JPH09142811A

JPH09142811A - オゾン生成装置

Info

Publication number: JPH09142811A
Application number: JP31071395A
Authority: JP
Inventors: Katsuharu Yamamoto; 克治山本; Kazuhiro Shidara; 和弘設楽; Hiroki Hirose; 宏樹広瀬
Original assignee: Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1995-11-29
Filing date: 1995-11-29
Publication date: 1997-06-03
Anticipated expiration: 2015-11-29
Also published as: JP3855287B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の課題は、製造が容易でしかも高信頼
性のオゾン生成装置を安価に得ることにある。【解決手段】上記課題を解決するために本発明は、平
板電極１を上下多段に積層すると共に、これら各平板電
極１間にオゾンを生成すべく放電ギャップ３を区画形成
した反応器４を形成し、この反応器４の最上下に位置す
る平板電極１，１に、それぞれ原料ガス入口８又はオゾ
ン出口９を形成すると共に、この最上下平板電極間に位
置する各平板電極１に、上記放電ギャップ３間をそれぞ
れ連通すべく連通孔１０を穿孔し、さらに、上記原料ガ
ス入口８及びオゾン出口９にそれぞれ原料ガス供給管８
ａ及びオゾン取出管９ａを接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は脱臭・殺菌作用など
を有するオゾンを発生するオゾン生成装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】強力な酸化力を有し、脱臭・殺菌剤等と
して用いられるオゾンは、一般に無声放電を利用して生
成されており、そのための装置も種々提案されている
が、本発明者らはこのオゾンを生成する装置の一つとし
て先に図４に示すような構造のオゾン生成装置を提案し
ている（特願平５−６５４９４号）。

【０００３】図示するように、このオゾン発生装置は、
誘電体膜６を備えた平板状の電極１を複数枚上下多段に
積層すると共に、これら電極１間にそれぞれ額縁状のス
ペーサ２を介して放電ギャップ３を区画形成した積層型
の反応器４を備えて構成されている。そして、この反応
器４を構成する各平板電極１に高電圧線Ｖとアース線Ａ
を交互に接続してアース電極と高電圧電極が対向するよ
うに形成した状態とした後、これに高電圧を印加して放
電を行うと同時に、各放電ギャップ３にそれぞれ純酸素
ガスあるいは空気等の酸素含有原料ガスを通過させるこ
とで原料ガスから酸素の同素体であるオゾンを連続的に
生成するものである。尚、図中５は、放電による電極の
加熱を防止すべく冷却水や冷却ガス等の冷媒を流すため
に、各平板電極１内に形成された冷媒流路である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
構造をしたオゾン生成装置では以下に示すような不都合
点があった。

【０００５】１．先ず、各放電ギャップ３がそれぞれ独
立し、個々の放電ギャップ３を流路として原料ガスを流
すようになっていることから、図示するように、それぞ
れの原料ガス入口８とオゾン出口９に原料ガスを供給す
る配管８ａと、オゾンを取り出す配管９ａとを放電ギャ
ップ３と略同じ数だけ接続する必要があるため、多数の
配管や継手の組み込み作業が必要となり、製造効率が良
くなかった。しかも、これら配管８ａ、９ａ、特に、オ
ゾンを取り出す側の配管９ａはオゾンに対する耐食性に
優れたテフロン等の高価な樹脂製のものが数多く必要と
されることから製造部品コストが高くなってしまうとい
った欠点があった。

【０００６】２．また、従来のオゾン生成装置では反応
器４自体が一応、ケーシング（図示せず）などで覆われ
ているものの、基本的に大気中に開放された状態となっ
ていることから、その周囲に空気中の水分が、平板電極
１内を流れる冷却水等の冷媒によって冷却されてその反
応器４表面に結露し、これによって電極１に印加してい
る高電圧がリークしてしまうおそれがあった。

【０００７】３．さらに、図示するように、この反応器
４を構成する各放電ギャップ３は、これを区画形成すべ
く各電極１の外縁部に位置するガスケットなどのスペー
サ２を上下押え板７，７とボルトナット７ａによって上
下から圧縮することで気密性が保持されるようになって
いることから、その間隔の大きさや幅を均一にするため
の寸法調整が困難であり、その調整作業には高度な熟練
度を要するといった不都合があった。

