JP2000226202A

JP2000226202A - 管型オゾン発生装置

Info

Publication number: JP2000226202A
Application number: JP11030359A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Orishima; 寛折島; Akihiko Teramoto; 昭彦寺本
Original assignee: Sumitomo Precision Products Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Precision Products Co Ltd
Priority date: 1999-02-08
Filing date: 1999-02-08
Publication date: 2000-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】管型オゾン発生装置の放電ギャップＧを経済
的に縮小する。【解決手段】管状の外側電極２０と管状の内側電極４
０の間に挿入されて、少なくとも一方の電極との間に放
電空隙５０を形成する管状の誘電体３０として、外径が
２０ｍｍ以下の小径ガラス管を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は管型オゾン発生装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】オゾン発生装置は放電セルの基本形状に
よって板型と管型に大別される。従来の典型的な管型オ
ゾン発生装置では、図３に示すように、円筒形状の金属
タンク１の両端開口部を塞ぐ端板２，２間に、両端板を
貫通して複数本の金属管３，３・・が並列状態で架設さ
れる。各金属管３は低圧電極で、その内部に隙間をあけ
て挿通された管状の誘電体４と、誘電体４の内部にその
内周面に接して設けられた管状の高圧電極５とで放電エ
レメントを構成し、誘電体４との間に環状の放電空隙６
を形成する。誘電体４の一端部には、内部への原料ガス
の流入を阻止するために成形により閉止部７が形成され
ている。

【０００３】オゾンを発生させるときは、複数の低圧電
極３，３・・の内面側に形成された放電空隙６，６・・
に、一方の端板２の側から同時並行的に原料ガスを流通
させる。原料ガスは酸素ガス又は酸素ガスを含む混合ガ
スである。また、金属タンク１内に冷却水を流通させ
る。この状態で、誘電体４，４・・内側の高圧電極５，
５・・に所定の高電圧を印加し、放電空隙６，６・・で
無声放電を発生させる。これにより、原料ガスは各放電
空隙６を通過する途中で無声放電に曝されてオゾン化
し、他方の端板２の側へオゾンガスとして取り出され
る。

【０００４】このような管型オゾン発生装置に使用され
る環状の誘電体４としては、外径が７０〜８０ｍｍのガ
ラス管がもっぱら用いられている。ガラス管が使用され
るのは、管体への成形が容易で経済性に優れること、比
較的高い外径精度が簡単に得られることなどが理由であ
る。また、その外径が７０〜８０ｍｍに設定されている
のは、大容量のオゾン発生のためには、１セルユニット
当たりのオゾン発生量を上げるのが有利であると考えら
れていたこと、極端な大径は工作上、取扱上不利である
ことなどが理由である。

【０００５】また、放電空隙６のギャップ量Ｇについて
は、これまでは１．２ｍｍ以上が選択されていた。しか
し、最近のオゾン発生装置では、放電ギャップ量Ｇを小
さくすることが一つの傾向になっており、管型も例外で
はない。これは、放電ギャップ量Ｇを小さくすることに
より、放電空隙６の冷却効率が上がり、これによりオゾ
ンガスの高濃度化が可能になること、電子エネルギーレ
ベルの関係でオゾン発生に適した放電効果が得られるこ
となどが理由とされている。このようなことから、最近
の管型オゾン発生装置では、放電ギャップ量Ｇを０．６
ｍｍ以下にするのが主流になりつつある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしなから、管型オ
ゾン発生装置では、放電ギャップ量Ｇを縮小することは
著しい経済性の悪化を伴う。

【０００７】即ち、放電ギャップ量Ｇを縮小すると、そ
の均一性（ギャップ公差）が厳しくなる。従って、放電
ギャップ量Ｇを縮小するためには、放電空隙６に接する
低圧電極３の内径精度と、同じく放電空隙６に接するガ
ラス管（誘電体４）の外径精度を高めることが必要とな
る。ここで、低圧電極３の内径精度については、その低
圧電極３としてステンレス鋼管が使用されていることか
ら市販品のままで問題はないが、ガラス管の外径精度に
ついては、市販品のままでは精度が低く問題がある。こ
のために、微小ギャップタイプの高濃度オゾン発生装置
に使用されるガラス管には、市販品を高温加熱により再
成形を施したものが用いられており、この再成形ガラス
管の価格が非常に高くなっている。また、ガラス管を再
加熱するため、ガラス管への熱歪みによる機械強度の低
下が懸念される。

