the discharge modules of each of the discharge modules can be located between the discharge modules adjacent to each other in the stacking direction. Since the discharge units are located offset from each other in the orthogonal direction, It is possible to suppress the deterioration of cooling performance.
  • FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the ozone generator according to the fourth embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing a flow of a raw material gas in the ozone generator shown in FIG.
  • the same parts as those of the above embodiments are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
  • the stacking direction Y of the discharge modules 1 is configured in the vertical direction
  • the stacking direction Y of the discharge modules 1 is configured in the left-right direction. An example is shown.
  • the discharge modules 101, 102, 103, and 104 are laminated in the stacking direction Y, here in the left-right direction.
  • the discharge units 2 of each discharge module 1 are installed at intervals in the orthogonal direction X, here in the vertical direction.
  • one end side Y1 in the stacking direction Y, here, on the left side a plurality of blower fans 501, 502, 503, 504 as cooling portions (hereinafter, when these are collectively shown, they are referred to as blower fans 5. ) Is arranged at a position corresponding to each discharge unit 201, 202, 203, 204 in the orthogonal direction X.
  • fuses 141, 142, 143, 144 as discharge control units are installed in the four discharge modules 101, 102, 103, 104, respectively.
  • the output of one high voltage power supply 3 is divided into four parallel circuits, and fuses 141, 142, 143, and 144 are connected to each.
  • Each parallel circuit is further divided into four parallel circuits, each of which is connected to the discharge unit 2. Therefore, the electrical connection to each of the discharge modules 101, 102, 103, 104 is controlled by the normality or breakage of one high voltage power supply 3 and the fuses 141, 142, 143, 144.
  • the ozone generator 100 is supplied with the raw material gas from the supply device 16 installed outside.
