JPH09241006A - オゾン発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 投入電力に対して無効となる電力が少なく、
オゾン発生効率が良好で、しかも放電空間を効率よく冷
却することができるようにする。 【解決手段】 一対の板状電極板がそれらの間に放電空
間が形成されるように相対向して配置され、上記電極板
の放電空間側の面にはそれぞれセラミックの誘電体層が
配置されているオゾン発生装置において、この誘電体層
３３，３４に板状の陽極４が配置され、この陽極４の表
裏両面には先端が尖った多数の突起先端部４１，４２が
形成され、この突起先端部４１，４２が上記両側の誘電
体層３３，３４の表面に接触した状態で誘電体層３３，
３４間に陽極４が配置され、上記陽極４には表裏に貫通
する貫通穴が多数形成され、上記陽極４はエキスパンド
メタルで構成され、誘電体層３３，３４は金属製の陰極
３１，３２の表面にセラミックの溶射またはＣＶＤで形
成した層で構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、オゾン発生装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、オゾン発生装置（オゾナイザー）
として、陽極と陰極とがそれぞれ少なくとも１つそれら
の間に放電空間が形成されるように相対向して配置さ
れ、この放電空間に酸素、空気などの原料気体を流すこ
とによりオゾンを発生させるようにしたものが知られて
おり、例えば特公平４−７４２８１号公報がある。この
公報に記載された発明は、金属製平板の表裏両最外面に
同一平面上に並置される多数の平面部を配置し、各平面
部以外の部位は凹部としかつ表裏部を連通する多数の小
穴を形成して一方側電極とし、この一方側電極の表裏両
面にそれぞれセラミック板を介して相手方電極を重合し
たものである。すなわち、図５に示すように、金属製の
平板からなる陽極板９１は両側面（平面部９２）の間に
凹部９３が表裏相対応して形成され、この凹部９３が形
成された部分には貫通穴９４が形成されて表裏の凹部９
３が互いに連通している。この陽極板９１の両側には、
セラミックからなる平板状の誘電体層９５が平面部９２
と面接触して配置され、さらにこの誘電体層９５の両外
側面には金属製の陰極９６が積層されている。そしてこ
の陽極板９１と陰極板９６とに図示しない電源が接続さ
れている。

【０００３】上記構成において、一方側電極（陽極板９
１）と相手方電極（陰極９６）との間に高圧高周波電圧
を印加して凹部９３内で放電界を形成させ、平面部９２
の外周部の凹部９３内で沿面放電を発生させ、平面部９
２から離れた部位（凹部９３内）で無声放電を発生させ
ることにより、凹部９３内を通過する原料気体をオゾン
化するようにしている。また通過する原料気体は表裏間
で小穴（貫通穴９４）を自由に通過することにより、通
過気体の流路を複雑化するとともに、一部に渦流を生じ
させて放電界との接触確率と接触時間を多くするととも
に、表裏間の流量を平均化してオゾン化効率の変動を防
止するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記構成では、原料ガ
スが放電発生空間（凹部９３）を通過する際に主に電子
からエネルギーを得て酸素分子が酸素原子に解離され、
その後酸素分子と反応してオゾンが生成される。そして
放電に消費される電力は、電源で印加された電圧によっ
てセラミックの誘電体層９５と陽極板９１との間に発生
する無数の放電と、誘電体層９５と陽極板９１に接して
いる平面部で流れる電流によって消費される。ここで、
電圧によって誘電体層９５と陽極９１との間に発生する
放電は、酸素分子にエネルギーを与えることに寄与する
が、誘電体層９５と陽極９１とに接している平面部９２
で流れる電流はこの部分にガスが全く流されないために
酸素分子へのエネルギーの享受に寄与してなく、ほぼす
べてのエネルギーが熱に変換されて消費される。そのた
め平面部９２を多数有するこの構成では、投入電力に対
して無効となる電力が多く、オゾン発生効率が悪いとい
う問題がある。

【０００５】さらに誘電体層９５と陰極９６とは重ね合
わせて積層しているだけであるために、両者の接触面に
は微小な隙間が生じることは避けられず、このため陰極
９６から誘電体層９５を通して放電空間を冷却する際に
その効率がよくないという問題がある。