【０００８】そこで、本発明はこのような課題を有効に
解決するために案出されたものであり、その主な目的は
製造が容易で、しかも安価に得ることができる新規なオ
ゾン生成装置を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に第一の発明は、平板電極を上下多段に積層すると共
に、これら各平板電極間にオゾンを生成すべく放電ギャ
ップを区画形成した反応器を形成し、この反応器の最上
下に位置する平板電極に、それぞれ原料ガス入口又はオ
ゾン出口を形成すると共に、この最上下平板電極間に位
置する各平板電極に、上記放電ギャップ間を連通すべく
連通孔を穿孔し、さらに、上記原料ガス入口又はオゾン
出口にそれぞれ原料ガス供給管及びオゾン取出管を接続
してなるものである。従って、反応器内の各放電ギャッ
プ間が全て連通されて一つの流路を形成することとなる
ため、必要とする配管の数や継手の組み込み作業が少な
くなって製造が容易となると共に、製造コストも安価に
抑えることができる。

【００１０】また、第二、第三の発明では、この反応器
自体を密閉容器に収容し、この密閉容器内に直接原料ガ
スを供給して原料ガスの流路として用いたことから、上
述した効果に加えて、この原料ガスの露点を管理するだ
けで、反応器表面への結露が防止され、これによる高電
圧のリーク等の不都合を未然に防止できる。

【００１１】さらに、第四の発明では、上記反応容器の
放電ギャップを区画形成するために、従来のガスケット
に代えて、額縁状のセラミック製スペーサを用いたこと
から、従来のような圧縮による放電ギャップの寸法調整
が不要となり、高精度の反応器を容易に得ることがで
き、さらにこのスペーサと平板電極同士を２００℃以下
の低温焼成型の無機接着剤で接合したため、放電ギャッ
プの気密性を容易確実に保持することができる。

【００１２】また、第五の発明では、従来と同様に、各
平板電極に、冷却水を流すための冷却水路又は冷却風を
流すための冷却風路を形成することで、電極を直接冷却
することができるため、発熱に伴うオゾン生成率の低下
を未然に防止することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、本発明を実施する好適一形
態を説明する。

【００１４】図１は本発明に係るオゾン生成装置の一形
態を示す構成図である。

【００１５】まず、図中４は本発明装置の主要部を構成
する反応器であり、この反応器４は平板電極１，１を複
数枚上下多段に積層すると共に、これら各平板電極１，
１間に、樹脂製ガスケットなどからなる額縁状のスペー
サ２を介して放電ギャップ３が区画形成されている。ま
た、この反応器４を構成する各平板電極１，１の表面に
は誘電体膜６が被覆形成されると共に、各平板電極１，
１には交互にアース電線Ａと高電圧電線Ｂが接続されて
アース電極と高電圧電極が交互に形成されており、この
アース電極と高電圧電極間に高電圧を印加することで、
放電ギャップ３内に放電が発生されるようになってい
る。

【００１６】また、この反応器４の最上部に位置する平
板電極１には、その側面から下面側にかけて連通された
原料ガス入口８が穿孔されると共に、原料ガスを供給す
るための原料ガス供給管８ａが接続されており、この平
板電極１の下面に位置する放電ギャップ３側に原料ガス
を供給するようになっている。一方、反応器４の再下部
に位置する平板電極１側にもその外側からその上面側に
かけて連通されたオゾン出口９が穿孔されると共に、オ
ゾンを取り出すためのオゾン取出管９ａが接続されてお
り、この平板電極１の下面に位置する放電ギャップ３側
のガスを反応器４外へ取り出すようになっている。さら
に、これら最上下に位置する平板電極１，１間の各平板
電極１，…には、これを上下に貫通するような連通孔１
０が、各平板電極１の対角付近に交互にそれぞれ穿孔さ
れており、各平板電極１，…の上下に位置する放電ギャ
ップ３，３がこの連通孔１０によって上下に連通されて
いる。従って、原料ガス供給管８ａから原料ガス入口８
側に供給された原料ガスは、滞留することなく、図示矢
印に示すように各放電ギャップ３を蛇行するように下方
に流れた後、最下部に位置する平板電極１に形成された
オゾン出口９を通過してオゾン取出管９ａから反応器４
の外へ流れることになる。ここで、本発明装置に用いる
原料ガスとしては、純酸素ガスや空気等のオゾンの原料
となる酸素を含むものをいい、特に具体的に限定される
ものではない。また、平板電極１の積層枚数も少なくと
も３枚以上あれば本発明の効果が得られることから、３
枚以上であればその数は勿論、大きさや形状、板厚等は
特に限定されるものではない。さらに、この平板電極１
を構成する材質も導電性を有するものであれば、特に限
定されるものでもないが、例えば、鉄、銅、アルミニウ
ム等の良導電体単体あるいはこれらの合金であれば、加
工性やコスト的にも適している。