  • Valves 151, 152, 153, and 154 are installed in each of the four branched systems in the ozone generator 100.
  • Each of the branched pipes is further branched into four systems, and oxygen gas as a raw material gas is supplied to the 16 discharge units 2.
  • the ozone gas generated by each discharge unit 2 is merged and transported to the outside of the ozone generator 100.
  • the cooling air 6 is sent from the blower fan 5 in the stacking direction Y to cool the discharge units 2 arranged therein.
  • a blower fan 5, which is a cooling unit, is installed on one end side Y1 of the ozone generator 100 in the stacking direction Y, here on the left side.
  • the blower fan 5 sends out cooling air 6, which is a refrigerant, from one end side Y1 in the stacking direction Y toward the other end side Y2, that is, from the left side to the right side.
  • the blower fans 501, 502, 503, 504 continue to operate.
  • the cooling capacity of the discharge unit 2 that continues the operation is improved as compared with the case where the entire discharge unit 2 is in operation, and the decrease in the ozone generation amount of the ozone generator 100 as a whole is suppressed.
  • the supply of the raw material gas to the discharge unit 2 whose operation has stopped is stopped, the consumption of the excess raw material gas is suppressed.
  • the same effect as that of each of the above-described embodiments is obtained, and all the discharges in the discharge module are linked with the operation of the discharge module. Since the raw material gas is supplied to the unit, The raw material gas can be used effectively.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)

Abstract

原料ガスから放電によりオゾンを発生させる放電ユニット（２０１～２０４）を複数個内包する放電モジュール（１０１～１０４）が、積層方向（Ｙ）に複数個積層して配置され、各放電モジュール（１０１～１０４）には、各放電モジュール（１０１～１０４）内の全放電ユニット（２０１～２０４）の放電を制御する放電制御部（４０１～４０４）がそれぞれ設置され、放電ユニット（２０１～２０４）に電圧を印加して放電を形成する電源部（３）と、冷媒を送出して各放電ユニット（２０１～２０４）を冷却する冷却部（５）とを備え、冷却部（５）は、積層方向（Ｙ）の一端側に設置され、放電モジュール（１０１～１０４）の積層方向（Ｙ）と同一方向に冷媒を送出する。

Description

オゾン発生装置
　本願は、オゾン発生装置に関するものである。