【０００６】この発明は、このような従来の課題を解決
するためになされたものであり、投入電力に対して無効
となる電力が少なく、オゾン発生効率が良好で、しかも
放電空間を効率よく冷却することができるオゾン発生装
置を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、電極
間に放電空間が形成され、この放電空間にはそれぞれセ
ラミックの誘電体層が配置されているオゾン発生装置に
おいて、この誘電体層間に板状の陽極が配置され、この
陽極の表裏両面には先端が尖った多数の突起が形成さ
れ、この突起先端部が上記両側の誘電体層の表面に接触
した状態で誘電体層間に陽極が配置され、上記誘電体層
は金属製の電極板の表面にセラミックの溶射またはＣＶ
Ｄで形成した層で構成されているものである。

【０００８】請求項１の発明では、陽極と誘電体層とは
点接触であってその直接接触部の面積は０に近いため、
電力のロスはほとんどなく、したがって投入電力のほぼ
すべてのエネルギーは放電に寄与することになり、その
結果オゾンの発生効率が優れている。しかも誘電体層は
電極板の表面にセラミックの溶射またはＣＶＤなどで形
成した層で構成されているために、陰極板と誘電体層と
の密着性がよく、このため放電空間を効率よく冷却する
ことができ、オゾンの発生を効率よく行なうことができ
る。

【０００９】請求項２の発明は、電極間に放電空間が形
成され、この放電空間にはそれぞれセラミックの誘電体
層が配置されているオゾン発生装置において、この誘電
体層間に板状の陽極が配置され、この陽極の表裏両面に
は先端が尖った多数の突起が形成され、この突起先端部
が上記両側の誘電体層の表面に接触した状態で誘電体層
間に陽極が配置され、上記誘電体層の裏面には金属めっ
きにより形成された層によって陰極板が構成されている
ものである。

【００１０】請求項２の発明では、上記同様に陽極と誘
電体層の点接触でオゾンの発生効率が優れ、しかも誘電
体層の裏面には金属めっきにより形成された層によって
陰極板が構成されているために、陰極板と誘電体層との
密着性がよく、上記同様に放電空間を効率よく冷却する
ことができ、オゾンの発生を効率よく行なうことができ
る。

【００１１】請求項３の発明は、上記陽極には表裏に貫
通する貫通穴が多数形成されているものである。

【００１２】請求項３の発明では、放電空間中を流れる
原料ガスは、両側の誘電体層間で自由に流通するため
に、これらの間での放電部のガスの流通の偏りはなく、
したがってオゾン発生の効率の低下は生じない。

【００１３】請求項４の発明は、上記陽極はエキスパン
ドメタルで構成されているものである。

【００１４】請求項４の発明では、陽極としてエキスパ
ンドメタルを使用しているために、表裏両面に多数の接
触点を有するとともに表裏にガスが自由に流通する陽極
構造を容易に製造することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１において、一対の平板状の金
属製陰極３１と３２とが互いに平行に配置され、この陰
極３１と３２との互いの対向面にはセラミックの層から
なる誘電体層３３と３４とがそれぞれ形成され、この誘
電体層３３と３４との間に陽極４が配置されている。そ
してこの陰極３１，３２および誘電体層３３，３４の周
囲を絶縁材料からなるフレーム６０が保持することによ
り両誘電体層３３，３４間に放電空間５を形成させ、こ
の陰極３１，３２および陽極４に電源４０が接続されて
オゾン発生装置が構成されている。このフレーム６０の
一方の側部には原料ガス供給口５３が形成され、他方の
側部にはオゾンガス取り出し口５４が形成されている。
上記誘電体層３３，３４はセラミックを陰極３１，３２
の表面にプラズマ溶射することにより形成し、あるいは
ＣＶＤなどの手段でセラミックの層を形成させればよ
い。また陰極３１，３２の外側には、図示しない冷却手
段が設けられている。この冷却手段としては、例えば陰
極３１，３２の外側にフレームを設けて陰極３１，３１
の外面に沿って冷却水を流すようにすればよい。

