JPS6358765B2 - - Google Patents

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JPS6358765B2
JPS6358765B2 JP60132101A JP13210185A JPS6358765B2 JP S6358765 B2 JPS6358765 B2 JP S6358765B2 JP 60132101 A JP60132101 A JP 60132101A JP 13210185 A JP13210185 A JP 13210185A JP S6358765 B2 JPS6358765 B2 JP S6358765B2
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    • C01B2201/10—Dischargers used for production of ozone
    • C01B2201/14—Concentric/tubular dischargers
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    • C01B2201/00—Preparation of ozone by electrical discharge
    • C01B2201/20—Electrodes used for obtaining electrical discharge
    • C01B2201/22—Constructional details of the electrodes
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    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
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    • C01B2201/20—Electrodes used for obtaining electrical discharge
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    • C01B2201/00—Preparation of ozone by electrical discharge
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  • Organic Chemistry (AREA)
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  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
  • Bidet-Like Cleaning Device And Other Flush Toilet Accessories (AREA)
  • Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野 本発明は、基本的に管形外部電極と該外部電極
により同心円的に包囲されている電圧印加内部電
極とから形成され、内部に電極を相互に分離する
誘電体が設けられている、ガスが流動する空隙中
で無声放電により酸素又は酸素含有ガスからオゾ
ンを発生させるための装置に関する。 従来の技術 オゾンは有機物質及びいくつかの酸価数を有す
る元素を含有する無機化合物の非常に強力な酸化
剤である。化学分野における多様な用途と共に数
十年来水処理で使われている。しかしオゾン発生
のための高い投資費用及び操業費用がその使用可
能性を限定する。 オゾン発生させるのに理論的に多くの可能性が
あるにもかかわらず、実際には今日まで無声放電
によるオゾン発生だけが成功している。これは大
型の定置のオゾン発生装置でも、小型の運搬可能
な装置でも該当する。主に、この原理により作業
するオゾン発生器は、誘電体及びガス室により相
互に分離している2つの電極より構成されてい
る。電極には高圧交流が印加される。同時に、ガ
ス室を通して酸素又は酸素含有ガスを流動させ
る。その際に、電極の間で火花及び明るい発光現
象を伴なわない高圧放電が行なわれる。この高圧
放電がオゾン形成をもたらす。2つのタイプのこ
の原理によるオゾン発生器が知られており、つま
り電極が平行のプレート材より成る板形オゾン発
生器及び電極が同心の管より成る管形オゾン発生
器である。本発明は後者の型のオゾン発生器に関
する。 多数の構造の管形オゾン発生器が知られてお
り、例えば代表的な構造は西ドイツ国特許第
1767109号明細書及び西ドイツ国特許公開第
3221895号明細書に記載されている。多くの努力
は、オゾン発生器の性能を特に電界強度を高める
ことにより改良する方向でなされた。このため
に、例えば西ドイツ国特許第1240831号明細書が
示すように電極の表面をコーチングにより粗面化
するか又はヨーロツパ国特許第0019307号明細書
が示すように誘電体に導電性の島を設けた。西ド
イツ国特許公開第2844711号明細書には、放電面
積及び電界強度を拡大するために線材上に多数の
尖鋭な突起が設けられている線材形の内部電極を
有する管形オゾン発生器が開示されている。この
種の線材の製造には経費がかかる。西ドイツ国特
許公開第2634720号明細書では同じ目的で管形内
部電極がネジ状に延びている突起部を有する。更
に、米国特許第3565776号明細書からは、内部電
極を簡単な線材として構成することが知られてい
る。特殊構造も公知になつた。例えばヨーロツパ
特許第0018318号明細書では、シリンダ胴上に巻