　オゾン（Ｏ３）は強い酸化力を有し、その強い酸化力を利用して上下水処理等の水環境浄化、殺菌滅菌、脱臭、および半導体洗浄等、多岐に亘る分野で利用されている。近年の環境意識の高まりおよび電子機器の需要増加に伴い、コンパクトかつ多量のオゾンを発生可能なオゾン発生装置の需要が高まっている。オゾンを工業的に発生する方法としては、酸素（Ｏ２）または酸素を含む原料ガスを放電空隙に供給し、放電空隙に高電圧を印加して無声放電を発生し、この放電エネルギーによりオゾンを生成する方法が一般的である。
　しかし従来のオゾン発生装置では、投入電力のうちオゾン生成に寄与するエネルギーが１０％程度であり、残りの９０％は放電空隙に熱として放出される。ここで、放出された熱により放電空隙が高温になると、発生したオゾンが熱分解されオゾンの発生効率が低下する。そこで、水または空気などの冷媒を用いて放電空隙を冷却する手法が用いられている。
　放電空隙の温度は冷媒による冷却能力と放電に投入される電力のバランスで決まることから、空隙単位容積あたりに投入可能な放電電力およびオゾン発生量には上限がある。このため、所望するオゾン発生量を得るため、一般にオゾン発生装置内に複数の放電ユニットが設けられる。また、放電ユニットの冷却性能は放電ユニットと冷媒の接触面積に依存する。従って、高い冷却性能を得るには放電ユニットの間隔を空けることが好ましいが、これは装置寸法の増大につながる。すなわち装置寸法と冷却性能はトレードオフの関係にある。
　従来は、複数の放電ユニットと、放電ユニットに高電圧を印加する高電圧電源と、冷媒を送出して放電ユニットを冷却する冷却器とを備えるオゾン発生装置、および複数のオゾン発生モジュールを備えたマルチモジュール式オゾン発生装置が開示されている。そして、複数の円柱状の放電ユニットが円柱の軸に平行な配列方向に配列され、放電ユニットの配列方向に冷媒が送出される。複数の放電ユニットは並列に高電圧電源に接続されている。これにより、オゾン生成量を増やすために放電ユニットの数を増やした場合でもオゾン発生装置の大型化を抑制している（例えば、特許文献１参照）。
特許第６６０８５７１号（特許請求の範囲、図１～図１０）
　従来のマルチモジュール式のオゾン発生装置では、各モジュールに高電圧電源と冷却器とが備えられており、モジュール毎に独立にオゾン発生と放電ユニットの冷却が行われていた。そのため、例えば１つのモジュールが停止した場合、他のモジュールの運転に影響することなく、停止したモジュール分のオゾン生成量が低下する。すなわち、オゾン発生装置の全体としての空間利用率が低下するという問題点があった。
　本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、複数の放電モジュールを備えるオゾン発生装置において、ある放電モジュールが停止した場合においても、オゾン発生量の低下を抑制し、装置の空間を有効に活用できるオゾン発生装置を提供することを目的とする。
　本願に開示されるオゾン発生装置は、
原料ガスから放電によりオゾンを発生させる放電ユニットを複数個内包する放電モジュールが、積層方向に複数個積層して配置され、
各前記放電モジュールには、全前記放電ユニットの放電を制御する放電制御部がそれぞれ設置され、
前記放電ユニットに電圧を印加して前記放電を形成する電源部と、
冷媒を送出して各前記放電ユニットを冷却する冷却部とを備え、
前記冷却部は、積層方向の一端側に設置され、前記放電モジュールの積層方向と同一方向に冷媒を送出するものである。
　本願に開示されるオゾン発生装置によれば、
複数の放電モジュールを備えるオゾン発生装置において、ある放電モジュールが停止した場合においても、オゾン発生量の低下を抑制し、装置の空間を有効に活用できる。
実施の形態１によるオゾン発生装置の構成を示す図である。 図１に示したオゾン発生装置の構成を示す断面図である。 図２Ａに示したオゾン発生装置の構成を示す図である。 図１に示したオゾン発生装置の放電モジュールの構成を示す斜視図である。 図３Ａに示した放電モジュールの構成を示す上面図である。 実施の形態２によるオゾン発生装置の構成を示す図である。 実施の形態３によるオゾン発生装置の構成を示す図である。 実施の形態４によるオゾン発生装置の構成を示す図である。 図６に示したオゾン発生装置における原料ガスの流れを示す図である。
　本願は、例えば、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。尚、以下の実施の形態では、オゾン発生装置は、原料ガスとして酸素（Ｏ２）ガスを供給して放電によりオゾン（Ｏ３）ガスを生成する場合について説明するが、これ以外のオゾン発生装置、例えば、排ガス処理装置についても同様に本願は適用可能である。
実施の形態１．
　図１は実施の形態１によるオゾン発生装置の構成を示す図である。図２Ａは図１に示したオゾン発生装置のＡ－Ａ線方向から見た構成を示す断面図である。図２Ｂは図２Ａに示したオゾン発生装置の矢印Ｂの方向から矢視した構成を示す図である。図３Ａは図１に示したオゾン発生装置の１台の放電モジュールの構成を示す斜視図である。図３Ｂは図３Ａに示した放電モジュールの構成を示す上面図である。