【０００８】本発明の目的は、放電ギャップ量Ｇを経済
的に縮小できる管型オゾン発生装置を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の管型オゾン発生
装置は、管状の外側電極と、外側電極内に隙間をあけて
挿入される管状の内側電極と、両方の電極間に挿入され
て少なくとも一方の電極との間に環状の放電空隙を形成
する管状の誘電体とを備えた管型オゾン発生装置におい
て、環状の誘電体として、外径が２０ｍｍ以下の小径ガ
ラス管を用いたものである。

【００１０】表１はガラス管の市販品における外径、外
径精度及び肉厚の関係を示している。この表から分かる
ように、ガラス管の市販品は、外径が小さくなるほど外
径の精度が向上する傾向がある。０．６ｍｍ以下の放電
ギャップ量Ｇに対応できる外径精度は、内外電極の径精
度を考慮すれば、ガラス管の側では±０．３ｍｍ以下で
あるため、外径が２０ｍｍ以下の小径ガラス管を使用す
れば、市販品のままでこの外径精度が得られる。ちなみ
に、外径７０〜８０ｍｍの市販ガラス管の外径精度は±
１．３ｍｍである。

【００１１】

【表１】

【００１２】これに加え、小径ガラス管の使用には以下
のような利点もある。

【００１３】ガラス管の外面側のみに放電空隙が形成さ
れる場合、即ち、ガラス管の内周面に内側電極が接する
場合、管内へのガス流通を阻止するために、ガラス管の
少なくとも一端部を閉止する必要がある。その閉止手段
としてはプラグが経済的であるが、大径ガラス管の場合
は管内外の圧力差によりプラグが抜けるおそれがあるた
め、図３のように成形による閉止部７が設けられてい
た。そして、この成形による管端閉止にはコストがかか
る。しかるに、小径ガラス管の場合は、管端部内に挿入
されるプラグにより、経済的にこの管端閉止が行われ
る。

【００１４】小径ガラス管を使用すると、１エレメント
当たりのオゾン発生量は低減するが、エレメント内外の
デッドスペースが小さくなり、その集積度が上がるた
め、オゾン発生装置全体としては従来と同等或いは従来
以上のオゾンガス容量が確保される。

【００１５】ガラス管が小径になると、ガラス管や外側
電極としての金属管の取扱性が上がる上に、金属管の両
端の端板への溶接も小型の自動溶接機により簡単かつ経
済的に行われる。これにより、微小ギャップタイプの高
濃度オゾン発生装置の製作コストが一層下がる。

【００１６】ガラス管の市販品の場合、外径が小さくな
るとこれに連れて肉厚も薄くなる。ガラス管が薄肉化さ
れると、ガラス管での電圧降下が小さくなり、駆動電圧
の低下が可能になる。駆動電圧が低くなることにより、
放電エレメント及び電源の昇圧用トランスの絶縁も容易
となり、信頼性が向上する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は本発明の実施形態に係る管型
オゾン発生装置の放電セル部の縦断側面図、図２は同放
電セル部の正面図である。

【００１８】本実施形態に係る管型オゾン発生装置は、
冷却水が流通する円筒形状の金属タンク１０と、金属タ
ンク１０の円筒部１１の内側に並行に設けられた複数の
円筒型放電エレメントと備えている。

【００１９】各エレメントは、金属タンク１０の両端の
端板１２，１２を貫通して端板１２，１２間に架設され
た管状の外側電極２０と、外側電極２０の内側に隙間を
あけて同心状に配置された誘電体としての小径ガラス管
３０と、小径ガラス管３０内にその内周面に接して設け
られた管状の内側電極４０とを備えている。

【００２０】管状の外側電極２０は低圧電極で、ステン
レス鋼管からなり、両端部が金属タンク１０の両端の端
板１２，１２に設けられた丸孔の周囲に溶接されること
により、金属タンク１０と一体化されている。外側電極
２０の外径は、後述する小径ガラス管３０の使用に伴っ
て縮小されている。なお、金属タンク１０も外側電極２
０と同じくステンレス鋼からなる。

【００２１】誘電体としての小径ガラス管３０はホウケ
イ酸ガラスからなり、外径が２０ｍｍ以下の市販品で薄
肉である。この小径ガラス管３０は図示されないスペー
サによって外側電極２０内に同心状に保持され、外側電
極２０との間に環状の放電空隙５０を形成する。放電空
隙５０のギャップ量Ｇは、０．６ｍｍ以下に制限されて
いる。小径ガラス管３０の一方の端部は、当該端部内に
圧入されたプラグ３１によって閉止されている。プラグ
３１の材質はフッ素樹脂である。

