JPH0414424Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 利用産業分野 この考案は、無声放電式のプレート型オゾン発
生装置の電極冷却に用いる液冷式の冷却器に係
り、製造容易で小型かつ冷却効率が極めて高いア
ルミニウム製の冷却器を用い、冷媒を自然対流さ
せて循環動力を不要にしかつ保守整備をほぼ不要
にし、冷却温度を一定に保持して安定したオゾン
発生量を保つことができ、またオゾン発生濃度を
著しく高水準に向上させた高濃度オゾン発生装置
用冷却器に関する。

背景技術 空気または酸素を原料として、オゾンを発生さ
せる方法として、光学的方法、電解法及び放電法
が知られており、工業的に大量のオゾンを得るに
は、無声放電法が一般的である。

また、オゾン発生装置の利用分野として、従来
からのし尿処理設備や下水処理設備に用いたりす
る用途の外、最近、オゾンの酸化力を利用した半
導体製造装置を始め、化学、医薬品工場での酸化
剤及び殺菌剤として用いるなど、酸化処理プロセ
スへの適用が注目されている。

このため、オゾン発生装置としては、高能率で
高濃度オゾンの発生が可能な装置が切望されるに
至つている。

かかる観点より、オゾン発生装置をみると、無
声放電型のオゾン発生装置は、対向配置される電
極間に誘電体を挿入配置し、高電圧を電極間に印
加し、放電空隙に空気または酸素を通すことによ
り、オゾンを得るものであり（第２図及び第３図
参照）、電極の加熱防止が、オゾン発生効率に大
きく関与していることが知られている。

従来のオゾン発生装置における電極の冷却方法
を検討すると、第３図に示す管型オゾン発生装置
の場合は、筒状チユーブの高圧電極１を被包する
如く、ガラスチユーブ誘電体２を配置し、所要の
放電空隙３を介してステンレス製の筒状水冷接地
電極４を配置した構成からなり、放電空隙３に空
気または酸素を通してオゾンを得るもので、前記
接地電極はステンレス管で水などの冷媒中に浸さ
れ外部から冷却される。

液冷却式の場合、冷却効率を向上させることが
可能であるが、二重管構造であるかぎり高圧電極
を冷却することは、冷却器の構成が複雑となり、
製造性が悪い外、必要に応じて大容量とするには
限度がり、前記用途の拡大には不適であつた。

また、他の水冷式管型装置のうち、誘電体のセ
ラミツクチユーブ内の電極とチユーブ内周面の電
極間で放電する沿面放電式においては、セラミツ
クチユーブは、水あかが付着したり、水の浸透、
端部でのシールの信頼性低下により、冷却性能が
低下し、絶縁不良を生じる恐れがあり、前記用途
に適した高濃度オゾンが得られなかつた。

また、第２図に示すプレート型オゾン発生装置
の場合、電極平面にセラミツク誘電体１２を積層
した一対の高圧電極１０及び接地電極１１を、絶
縁材セパレータ１３を介して対向配置し、形成さ
れた放電空隙１４内を、図示の如く対角線方向に
一方孔より空気または酸素を導入して、他方孔よ
りオゾンを得る構成からなる。

かかるプレート型の場合、電極１０，１１の外
面にヒートシンク１５を設けて両電極を空冷にて
放熱していたが、ヒートシンクの構成を工夫して
も放熱効率に限度があり、高濃度オゾンが得られ
なかつた。

前記従来のいずれのオゾン発生器も、オゾン発
生濃度限界は酸素を原料ガスとしも6wt％〜8wt
％であり、最大でも10wt％以下であり、消費電
力の増大から、通常は２〜4wt％であつた。

また、液冷却式として、チユーブオンシートや
トロボーン型の管型冷却器が考えられるが、プレ
ート型オゾン発生装置には不適であつた。

かかる液冷却式オゾン発生装置では、液冷系統
の水あかや腐食対策並びに絶縁性の確保が不可欠
な問題として残されていた。

考案の目的 この考案は、かかる現状に鑑み、無声放電式の
プレート型オゾン発生装置の電極冷却に用いる液
冷式の冷却器を目的とし、超高濃度オゾン発生装
置用冷却器に最適な製造容易で小型かつ単位面積
当りの冷却効率が極めて高く、かつ保守整備が不
要となる冷却器を目的としている。