　図１において、オゾン発生装置１００は、複数、図では４個の放電モジュール１０１、１０２、１０３、１０４（以下、これらを総称して示す場合には、放電モジュール１と示す。）を積層方向Ｙに積層して配置される。各放電モジュール１は、積層方向Ｙに直交する直交方向Ｘに並ぶ複数、図では４個の放電ユニット２０１、２０２、２０３、２０４（以下、これらを総称して示す場合には、放電ユニット２と示す。）を有する。４個の放電ユニット２０１、２０２、２０３、２０４は、直交方向Ｘにあらかじめ設定された間隔を隔てて並んで配置される。また、放電ユニット２０１、２０２、２０３、２０４は後述にて説明するが、円柱状にて形成されており、円柱の軸が同軸方向に配置される。尚、放電モジュール１の積層個数、および、放電モジュール１の放電ユニット２の個数は、４個に限られるものはなく、複数個であれば同様に行うことができる。
　さらに、各放電モジュール１内には、放電ユニット２０１、２０２、２０３、２０４に電圧を印加して放電を形成する電源部としての高電圧電源３０１、３０２、３０３、３０４（以下、これらを総称して示す場合には、高電圧電源３と示す。また、以下の実施の形態においては、高電圧電源が１台の場合においても高電圧電源３と示す。）と、全放電ユニット２０１、２０２、２０３、２０４の放電を制御する放電制御部としてのスイッチ素子４０１、４０２、４０３、４０４（以下、これらを総称して示す場合には、スイッチ素子４と示す。）とをそれぞれ備える。そして、各放電モジュール１０１、１０２、１０３、１０４内の全放電ユニット２０１、２０２、２０３、２０４は、各スイッチ素子４０１、４０２、４０３、４０４に並列に接続される。冷却部である送風ファン５は、オゾン発生装置１００の積層方向Ｙの一端側Ｙ１、ここでは最上部に設置される。よって、送風ファン５は、積層方向Ｙの一端側Ｙ１から他端側Ｙ２に向かって、冷媒としての冷却空気６を放電ユニット２に送出して冷却する。
　図２において、放電ユニット２は、原料ガスとしての酸素ガスから放電によりオゾンを発生させるものである。具体的に、放電ユニット２は、ガラス管１０と、外周電極８と、ヒートシンク７と、導電層１１と、給電部１２とを備える。ガラス管１０は、積層方向Ｙと直交方向Ｘと直交する軸方向Ｚに軸を有する円柱状にて形成され、一端が塞がれ形成される。また、ガラス管１０の内面には導電層１１が形成され、軸方向Ｚの他端の塞がれていない側近傍には給電部１２が設置される。外周電極８は、ガラス管１０と放電空隙９を保持して設置される。ヒートシンク７は、外周電極８の外面を覆うように設置される。高電圧電源３の出力の一方がスイッチ素子４を介して給電部１２に接続され、もう一方は外周電極８に接続される。放電に曝される酸素ガスは放電空隙９の軸方向Ｚの一方の端部から他方の端部へと流れる。
　本実施の形態１のオゾン発生装置１００は、４個の放電モジュール１を有しているため、同様の形状を有する放電ユニット２を合計１６個備える。また、図３Ａ、図３Ｂに示すように、４個の放電ユニット２を備えた１台の放電モジュール１の外観は、図に示したように形成されている。そして、図３に示したような放電モジュール１が、図１に示したように積層方向Ｙに積層して配置される。そして、図３に示すように、直交方向Ｘに隣接する放電ユニット２間は、あらかじめ設定された間隔を隔てて配置されており、直交方向Ｘに隣接する放電ユニット２間は、積層方向Ｙにおいて貫通して形成される。よって、直交方向Ｘに隣接する放電ユニット２間には、冷却空気６が積層方向Ｙにおいて通過可能である。
　次に、上記のように構成された実施の形態１のオゾン発生装置１００の動作について説明する。まず、外部から放電ユニット２のそれぞれに酸素ガスを供給する。次に、送風ファン５を動作させ、オゾン発生装置１００内において冷却空気６を積層方向Ｙの一端側Ｙ１から他端側Ｙ２に流す。そして、全ての高電圧電源３を駆動させ、全てのスイッチ素子４をＯＮすることで全ての放電ユニット２に高電圧を印加し、放電空隙９に放電を発生させる。これにより、原料ガスである酸素ガスの一部がオゾンへと変換される。
　このように、各放電モジュール１に内包される放電ユニット２の放電は、同一の放電モジュール１に備えられる高電圧電源３とスイッチ素子４とにより生成制御される。例えば、放電モジュール１０１においては、高電圧電源３０１を駆動させスイッチ素子４０１をＯＮすることで、放電モジュール１０１内の放電ユニット２０１、２０２、２０３、２０４の全てに放電が生成される。放電で生じた熱の一部が冷却空気６によりヒートシンク７から除去されることで、放電モジュール１０１内の放電ユニット２０１、２０２、２０３、２０４の過熱が抑制される。
　そして、冷却空気６は、一端側Ｙ１に位置する放電モジュール１０４から他端側Ｙ２の放電モジュール１０１に向けて一連の流れを形成する。このため、放電モジュール１０４を通過する際の冷却空気６の温度が最も低く、下流に進むに従って温度が上昇し、放電モジュール１０１を通過する際の温度が最も高くなる。このため、冷却空気６による冷却能力は、放電モジュール１０４において最も高く、下段に位置する放電モジュールほど低下する。