【００１６】図２はこの発明の別の実施形態を示し、一
対の平板状のセラミックの層からなる誘電体層３５と３
６とが互いに平行に配置され、この誘電体層３５と３６
との間に陽極４が配置さて放電空間５が形成され、また
誘電体層３５と３６とのそれぞれの外側面には金属製陰
極３７と３８とが形成されている。これらの周囲には、
上記同様にフレーム６０が取付けられるとともに、原料
ガス供給口５３およびオゾンガス取り出し口５４が形成
されている。上記陰極３７，３８は、誘電体層３５，３
６の表面に金属めっきが施されることにより形成されて
いる。その他の構成は図１のものと同じである。

【００１７】上記陽極４は、図３および図４に示すよう
に、公知のエキスパンドメタルが使用されている。この
エキスパンドメタルは平面形状は図３に示すように波形
部材を隣接して並べたような形状であるが、断面形状は
図４に示すように傾斜した長方形が一定間隔で複数個並
べられた形状で、その断面の相対向する（対角の）角部
が最上点（突起先端部）４１と最下点（突起先端部）４
２となり、この最上点４１が誘電体層３３の表面に当接
し、また最下点４２が誘電体層３４の表面に当接するこ
とになる。すなわち、陽極４はその最上点４１と最下点
４２とが網目ごとに形成され、この陽極４を平板からな
る誘電体層３３と誘電体層３４とで挾み付けると、最上
点４１と最下点４２とが誘電体層３３および３４に点接
触することになり、しかも陽極４は網状体であるため
に、多数の表裏に貫通する空間４００が形成され、した
がって誘電体層３３と３４との間の放電空間５は全体が
連通している。

【００１８】なお、陽極としてエキスパンドメタルを使
用したのは、表裏両面に多数の接触点を有するとともに
表裏にガスが自由に流通する構造を容易に製造すること
ができるためであるが、上記のようなエキスパンドメタ
ルを使用する代わりに、金属製平板の表裏両面に先端が
尖った多数の突起が形成されたものを用い、この突起先
端部が上記両側の誘電体層の表面に接触した状態で誘電
体層間に陽極を配置してもよい。そしてその場合には、
平板には多数の表裏に貫通する小穴を形成することが好
ましい。

【００１９】上記構成において、陽極４と陰極３１，３
２あるいは３７，３８との間に電圧を印加すると、まず
陽極４の最上点４１と誘電体層３１，３５との接触部、
および最下点４２と誘電体層３２，３６との接触部にお
いて予備電離が発生し、放電が開始する。この放電の開
始によりその周辺の電子密度が増加し、その結果これら
の点接触部からその周辺の放電空間５に放電現象が広が
っていく。これによって、この放電空間５を流れる原料
ガスがオゾン化される。この際、放電空間５中を流れる
原料ガスは、両側の誘電体層３３，３４間（３５，３６
間）で自由に流通するために、これらの間での放電状態
の偏りはなく、したがって放電状態の偏りによる放電効
率の低下は生じない。また点接触部（直接に接触してい
る部分）では放電のない通電のみが行なわれ、これはオ
ゾン化には寄与せず、電力のロスとなるが、上記構成で
は点接触であってその直接接触部の面積は０に近いた
め、電力のロスはほとんどなく、したがって投入電力の
ほぼすべてのエネルギーは放電に寄与することになり、
その結果オゾンの発生効率が優れている。

【００２０】これに対し、図５で示す従来構造では、面
接触部（平面部９２）が多数存在するために、面接触部
を流れる電流により相当量の電力のロスが生じることに
なる。より具体的に説明すると、陽極４の全面積をＡ、
平面部９２の数をＸとすると、単位面積当たりに接触し
ている平面部の数はＸ／Ａであり、また誘電体層と面接
触する平面部の１つ当たりの面積をＳとすると、単位面
積当たりの面接触する面積はＳ×Ｘ／Ａとなる。したが
って、陽極に平面部を有するものでは放電面積がその平
面部の分だけ減少することになり、Ｐの電力を投入した
場合の面接触の構造の放電電力密度Ｗ１および点接触の
構造の放電電力密度Ｗ２は下式のようになる。

【００２１】Ｗ１＝Ｐ／（Ａ−Ｓ×Ｘ） Ｗ２＝Ｐ／Ａ そして一般に放電電力密度は低い方が、オゾンの発生効
率がよいことが知られており、上記式ではＷ１＞Ｗ２で
あるから、点接触の構造の方が面接触の構造より効率が
よいことになる。