きつけた線材より成る内部電極が挙げられてお
り、その際に外部電極は常法で管として構成され
ている。これに対し、西ドイツ国特許第156531号
明細書には、ラセン状に巻いた外部電極と管又は
棒材として構成されている内部電極が記載されて
いる。 ラセン状電極は構造上の理由から比較的大きな
放電空間を必要とし、それ故低くて不均一な放電
密度並びに低いオゾン濃度がもたらされる。更
に、ラセン状外部電極では、外部電極と誘電体と
の間の空隙を放電室として使用する場合、液体で
冷却することはできない。線材形又は棒形の内部
電極を有する構造的に有利な管形オゾン発生器は
エネルギー及び量に関する比収量において不十分
である。 今日常用のオゾン発生器では主に高圧放電電極
を使用する。該電極は例えばガラス、セラミツク
又はプラスチツク製の金属化誘電体か又は誘電体
でコーチングされている金属板及び金属管を有す
る。この際に、高圧は金属層に印加される。一般
にこの高圧放電電極には、特定の場合には同様に
誘電層を担持してよい直接又は間接に冷却される
電極が向かい合つて配置されている。気体放電で
発生する熱は冷媒を介して排出する。良好な冷却
によりオゾンの収率を高めることができる。この
理由のため、多くの場合には、経費のかかる第2
の冷媒循環系を通して高圧内部電極を冷却する実
験が行なわれている。 広く利用されている構造では、無声放電により
発生する熱を冷却されている外側の電極への拡散
及び対流によつて排出し得るに過ぎない。電界強
度が比較的低いので、オゾン発生では気体放電区
間を比較的大きな気体容量でかつ極めて低い速度
で負荷し得るに過ぎない。気体速度が低いと熱伝
達係数は実際にゼロであり、それ故流動する気体
を介しては熱を排出することはできない。板形オ
ゾン発生器とは異なり、管形オゾン発生器では、
電極の正確な間隔保持を保証するという大きな困
難が生じる。とりわけこれらは管直径の寸法のず
れ及び撓みにより惹起される。センタリング部材
を使用しても全長にわたつて管の間隔を一定に保
持することはできない。直径30mm及びそれ以上を
有する管が剛性であるため、センタリング部材に
よる弾性変形も可能ではない。この不正確さの結
果として著しく異なる放電密度が生じ、これによ
りオゾン収率は著しく減少する。 発明の解決しようとする問題点 本発明は、線材形又は棒形の内部電極を有する
管形オゾン発生器で構造上の改良により、オゾン
を製造するのに必要な比エネルギーを低減するよ
うに放電密度及び気体流動性を改良するという課
題をベースとする。 問題点を解決するための手段 本発明により、この課題は冒頭に記載の技術水
準から出発して、内部電極が数個の中実線材状円
筒状金属棒より成り、かつ外部電極直径の内部電
極直径に対する比が2より大きいことにより解決
される。 本発明の他の有利な実施形は特許請求の範囲第
2項〜第5項に記載されている。 内部電極及び外部電極の直径が小さいので、オ
ゾン発生器では従来より低いキヤパシタンスが一
般に達成され、それ故電流消費量が減少する。更
に、気体速度が高められるので、冷却は改良され
る。本発明により内部電極が場合により撚つた数
本の線材形棒から構成されているので、外部電極
の直径は公知の構造に比べて著しく小さくてよ
く、例えば外部電極の内部は僅かに5〜10mmであ
る。例えば、内部電極は直径0.5〜3mmの線材よ
り成つていてよい。この内部電極は直ちに最大電
界強度にもたらすことができる。小さい曲率半径
はより大きな電界強度を惹起する。本発明による
管形オゾン発生器により、公知構造の有利な特徴
を保持することが可能である。例えば、誘電体と
しては、高い破壊強度を有する材料、例えばガラ
ス、プラスチツク、酸化アルミニウム又は酸化チ
タンを使用することができる。内部の高圧電極の
対向電極としての外部電極は付加的な誘電体を有
する金属管で包囲されていてもよい。それはプラ
スチツク管で形成されていてもよく、この管の外
側周辺を導電性液体が流れる。この場合、破壊強
いプラスチツクが誘電体である。外部電極はプラ
スチツク上に施された金属層であつてもよい。 実施例 本発明の実施例を添付図面により詳説する。図
面中同じ機能を有する構造部材は同じ番号を付し
た。 第1図による装置では、高圧引出部1が絶縁性
の酸素及びオゾンに対して安定な材料からのヘツ
ド2を通つて、分配プレート3、中継バネ4及び
端子バネ5を介して平行な線材より成る内部電極
6に接続している。高圧の電圧印加内部電極6は
誘電体7及び外部電極8により包囲されている。
スペーサ9a及び9bは内部電極6、誘電体7及
び外部電極8の間の間隔を正確に保持する。外部
電極8はその端部で六角形に拡いておりかつその
縁は底板なしで溶接している。この装置は内部電
極6、誘電体7及び外部電極8より成るオゾン発
生素子計5個より成り、冷却ジヤケツト管10に
より包囲されている。冷却ジヤケツト管10はね
じ接手17及び18によりヘツド2及び底11と
結合している。冷却水は接続管片12を通して流
入しかつ接続管片13を通して流出する。接続部
14を通して酸素が供給されかつ発生してオゾ
ン/酸素混合物は接続部15を介して排出され
る。誘電体7を形成する管は底11中の溝付き板
上に支持される。 酸素は接続部14を通して流入しかつヘツド2
中に分散する。その後、酸素は内部電極6、誘電
体7及び外部電極8により形成される空隙中を流
動する。端子バネ5及びスペーサ9a,9bは、
酸素が空隙中を流動するのを可能にするように構
成されている。内部電極6と外部電極との間で行
なわれる無声放電の結果、酸素の一部からオゾン
が形成される。オゾン/酸素混合物は底11中に
集まり、その際に誘電体の内部を流動するガスは
板16中の溝を通して底中に流動する。接続部1