　次に、いずれかの放電ユニット２の動作が停止した場合のオゾン発生について説明する。例えば、放電モジュール１０４内のいずれかの放電ユニット２の不具合、あるいはオゾン需要の減少により放電モジュール１０４を停止させた場合を想定する。この場合、冷却空気６の温度は、放電モジュール１０４を通過しても、放電モジュール１０４内の放電ユニット２が駆動していないため発熱源がなく上昇しない。従って、下段に位置する放電モジュール１０３、１０２、１０１を通過する冷却空気６の温度は、放電モジュール１０４が駆動している場合と比較して低くなる。
　このため放電モジュール１０４が停止した際の放電モジュール１０３、１０２、１０１の冷却は向上し、それによりオゾン発生性能は、放電モジュール１０４が稼働している場合と比較して高くなる。結果的に、オゾン発生装置１００全体としては、放電モジュール１０４停止によるオゾン発生量の低下が、本実施の形態１を適用しない場合と比較して抑制される。
　実施の形態１では、各放電モジュール１０１、１０２、１０３、１０４に対して独立した高電圧電源３０１、３０２、３０３、３０４が接続されている。このため、高電圧電源３０１、３０２、３０３、３０４の動作条件を個別に制御できる。例えば、冷却空気６の流れの一端側Ｙ１から他端側Ｙ２に向けて、放電モジュール１に供給される電力が低下するように動作することも可能である。この場合、冷却空気６の他端側Ｙ２における放電モジュール１０１の放電ユニット２０１、２０２、２０３、２０４の過熱を抑制し、オゾン発生装置１００全体としてのオゾン発生性能を向上できる。
　尚、高電圧電源３は安定して交流高電圧が発生できればよく、正弦波に限らず、矩形、三角、パルスなどの波形であってもよい。また、交流高電圧の電圧波高値およびデューティ比などは、放電空隙９の幅またはガラス管１０の厚さなど放電ユニット２の構造、原料ガスの組成等の諸条件に応じて適宜決定できる。一般に、電圧波高値は１ｋＶ～２０ｋＶが望ましい。１ｋＶ以下では安定した放電が形成されず、また５０ｋＶ超とするには、電源の大型化および電気絶縁の高度化が必要になり、製造および保守のコストが著しく増大する。
　外周電極８は導電性材料で構成され、特にステンレス鋼またはチタンなどの耐腐食性に優れた金属材料を用いることが望ましい。外周電極８は、その機械強度が維持できる範囲で薄くできる。外周電極８を薄くすることで、外周電極８の厚さ方向の熱伝導を促進し、放電ユニット２の冷却性能を向上できる。また、外周電極８の放電空隙９と面している範囲を耐食性に優れた絶縁材料で被覆することもできる。外周電極８を耐腐食性に優れた絶縁材料で被覆することで、外周電極８に耐腐食性の劣る汎用の導電性材料を使用でき、放電ユニット２の製造コストを低下できる。
　また、外周電極８とヒートシンク７との間に放熱グリースまたは伝導性グリースなどを塗布することで、外周電極８とヒートシンク７との間に微小な空隙ができるのを抑制し、外周電極８とヒートシンク７との間の熱伝導を向上できる。
　ガラス管１０としては例えば石英、ホウ珪酸のガラスを用いることができる。また、必ずしもガラスである必要はなく、アルミナなどの耐腐食性に優れたセラミックスなどを用いることができる。
　導電層１１は導電性材料で構成され、特にガラス管１０の内面に湿式のコーティングまたはメッキ、溶射、真空蒸着、スパッタリングなどの方法で形成された導電性薄膜であることが望ましい。これらの方法で導電層１１を形成することで、ガラス管１０と導電層１１とを密着でき、ガラス管１０と導電層１１との間での異常放電の発生を抑制できる。また、薄膜の導電層１１とすることで、導電層１１の重量を削減できる。
　給電部１２は導電性材料で構成され、特にステンレス鋼またはチタンなどの耐腐食性に優れた金属材料を用いることが望ましい。特に、給電部１２の先端を複数の毛を有するブラシ形状とすることで、給電部１２をガラス管１０に挿入した際に複数個所で導電層１１と給電部１２が接触し、より確実に電気的な接続が確保できるため好ましい。放電ユニット２と高電圧電源３との接続において、導電層１１に高電圧を印加し外周電極８を接地すると、導電層１１（高電圧印加部）が外周電極８で覆われるため好適である。但し、接続を逆にしても動作上は問題ない。
　放電空隙９の幅は０．１ｍｍ～１０ｍｍとすることが望ましい。０．１ｍｍ以下では、放電ユニット２の周方向に放電空隙９の幅を均一に保つことが困難になり、放電ユニット２の製造コストが増加する。また、１０ｍｍ以上では放電を形成するために高い電圧が必要になり、製造コストが増加する。放電空隙９の幅は、特に０．２ｍｍ～０．６ｍｍとすることが好ましい。放電空隙９の幅を０．６ｍｍ以下に設定することにより、放電空隙９の比表面積が増加し、放電空隙９の冷却効率を向上できる。