【００２２】環状の内側電極４０は高圧電極で、外側電
極２０と同じくステンレス鋼管からなる。

【００２３】このような構成の放電エレメントは、金属
タンク１０の円筒部１１の内側に十分な集積度をもって
並列配置されている。各セルモジュールの内側電極４０
（高圧電極）は高圧電源に並列に接続されており、外側
電極２０（低圧電極）は金属タンク１０を介して接地さ
れている。

【００２４】オゾンを発生させるときは、金属タンク１
０内に冷却水を流通させ、各セルモジュールの放電空隙
５０に原料ガスを流通させる。この状態で、各セルモジ
ュールの内側電極４０（高圧電極）に所定の高電圧を印
加し、放電空隙５０で無声放電を発生させる。これによ
り、放電空隙５０を流通する原料ガスがオゾンガスとな
る。

【００２５】ここで、放電空隙５０のギャップ量Ｇは
０．６ｍｍ以下に制限されている。放電空隙５０に外側
から接する外側電極２０（低圧電極）はステンレス鋼管
からなるため、その内径精度は公差０．３ｍｍ以下と高
い。放電空隙５０に内側から接する小径ガラス管３０は
市販品であるが、外径が２０ｍｍ以下であるため、その
外径精度は公差０．３ｍｍ以下と高い（表１）。これら
のため、０．６ｍｍ以下のギャップ量Ｇは、その公差を
満足できるものとなり、これにより、高濃度オゾンの発
生を可能とする。

【００２６】しかも、小径ガラス管３０は市販品である
ため、安価である。更に、その端部処理もプラグ３１に
より経済的に行われ、外側電極２０（低圧電極）の溶接
も小径管用の小型溶接機により経済的に行われる。従っ
て、微小ギャップタイプの高濃度オゾン発生装置として
は、その製作コストが大幅に低減する。

【００２７】更に又、オゾン発生装置全体としての容量
は、放電エレメントの集積度を高めることにより、十分
に確保されている。

【００２８】なお、放電空隙５０のギャップ量Ｇは、オ
ゾンガスの高濃度化の観点からは小さい程よく、０．５
ｍｍ以下が特に好ましいが、ガラス管が市販品の場合、
市販品の公差累積値より微少化はできないので、０．３
ｍｍが下限となる。

【００２９】また放電空隙５０は、上記実施形態では小
径ガラス管３０の外面側に形成されているが、内面側、
或いは内外面側に形成することも可能である。小径ガラ
ス管３０の内径精度は外径精度と同様に良好である。

【００３０】

【発明の効果】以上に述べたとおり、本発明の管型オゾ
ン発生装置は、管状の誘電体として外径が２０ｍｍ以下
の小径ガラス管を使用したことにより、放電ギャップ量
を縮小したときの厳密なギャップ均一性を市販品のまま
で簡単に確保できる。従って、高濃度のオゾンガスを経
済的に発生させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る管型オゾン発生装置の
放電セル部の縦断側面図である。

【図２】同放電セル部の正面図である。

【図３】従来の管型オゾン発生装置の放電セル部の縦断
側面図である。

【符号の説明】

１０金属タンク２０外側電極（低圧電極）３０小径ガラス管３１プラグ４０内側電極（高圧電極）５０放電空隙６０高圧電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】管状の外側電極と、外側電極内に隙間を
あけて挿入される管状の内側電極と、両方の電極間に挿
入されて少なくとも一方の電極との間に環状の放電空隙
を形成する管状の誘電体とを備えた管型オゾン発生装置
において、環状の誘電体が、外径２０ｍｍ以下の小径ガ
ラス管であることを特徴とする管型オゾン発生装置。
【請求項２】小径ガラス管は再成形を受けない市販品
であることを特徴とする請求項１に記載の管型オゾン発
生装置。
【請求項３】放電空隙のギャップ量Ｇが０．６ｍｍ以
下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の管型
オゾン発生装置。
【請求項４】小径ガラス管の内周面に内側電極が接し
て小径ガラス管の外面側のみに放電空隙が形成され、小
径ガラス管の少なくとも一端部が当該端部内に挿入され
るプラグにより閉止されることを特徴とする請求項１、
２又は３に記載の管型オゾン発生装置。