【００１７】そして、このような状態で、上述したよう
に各平板電極１，１間に高電圧を印加し、放電ギャップ
３内に放電を発生させることで、これらの放電ギャップ
３内を流れる原料ガスが徐々にオゾンに変換され、オゾ
ン取出管９ａから取り出されることになる。

【００１８】このように本発明は各平板電極１に連通孔
１０を形成して隣り合う放電ギャップ３を連通させて、
順次原料ガスを流すようにしたことから、原料ガスの流
路の数を大幅に減少することができる。すなわち、本形
態では原料ガスの流路が一つになるため、これに原料ガ
スを供給する原料ガス供給管８ａと、オゾンを取り出す
オゾン取出管９ａの数がそれぞれ１本ずつで済むことに
なる。従って、従来のものに比較して構造がシンプルと
なって装置全体の製造効率が上昇すると同時に、高価な
配管を多数使用する必要が無くなって製造コストの低減
も達成される。尚、図中７，７はこの反応器４を固定す
る押え板、５は放電に伴う平板電極１の加熱を防止する
ための冷却水や冷却ガスを流すための冷媒流路であり、
これらの構造は特に従来のものと大きく異なるものでは
ない。

【００１９】次に、図２は本発明の第二の形態を示した
ものであり、放電ギャップ３を区画形成するためのスペ
ーサ２の材質として硬質のセラミック材を用いると共
に、このスペーサ２とその上下に位置する平板電極１，
１同士を２００℃以下の低温焼成型の無機接着剤１２で
接合したものである。すなわち、上述したように、従来
の反応器ではスペーサとして樹脂系のガスケット等のよ
うな比較的可撓性を有する材料を用い、押え板７，７で
圧縮することによってこのガスケットを潰し、その反発
力によって放電ギャップ３の気密性を保つようしていた
が、このような方法では、気密性と放電ギャップ３の間
隔のバランスが難しいといった不都合があった。さら
に、ＰＴＦＥ等の樹脂系ガスケットを使用した場合、放
電によりガスケット自体が浸食されてしまうため、交換
（メンテナンス）の頻度が多くなる。そこで、本形態で
はスペーサ２として高耐久性、高硬度の特長を有するセ
ラミック材を用いたことから、放電ギャップ３の寸法調
整が不要となって高精度の反応器を容易に得ることがで
きる上に、放電による劣化に伴うメンテナンス頻度を少
なくすることができる。そして、このセラミック製スペ
ーサと平板電極同士を２００℃以下の低温焼成型の無機
接着剤１２で接合することにより、放電ギャップ３の気
密性を容易確実に保持することができる。具体的には、
上述したような低温焼成型の無機接着剤をペースト状に
してその接合部に塗布にした後、加熱することで、接着
と共に、気密性を保持することが可能となる。

【００２０】次に、図３は本発明の第三の形態を示した
ものである。図示するように本形態は、上述したような
構成をした反応器４全体を密閉容器１１内に収容すると
共に、この密閉容器１１の区画壁に原料ガスを供給する
原料ガス供給管８ａを直接接続して、密閉容器１１内を
原料ガスの通路として用いたものであり、これによって
原料ガスの露点を管理するだけで、反応器４表面への結
露が防止され、高電圧のリーク等の不都合を未然に防止
できる。すなわち、従来の装置は、その反応器４が一
応、ケーシングなどに収容されている場合があるもの
の、基本的に大気開放されて大気中に曝された状態とな
っているため、これを湿潤雰囲気などで使用した際に、
その雰囲気中の水分が平板電極１内を流れる冷却水など
の冷媒によって冷却されて平板電極１の表面に結露して
しまい、この結露部分から電極に印加された高電圧がリ
ークする虞があったが、本形態のように反応器４全体を
密閉容器１１内に収容し、この密閉容器１１内に直接原
料ガスを供給すれば、この原料ガスの露点を予め管理し
さえしておけば、いかなる湿潤雰囲気下でも結露による
リークなどが発生せず、安全に使用することが可能とな
る。特に本形態では、平板電極１を冷却するための冷媒
として、露点の低い冷媒、例えば、アンモニアやフロン
などのような露点の低い冷媒を用いた場合にはその効果
が顕著に現れる。尚、通常、このようなオゾン生成装置
に用いられる原料ガスはその露点が−５０℃以下のもの
が使用されていることから、通常の使用ではさらに原料
ガスの露点を調整する必要等はない。しかもこのような
構成とすることにより、反応器４内の気密性が低下して
内部の高濃度オゾンが漏れだしたとしても、大気中に拡
散することがなくなり、高い安全性を維持することも可
能となる。