　上記例においては、原料ガスとして酸素ガスを例に示したが、これに限られることはなく、原料ガスとして少なくとも酸素を含んでいればよく、空気、または、酸素、または、希ガスまたは二酸化炭素などの不活性ガスと酸素との混合ガスなどが用いられる。放電空隙９に供給する原料ガスの圧力は０．０５ＭＰａＧ～０．２ＭＰａＧとすることが望ましい。０．０５ＭＰａＧ以下では酸素分子の数が少なく、オゾン発生量が低下する。また、０．２ＭＰａＧ以上では、外部に設置される原料ガスの供給装置に求められる吐出圧が高くなり、オゾン発生コストが増加する。
　原料ガスの圧力を０．０５ＭＰａＧ～０．２ＭＰａＧとすることで、経済的にオゾン発生効率を向上できる。また、オゾン発生装置１００を大型化した際にも、０．２ＭＰａＧ未満とすることで、オゾン発生装置１００が“第２種圧力容器規定”に該当しなくなり、法令上の制約が軽減されて取り扱いが容易になるなどの利点もある。
　ヒートシンク７は熱伝導性に優れた材料で構成され、アルミニウムなどの熱伝導性に優れた導電性材料を用いることが好ましい。特に、安価で加工性に優れたアルミニウムを利用することで、ヒートシンク７の製造コストを低下できる。また、ヒートシンク７を導電性材料で構成した場合、外周電極８とヒートシンク７とを電気的に接続して同電位に保つことで、高電圧電源３の接地電位をヒートシンク７に接続することで、外周電極８を高電圧電源３の接地電位と同電位にできる。
　ヒートシンク７の表面に黒色の塗装または黒アルマイト加工などの処理を行ってもよい。ヒートシンク７の表面を黒色とすることで、表面の熱輻射を促進し、放電ユニット２の冷却性能を向上できる。また、ヒートシンク７を耐腐食性に優れた導電性材料で構成することで、外周電極８とヒートシンク７を一体で形成できる。外周電極８とヒートシンク７を一体で形成することで、外周電極８とヒートシンク７との間の熱伝導を高めることができるとともに、オゾン発生装置１００の部品を削減し、製造コストを低下できる。
　ヒートシンク７に耐腐食性の劣る汎用の導電性材料を使用する場合であっても、放電空隙９と対向する面の範囲を耐食性に優れた絶縁材料で被覆することで、外周電極８とヒートシンク７とを兼用できる。
　スイッチ素子４は高電圧電源３と放電ユニット２の電気接続を開閉できればよく、メカニカルスイッチまたは半導体スイッチ、または、ヒューズを用いることができる。また、高電圧電源３とスイッチ素子４は必ずしも独立に設ける必要はなく、放電生成を制御できればよい。例えば高電圧電源３に含まれるインバータを操作することで放電生成を制御できる。本実施の形態１の放電ユニット２として同軸方向に配置される円柱状の構成を示したが、放電ユニット２の形状はこれに限定されるものではなく、例えば平行平板型にて構成することも可能である。
　また、ガラス管１０を外周電極８の内面に接するように設けてもよい。この場合、導電層１１は独立した管として設置され、導電層１１の管の外面とガラス管１０の内面の間に形成された空隙の間で放電が形成される。
　上記のように構成された実施の形態１のオゾン発生装置によれば、
原料ガスから放電によりオゾンを発生させる放電ユニットを複数個内包する放電モジュールが、積層方向に複数個積層して配置され、
各前記放電モジュールには、全前記放電ユニットの放電を制御する放電制御部がそれぞれ設置され、
前記放電ユニットに電圧を印加して前記放電を形成する電源部と、
冷媒を送出して各前記放電ユニットを冷却する冷却部とを備え、
前記冷却部は、積層方向の一端側に設置され、前記放電モジュールの積層方向と同一方向に冷媒を送出するので、
複数の放電モジュールの積層方向と、冷媒の流れ方向とが同一方向であるため、ある放電モジュールが停止した場合であっても、それに応じて発熱量が減少することで冷媒の温度上昇量が減少し、他の放電モジュールの放電ユニットの冷却特性は改善され、オゾン発生装置の空間を有効に活用され、オゾン発生装置全体としてのオゾン発生量の減少量が抑制される。
　また、前記電源部は、各前記放電モジュールにそれぞれ設置されるので、
各放電モジュールの制御が行い易くなる。
　また、各前記放電制御部の動作は、各前記放電モジュール間で個別に行われるので、
各放電モジュールを個別に運転制御でき、冷却状況に応じた最適な運転が可能となる。
　また、各前記放電モジュール内の全前記放電ユニットは、前記放電制御部に並列に接続されるので、
　各放電制御部は、１つの放電モジュール内の全放電ユニットの放電を制御できる。
　また、１つの前記放電モジュールの各前記放電ユニットは、積層方向と直交する直交方向にあらかじめ設定された間隔を隔てて並んで配置されるので、
直交方向に隣接する放電ユニット間においても冷媒が通過可能となり、冷却効率が向上できる。
実施の形態２．