考案の構成 この考案は、空隙を介して対向配置する一対の
電極の各対向面に誘電体を配設した構成からなる
オゾン発生器部部と、前記一対の電極の外向面に
着設するアルミニウム製プレートフイン形熱交換
器で構成した冷却器部とを交互に複数段積層した
構成からなり、 前記のオゾン発生装置より上方に、凝縮器を配
置し、 各冷却器部内に封入した絶縁性液化冷媒を各冷
却器と凝縮器の通路内を対流で循環可能に配管接
続したことを特徴とするオゾン発生装置用冷却器
である。

この考案は、絶縁性冷媒（フロン）の蒸発潜熱
を用いてオゾン発生器を冷却しするもので、蒸発
器となるアルミニウムプレートフイン形冷却器
と、凝縮器とを組合せて、密閉自然循環冷却系を
構成したことを特徴とするものである。

さらに、詳述すると、この考案による冷却器
は、プレート型オゾン発生装置の平面型電極に着
設できるように、例えば、電極面と相似形の２枚
のアルミニウムプレート間に、アルミニウムサイ
ドバーを挟んだ平面プレートを有するボツクス型
の熱交換器からなり、該熱交換器の通路内に波形
フイン等の種々形状、構成からなる公知のフイン
を適宜選定して、挿入配置した構成からなる。

また、この考案において、凝縮器は、前記の冷
却器から気化したフロン等の絶縁性液化冷媒を冷
却、凝縮できれば、公知のいずれの構成からなる
熱交換器であつても利用でき、種々の液体による
液冷却構成とするのもよく、また、実施例に示す
如く、アルミニウム製プレートフイン形熱交換器
に冷却フインを備えた構成とするのもよい。

かかる冷却器と凝縮器を用いた冷却系を密閉系
とし、フロン等の冷媒を適当量封入し、オゾン発
生器の放電セル冷却器を下部に、空冷式の凝縮器
を上部に配置すれば冷媒を自然対流循環で作動で
きる。この場合、冷媒循環のための動作が不要と
なり、かつメンテナンスの上でも有利となる。ま
た、必要に応じてポンプ圧縮機等を用いて強制循
環することも可能である。

考案の図面に基づく開示 第１図はこの考案によるオゾン発生装置用冷却
器の斜視説明図である。

この考案によるオゾン発生装置用冷却器は、第
２図に示すプレート型オゾン発生装置、すなわ
ち、電極平面にセラミツク誘電体を積層した一対
の高圧電極及び低圧電極を、絶縁材セパレータを
介して対向配置し、形成された放電空隙内の所要
方向より空気または酸素を導入して、他方よりオ
ゾンを発生させる構成からなるオゾン発生器部２
０に用いるもので、複数の冷却器３０間にこのオ
ゾン発生器部２０を配置して、前記高圧電極及び
低圧電極の外向面に着設する如く積層した構成か
らなる。

冷却器３０は、前記電極１０，１１と相似形の
正方形平面を有する偏平ボツクス状からなり、一
対の正方形のアルミプレートの間に、断面長方形
のアルミニウム製サイドバーを挟み、ろう着け一
体化した構成からなる。

詳述すると、図示しないが、前記オゾン発生器
部２０の放電空隙に空気または酸素を導入するた
めの導入管とオゾンの導出管が電極１０または電
極１１に貫通配置されるため、サイドバーには前
記の導入出管が遊挿できるよう、切欠部が設けて
ある。

また、前記の切欠部を除く内部通路内には、ア
ルミニウム製フインが装入され、アルミニウム製
のプレート、サイドバー、フインが一体にろう付
けされることにより、所謂プレートフイン形熱交
換器構成からなり、図のサイドバーの下側に冷媒
入口３１が設けられ、これとは対角線位置の上側
に冷媒出口３２を設けることにより、導入される
冷却媒体が図で通路を下から上へと通過して、前
記プレート及びフインと熱交換し、出口３２より
外部へ出る構成である。

冷却器３０とオゾン発生器部２０とが積層された
オゾン発生装置の上方に、アルミニウム製プレー
トフイン型熱交換器からなる凝縮器４０が配置さ
れている。

この凝縮器４０は、空気用の垂直通路４１と冷
媒用の水平通路４２とが交互に積層された構成か
らなり、垂直通路４１は垂直方向に開放され、水
平通路４２は密閉されて、各々の出入口は入口ヘ
ツダー４３と出口ヘツダー４４に集合され、冷却
器３０の出口３２が入口ヘツダー４３に、入口３
１が出口ヘツダー４４にチユーブ接続されてい
る。