【００２２】さらに誘電体層３３，３４は陰極３１，３
２に対して単に重ね合わせて積層しているものではな
く、溶射やＣＶＤなどにより結合されているために、両
者間の接触面は完全な面接触となり、このため陰極３
１，３２から誘電体層３３，３４を通して放電空間５を
冷却する際にその効率が優れている。同様に、陰極３
７，３８は誘電体層３５，３６に対してめっきされてい
るために、両者間の接触面は完全な面接触となり、この
ため陰極３７，３８から誘電体層３５，３６を通して放
電空間５を冷却する際にその効率が優れている。

【００２３】なお、オゾナイザーの装置構成は上記実施
形態のものに限られるものではなく、この他の構成にも
適用することができる。

【００２４】

【発明の効果】請求項１の発明では、陽極と誘電体層と
は点接触であってその直接接触部の面積は０に近いた
め、電力のロスはほとんどなく、したがって投入電力の
ほぼすべてのエネルギーは放電に寄与することになり、
その結果オゾンの発生効率が優れている。しかも誘電体
層は電極板の表面にセラミックの溶射またはＣＶＤなど
で形成した層で構成されているために、陰極板と誘電体
層との密着性がよく、このため放電空間を効率よく冷却
することができ、オゾンの発生を効率よく行なうことが
できる。

【００２５】請求項２の発明では、上記同様に陽極と誘
電体層の点接触でオゾンの発生効率が優れ、しかも誘電
体層の裏面には金属めっきにより形成された層によって
陰極板が構成されているために、陰極板と誘電体層との
密着性がよく、上記同様に放電空間を効率よく冷却する
ことができ、オゾンの発生を効率よく行なうことができ
る。

【００２６】請求項３の発明では、放電空間中を流れる
原料ガスは、両側の誘電体層間で自由に流通するため
に、これらの間での放電部のガスの流通の偏りはなく、
したがってオゾン発生の効率の低下は生じない。

【００２７】請求項４の発明では、陽極としてエキスパ
ンドメタルを使用しているために、表裏両面に多数の接
触点を有するとともに表裏にガスが自由に流通する陽極
構造を容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態を示すオゾナイザーの部分
切欠き断面説明図である。

【図２】この発明の別の実施形態を示すオゾナイザーの
部分切欠き断面説明図である。

【図３】図１の陽極の部分切欠き平面図である。

【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。

【図５】従来のオゾン発生装置の断面説明図である。

【符号の説明】

１ オゾン発生装置 ４ 陽極 ５ 放電空間 ３３〜３６ 誘電体層 ３１，３２，３７，３８ 陰極 ４１ 最上点（突起先端部） ４２ 最下点（突起先端部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 品川 三佐人 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極間に放電空間が形成され、この放電
   空間にはそれぞれセラミックの誘電体層が配置されてい
   るオゾン発生装置において、この誘電体層間に板状の陽
   極が配置され、この陽極の表裏両面には先端が尖った多
   数の突起が形成され、この突起先端部が上記両側の誘電
   体層の表面に接触した状態で誘電体層間に陽極が配置さ
   れ、上記誘電体層は金属製の電極板の表面にセラミック
   の溶射またはＣＶＤで形成した層で構成されていること
   を特徴とするオゾン発生装置。
2. 【請求項２】 電極間に放電空間が形成され、この放電
   空間にはそれぞれセラミックの誘電体層が配置されてい
   るオゾン発生装置において、この誘電体層間に板状の陽
   極が配置され、この陽極の表裏両面には先端が尖った多
   数の突起が形成され、この突起先端部が上記両側の誘電
   体層の表面に接触した状態で誘電体層間に陽極が配置さ
   れ、上記誘電体層の裏面には金属めっきにより形成され
   た層によって陰極板が構成されていることを特徴とする
   オゾン発生装置。
3. 【請求項３】 上記陽極には表裏に貫通する貫通穴が多
   数形成されていることを特徴とする請求項１または２記
   載のオゾン発生装置。
4. 【請求項４】 上記陽極はエキスパンドメタルで構成さ
   れていることを特徴とする請求項１または２記載のオゾ
   ン発生装置。