　図４は実施の形態２によるオゾン発生装置の構成を示す図である。図において、上記実施の形態１と同様の部分は同一の符号を付し説明を省略する。積層方向Ｙの他端側Ｙ２に電源部としての１台の高電圧電源３を内包する電源モジュール１３を備える。４個の放電モジュール１０１、１０２、１０３、１０４の外には、それぞれスイッチ素子４０１、４０２、４０３、４０４が設置される。そして、スイッチ素子４０１、４０２、４０３、４０４は高電圧電源３に対して並列に接続されており、１台の高電圧電源３と放電モジュール１０１、１０２、１０３、１０４との電気接続の開閉が制御される。
　上記のように構成された実施の形態２のオゾン発生装置１００の動作について、上記実施の形態１と異なる点を中心に説明する。まず、本実施の形態２においては、１つの高電圧電源３により全ての放電モジュール１内の放電ユニット２を駆動させる。その際、スイッチ素子４０１、４０２、４０３、４０４により放電モジュール１０１、１０２、１０３、１０４の動作を独立に制御する。よって例えば、スイッチ素子４０４を操作し放電モジュール１０４への給電を停止させることで例えば放電モジュール１０４の動作を停止できる。
　上記のように構成された実施の形態２のオゾン発生装置によれば、上記実施の形態１と同様の効果を奏するとともに、各前記放電モジュールが、前記電源部に並列に接続されるので、
複数の放電モジュールのそれぞれに電源部を備える必要がなく低コストとなる。
実施の形態３．
　図５は実施の形態３によるオゾン発生装置の構成を示す図である。図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一の符号を付し説明を省略する。本実施の形態３は、上記各実施の形態と異なり、積層方向Ｙに隣接する放電モジュール１に備えられた放電ユニット２は、互いが直交方向Ｘにおいてずれた位置に配置されている。
　上記実施の形態１では、積層方向Ｙに隣接する放電モジュール１の放電ユニット２が、直交方向Ｘに同一位置に配備される。このため、積層方向Ｙの一端側Ｙ１の放電ユニット２によって加熱された冷却空気６が、他端側Ｙ２の放電ユニット２を通過することになり、冷却空気６の温度が局所的に上昇して冷却性能が低下する。
　これに対し、実施の形態３によれば、積層方向Ｙに隣接する放電モジュール１の放電ユニット２が、直交方向Ｘにずれた位置に配置される。このため、冷却空気６が全体的に均一に加熱され、冷却性能の低下を抑制できる。この場合、放電ユニット２の配置が異なる複数種の放電モジュール１を用意し、積層方向Ｙに互い違いに並べることで本実施の形態３を容易に構成できる。
　上記のように構成された実施の形態３のオゾン発生装置によれば、上記各実施の形態と同様の効果を奏するとともに、積層方向に隣接する前記放電モジュール間において、各前記放電モジュールの各前記放電ユニットは、直交方向において互いにずれた位置に配置されるので、
冷却性能の低下を抑制できる。
実施の形態４．
　図６は実施の形態４によるオゾン発生装置の構成を示す図である。図７は図６に示したオゾン発生装置における原料ガスの流れを示す図である。図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一の符号を付し説明を省略する。上記各実施の形態においては、放電モジュール１の積層方向Ｙが上下方向に構成される例を示したが、本実施の形態５においては、放電モジュール１の積層方向Ｙが左右方向に構成される例について示す。
　図６において、オゾン発生装置１００は、放電モジュール１０１、１０２、１０３、１０４が積層方向Ｙ、ここでは左右方向に積層される。そして、各放電モジュール１の放電ユニット２は、直交方向Ｘ、ここでは上下方向に間隔を隔てて設置される。さらに、積層方向Ｙの一端側Ｙ１、ここでは、左側に、冷却部としての複数の送風ファン５０１、５０２、５０３、５０４（以下、これらを総称して示す場合には、送風ファン５と示す。）が直交方向Ｘの各放電ユニット２０１、２０２、２０３、２０４と対応する位置に配置される。
　さらに、４個の放電モジュール１０１、１０２、１０３、１０４内には、放電制御部としてのそれぞれヒューズ１４１、１４２、１４３、１４４が設置される。１台の高電圧電源３の出力は、４つの並列回路に分割され、それぞれにヒューズ１４１、１４２、１４３、１４４が接続される。各並列回路はさらに４つの並列回路に分割され、それぞれ放電ユニット２に接続される。よって、１台の高電圧電源３と、ヒューズ１４１、１４２、１４３、１４４の正常または破断により各放電モジュール１０１、１０２、１０３、１０４への電気接続が制御される。
　図７において、オゾン発生装置１００には外部に設置された供給装置１６から原料ガスが供給される。オゾン発生装置１００内で分岐された４系統のそれぞれにバルブ１５１、１５２、１５３、１５４が設置される。分岐された配管のそれぞれは、さらに４系統に分岐され、１６個の放電ユニット２に対して原料ガスとしての酸素ガスの供給が行われる。各放電ユニット２で生成されたオゾンガスは合流され、オゾン発生装置１００の外に搬送される。