また、凝縮器４０の開放された垂直通路４１内
に冷却用の空気を送るための冷却フイン４５が、
凝縮器４０の上面に対向配置されている。

考案の作用・効果 かかる構成からなるこの考案の各冷却器３０内
にフロンを所要量封入することにより、オゾン発
生器部２０の放電セルからの熱は、冷却器３０着
設面のプレートから入熱し、冷媒通路ないの液化
フロンと高効率で熱交換され、すなわち、フロン
の蒸発潜熱を用いてオゾン発生器部２０を冷却す
る。

気化したフロンは上昇して入口ヘツダー４３よ
り凝縮器４０の水平通路４２に入り、空冷されて
液化し、出口ヘツダー４４より落下し再び冷却器
３０に入る。

従つて、冷媒を循環のための動力が不要とな
り、最終的な冷却源は空気となるので、水の場合
のように、水あかの付着、腐食、水冷却源の確保
等の問題がない。フロンとしてR113を使用すれ
ば、25℃で圧力約0.45Kg／cm²、潜熱約35kcal／Kg
が得られる。

この考案の冷却器は以下の効果を有する。

蒸発器となるアルミニウム製プレートフイン
型冷却器部と空冷式凝縮器とを組合せて、冷媒
の密閉自然循環冷却系を構成し、フロン等の冷
媒の蒸発潜熱を用いるため、極めて高性能な冷
却が可能となり、冷却温度を一定に保持できる
ため、オゾン発生量を一定に保つことができ、
安定した供給が可能となる。また、冷媒循環の
ための動力が不要となり、かつメンテナンスの
上でも有利となる。

冷却器は、アルミニウム製のプレート、サイ
ドバー、フインの僅かな部品で構成され、任意
の冷媒通路構成が可能で、また、量産が可能
で、安価に提供できる。

この冷却器３０を単位冷却器とし、オゾン放
電セルと所要数積層配置することにより、小容
量から大容量のオゾン発生装置に適用でき、か
つきわめて小型、高性能な冷却器を構成する。

冷却器は、ろう着けで一体密閉下される構造
であるため、冷媒の電極への漏洩、しみ込み、
汚れ等の悪影響を及ぼす恐れがない。また、冷
媒（フロン）が、本来絶縁性を有するので、高
圧電極を冷却できるだけでなく、従来接地電極
であつた低圧電極をも絶縁して冷却でき、オゾ
ン放電電極の大地間絶縁の確保に好都合であ
る。

オゾン発生器の高圧電極、低圧電極を共に同
一構成の冷却器で冷却でき、オゾン発生器との
熱導入部が平板平面となつているため、熱伝導
性、並びに取扱、交換置換性にすぐれている。

実施例 前述の第２図の構成からなるプレート型オゾン
発生装置に、前述した第１図の構成からなる200
×200×30mm寸法のこの考案による冷却器を着設
して、オゾン発生を行なつた。

この考案の冷却器と同一寸法のアルミニウム製
ヒートシンクを着設した従来装置は、オゾン発生
濃度が最大で、8wt％であつたが、この考案の冷
却器を設けたオゾン発生装置の場合、凝縮器を15
℃以下に冷却すると、オゾン発生濃度は14wt％
以上と極めて高濃度オゾンが得られた。

従つて、オゾンの酸化力を利用した半導体製造
装置を始め、化学、医薬品工場での酸化剤及び殺
菌剤として用いるなど、酸化処理プロセスヘの適
用に最適なオゾン発生装置を得ることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案によるオゾン発生装置用冷却
器の斜視図説明図である。第２図は従来の空冷式
のプレート型オゾン発生装置の正面図と縦断面図
である。第３図は従来の液冷式の管型オゾン発生
装置の正面図と縦断面図である。 １０……高圧電極、１１……低圧電極、１２…
…誘電体、１３……絶縁体セパレータ、１４……
放電空間、１５……ヒートシンク、１６……導入
管、１７……導出管、２０……発生器部、３０…
…アルミプレート冷却器部、３１……入口、３２
……出口、４０……凝縮器、４１，４２……通
路、４３，４４……ヘツダー、４５……冷却フア
ン。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 空隙を介して対向配置する一対の電極の各対向
   面に誘電体を配設した構成からなるオゾン発生器
   部と、前記一対の電極の外向面に着設するアルミ
   ニウム製プレートフイン型熱交換器で構成した冷
   却器部とを交互に複数段積層した構成からなり、
   前記のオゾン発生装置より上方に凝縮器を配置
   し、各冷却器部内に封入した絶縁性液化冷媒を凝
   縮器の通路内を対流循環可能に配管接続したこと
   を特徴とするオゾン発生装置用冷却器。