5を通して混合物は排出される。高圧が高圧引出
部1に印加され、分配プレート3上に分散し、か
つそのプレート3から中継バネ4及び、内部電極
6と接続している端子バネ5を介して計5個の内
部電極6に接続している端子バネ5を介して計5
個の内部電極6に送電される。公知のように任意
の数のこのような装置を平行に接続しかつ作動さ
せることができる。 基本的に、第2図による装置は第1図による装
置とは、内部電極6、誘電体7及び外部電極8よ
り成るオゾン発生素子が可撓性でありかつ湾曲し
て冷媒中に配置されている点で異なつている。そ
の際に、外部電極8は可撓性誘電体7上に施した
金属層である。正確な間隔保持はこの場合にもス
ペーサ9aにより保障される。ヘツド2及び底1
1は共通のベース板19上に固定されている。ヘ
ツド2及び底11は一体成形することもできる。
特にこのような湾曲した実施形では、内部電極が
線材からのザイルのように撚つた単一線材から成
ると有利である。それというのも可撓性が最適だ
からである。 第1図及び第2図による実施例が示すように、
本発明による装置は煩雑なパツキング及びセンタ
リングが必要ではないのでその製造において低廉
である。放電室は両端で開いているので、強力な
ガス冷却が可能である。電極は狭くて正確な放電
空隙を形成しかつ小さな直径を有する。それによ
り高い気体速度とより良好な冷却が達成される。
高価な特殊異形断面は必要ではなく、特に誘電体
管はガラス、酸化アルミニウム又は酸化チタンか
らの市販の管から調製することができる。電極に
も初めから高い精度を有する市販の管及び線材を
使用することもできる。スペーサを使うことによ
り困難なく長い、例えば長さ2.5mのオゾン発生
素子を形成することができる。オゾン発生器の総
体寸法は小さくなる。ガラス上に蒸着させた高価
なアルミニウムの代りに、簡単な線材を高圧電極
として使用することができる。僅か50ヘルツでも
オゾン1Kgを発生させるための固有のエネルギー
消費量は低い。次に本発明によるオゾン発生器の
操業結果を記載する。 濃度 100g/m3で9 KWh/1Kg 濃度 90g/m3で8 KWh/1Kg 濃度 70g/m3で7 KWh/1Kg 濃度 60g/m3で6.7KWh/1Kg 濃度 50g/m3で6.3KWh/1Kg 濃度 45g/m3で6.0KWh/1Kg 次表に記載の比較実験結果から明らかなよう
に、本発明によるオゾン発生器の操業結果が線材
形の唯一の内部電極を有するオゾン発生器に比べ
て(操業条件は同じ)飛躍的に改良され、特に驚
異的である。
【表】 表から明らかなように、長さ610mm、周波数50
Hz及び管1本当りの収量が同じであるオゾン発生
器では、それぞれ直径2mmの4本の線材からの内
部電極を有するオゾン発生器は最も低いエネルギ
ー消費量を有する。この消費量6.7Wh/gは、オ
ゾン発生器の長さをほぼ2倍の1270mmにする場合
のも7.5Wh/gに極く僅かに上昇するだけであ
る。これに対して、唯一の棒形内部電極を有する
オゾン発生器では著しく上昇する。この関係はよ
り高い周波数範囲でも該当し、周波数650Hzでも
同じ結果が達成される。
【図面の簡単な説明】
第1図は直線状に延びているオゾン発生素子を
備えた装置の断面図、第2図は湾曲したオゾン発
生素子を備えた装置の断面図である。 1……高圧引出し部、2……ヘツド、3……分
配プレート、4……中継バネ、5……端子バネ、
6……内部電極、7……誘電体、8……外部電
極、9a,9b……スペーサ、10……冷却ジヤ
ケツト管、11……底、12,13……接続管
片、14,15……接続部、16……溝付き板、
17,18……ねじ接手、19……ベース板。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 基本的に管形外部電極8と該外部電極により
    同心円的に包囲されている電圧印加内部電極6と
    から形成され、内部に電極を相互に分離する誘導
    体7が設けられている、ガスが流動する空隙中で
    無声放電により酸素又は酸素含有ガスからオゾン
    を発生させるための装置において、内部電極が数
    個の中実線材状円筒状金属棒より成り、かつ外部
    電極直径の内部電極直径に対する比が2より大き
    いことを特徴とするオゾン発生装置。 2 内部電極が数個の撚つた棒材より成る特許請
    求の範囲第1項記載の装置。 3 スペーサ9a,9bにより内部電極、誘電体
    及び外部電極の同心円配置が正確であり並びに電
    極及び誘電体の材料厚さが低い特許請求の範囲第
    1項又は第2項記載の装置。 4 内部電極、誘電体及び外部電極の共通の軸が
    湾曲している特許請求の範囲第1項から第3項ま
    でのいずれか1項記載の装置。 5 それぞれ内部電極、誘電体及び外部電極より
    成る装置数個が、酸素又は酸素含有ガス用の共通
    のヘツド2及び形成したオゾン含有ガス用の共通
    の底11を備えて平行に構成されている特許請求
    の範囲第1項から第4項までのいずれか1項記載
    の装置。
JP60132101A 1984-06-22 1985-06-19 オゾン発生装置 Granted JPS6114104A (ja)

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JPS6114104A JPS6114104A (ja) 1986-01-22
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EP (1) EP0165424B1 (ja)
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