　次に上記のように構成された実施の形態４におけるオゾン発生装置１００の動作について説明する。冷却空気６は送風ファン５から積層方向Ｙに送出され、それぞれ配置された放電ユニット２を冷却する。オゾン発生装置１００の積層方向Ｙの一端側Ｙ１、ここでは、左側には、冷却部である送風ファン５が設置される。送風ファン５は、積層方向Ｙの一端側Ｙ１から他端側Ｙ２に向かって、すなわち、左側から右側に向かって冷媒である冷却空気６を送出する。
　そして、１つの放電ユニット２（例えば、左最上部に位置するもの）において電極の破損などにより短絡が生じた場合、ヒューズ１４４が破断し、放電モジュール１０４の４個の放電ユニット２０１、２０２、２０３、２０４への給電が停止する。そして、他の放電モジュール１０１、１０２、１０３の放電ユニット２は運転を継続する。さらに、この動作と連動して、バルブ１５４を閉じることで、給電が停止した放電モジュール１０４の放電ユニット２０１、２０２、２０３、２０４への原料ガスの供給を停止させる。
　この時、送風ファン５０１、５０２、５０３、５０４は運転を継続する。これにより、全放電ユニット２が運転している場合と比較して運転を継続する放電ユニット２の冷却能力が向上し、オゾン発生装置１００全体としてオゾン発生量の低下が抑制される。また、運転が停止した放電ユニット２への原料ガスの供給が停止されることから、余分な原料ガスの消費が抑制される。
　上記のように構成された実施の形態４のオゾン発生装置によれば、上記各実施の形態と同様の効果を奏するとともに、前記放電モジュールの動作と連動して、前記放電モジュール内の全前記放電ユニットに前記原料ガスが供給されるので、
原料ガスを有効に使用できる。
　本願は、様々な例示的な実施の形態および実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、および機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
１　放電モジュール、１０１　放電モジュール、１０２　放電モジュール、１０３　放電モジュール、１０４　放電モジュール、１０　ガラス管、１００　オゾン発生装置、１１　導電層、１２　給電部、１３　電源モジュール、１４１　ヒューズ、１４２　ヒューズ、１４３　ヒューズ、１４４　ヒューズ、１５１　バルブ、１５２　バルブ、１５３　バルブ、１５４　バルブ、１６　供給装置、２　放電ユニット、２０１　放電ユニット、２０２　放電ユニット、２０３　放電ユニット、２０４　放電ユニット、３　高電圧電源、３０１　高電圧電源、３０２　高電圧電源、３０３　高電圧電源、３０４　高電圧電源、４　スイッチ素子、４０１　スイッチ素子、４０２　スイッチ素子、　４０３　スイッチ素子、４０４　スイッチ素子、５　送風ファン、６　冷却空気、７　ヒートシンク、８　外周電極、９　放電空隙、Ｘ　直交方向、Ｙ　積層方向、Ｚ　軸方向。

Claims (8)

  1. 原料ガスから放電によりオゾンを発生させる放電ユニットを複数個内包する放電モジュールが、積層方向に複数個積層して配置され、
    各前記放電モジュールには、全前記放電ユニットの放電を制御する放電制御部がそれぞれ設置され、
    前記放電ユニットに電圧を印加して前記放電を形成する電源部と、
    冷媒を送出して各前記放電ユニットを冷却する冷却部とを備え、
    前記冷却部は、積層方向の一端側に設置され、前記放電モジュールの積層方向と同一方向に冷媒を送出するオゾン発生装置。
  2. 前記電源部は、各前記放電モジュールにそれぞれ設置された請求項１に記載のオゾン発生装置。
  3. 各前記放電モジュールが、前記電源部に並列に接続される請求項１に記載のオゾン発生装置。
  4. 各前記放電制御部の動作は、各前記放電モジュール間で個別に行われる請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のオゾン発生装置。
  5. 各前記放電モジュール内の全前記放電ユニットは、前記放電制御部に並列に接続される請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のオゾン発生装置。
  6. １つの前記放電モジュールの各前記放電ユニットは、積層方向と直交する直交方向にあらかじめ設定された間隔を隔てて並んで配置される請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のオゾン発生装置。
  7. 積層方向に隣接する前記放電モジュール間において、各前記放電モジュールの各前記放電ユニットは、直交方向において互いにずれた位置に配置される請求項６に記載のオゾン発生装置。
  8. 前記放電モジュールの動作と連動して、前記放電モジュール内の全前記放電ユニットに前記原料ガスが供給される請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のオゾン発生装置。
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