【００２１】また、密閉容器の内圧と放電ギャップの内
圧が同じになるため、放電ギャップの気密性が容易に保
持できる。

【００２２】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、以下の如
く優れた効果を発揮する。

【００２３】１．先ず、反応器を構成する平板電極のう
ち最上下の平板電極に挟まれた電極に、それぞれ連通孔
を形成したことから、必要とする配管及び継ぎ手の数を
大幅に減少することが可能となる。従って、配管組立に
要する時間が短縮されて製造効率が上昇すると共に、高
価な配管の数を減って製造コストが大幅に低減される。

【００２４】２．放電ギャップを区画形成するスペーサ
としてセラミック製のものを用い、これを２００℃以下
の低温焼成型の無機接着剤で平板電極側に接合したた
め、放電ギャップの寸法調整が容易となり、高精度高品
質の反応器を容易に得ることができる。

【００２５】３．反応器全体を密閉容器に入れ、この密
閉容器内に直接原料ガスを流すように構成したことか
ら、湿潤雰囲気下での使用においても密閉容器への結露
による高電圧の短絡事故が未然に防止されると同時に、
万が一反応器内の高濃度オゾンが漏れだしてもそのまま
大気中に拡散することが無くなり、信頼性及び安全性が
保証される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るオゾン生成装置の第一の形態を示
す構成図である。

【図２】本発明に係るオゾン生成装置の第二の形態を示
す構成図である。

【図３】本発明に係るオゾン生成装置の第三の形態を示
す構成図である。

【図４】従来のオゾン生成装置の一例を示す構成図であ
る。

【符号の説明】

１平板電極２スペーサ３放電ギャップ４反応器５冷媒流路８原料ガス入口 8a 原料ガス供給管９オゾン出口 9a オゾン取出管 10 連通孔 11 密閉容器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者広瀬宏樹東京都江東区豊洲三丁目１番15号石川島播磨重工業株式会社東二テクニカルセンター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平板電極を上下多段に積層すると共に、
これら各平板電極間にオゾンを生成すべく放電ギャップ
を区画形成した反応器を形成し、この反応器の最上下に
位置する平板電極に、それぞれ原料ガス入口又はオゾン
出口を形成すると共に、この最上下平板電極間に位置す
る各平板電極に、上記放電ギャップ間をそれぞれ連通す
べく連通孔を穿孔し、さらに、上記原料ガス入口及びオ
ゾン出口にそれぞれ原料ガス供給管及びオゾン取出管を
接続してなることを特徴とするオゾン生成装置。
【請求項２】請求項１記載の反応器に原料ガス入口と
オゾン出口を形成すると共に、この反応容器を密閉容器
内に収容し、この密閉容器に原料ガスを供給する原料ガ
ス供給管を接続すると共に、上記反応器のオゾン出口に
オゾンを取り出すオゾン取出管を密閉容器を貫通させて
接続してなることを特徴とするオゾン生成装置。
【請求項３】上記反応器の最上下に位置する平板電極
に、それぞれ上記原料ガス入口又はオゾン出口を形成す
ると共に、この最上下平板電極間に位置する各平板電極
に、上記放電ギャップ間を連通すべく連通孔を穿孔した
ことを特徴とする請求項２記載のオゾン生成装置。
【請求項４】上記反応容器の放電ギャップを区画形成
すべく、各平板電極間に額縁状のセラミック製スペーサ
を介在させると共に、このスペーサと平板電極同士を２
００℃以下の低温焼成型の無機接着剤で接合したことを
特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のオゾン生成
装置。
【請求項５】上記各平板電極に、冷却水を流すための
冷却水路又は冷却風を流すための冷却風路を形成したこ
とを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のオゾン
生成装置。