JP3804229B2 - オゾナイザ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、水処理などに用いられるオゾンを生成するためのオゾナイザに関する。
【０００２】
【従来の技術】
オゾナイザは、オゾンのもつ殺菌・脱色・脱臭力を利用するために、水処理施設などにおいて広く使用されている。図２は、従来技術によるオゾナイザの内の片面冷却オゾナイザの一例の構造を示すもので、（ａ）は全体の構成を示す長さ方向の断面図、（ｂ）はオゾン発生管の一部を詳細に示す長さ方向の断面図である。片面冷却オゾナイザはオゾン発生管の接地電極のみを冷却水で冷却する構造のオゾナイザである。
【０００３】
このオゾナイザの筐体は、両端が開口している筒状をしたステンレス鋼からなる胴部１と、その両開口端部に締め付けられている２つステンレス鋼からなる側板21及び22とによって構成されている。胴部１と２つの側板21及び22とは気密に結合される必要があるため、両開口端部のそれぞれに平パッキン（図２では単にパッキン）81及び82を介して、図示していないネジなどの締め付け手段を用いて結合されている。胴部１の内面側には、多数のオゾン発生管を保持するための、少なくとも一対のステンレス鋼からなる支持板41及び42が互いに適当な間隔をおいて嵌め込まれている。胴部１の管壁には、側板21と側板21側の支持板41との中間の位置に原料ガスを供給するためのガス入口11があり、反対側の側板22と側板22側の支持板42との中間の位置に、生成されたオゾンを含むガスを取り出すためのガス出口12がある。更に、２つの支持板41及び42の中間の位置に、冷却水を流入させるための冷却水入口13と、冷却水を排出する冷却水出口14とが、ほぼ対向して設けられている。通常は、冷却水入口13が下部に、冷却水出口14が上部に設けられる。また、胴部１の側板21に近い位置に、電圧導入端子72が装着されている。
【０００４】
支持板41及び42に支持されるオゾン発生管は、両端が開口している円筒状のステンレス鋼からなる接地側の接地電極５と、接地電極５の内側にほぼ一定のギャップ長をもつ放電ギャップ56を介して配置されている高電圧電極６とで構成されている。接地電極５は、ステンレス鋼からなる金属管51と、この内面にライニング（金属管51の内側にガラス管を挿入し、内圧を加えた状態で誘導加熱によってガラスを軟化させ、金属管51の内面にガラス層を形成する技術）によって形成されたガラス誘電体層52とからなっている。高電圧電極６の外面下部の両端付近には、放電ギャップ56を保持するための突起体61が溶接による肉盛りによって形成されている。このオゾン発生管は、支持板41及び42に形成されている貫通孔に嵌め込まれて支持板41及び42に支持されており、その接触部は、冷却水が漏れないように図示していないＯリングによってシールされている。
【０００５】
筐体、オゾン発生管などにステンレス鋼を使用しているのは、ステンレス鋼がオゾンの強い酸化作用に対して耐性を有するからである。高周波電源73からオゾン発生管に供給される高周波電圧の一方は、胴部１に装着されている電圧導入端子72からリード線71を介して各オゾン発生管の高電圧電極６に供給される。高周波電源73の高周波電圧の他方は、接地電位点に接続され、同時に胴部１に接続されており、図示していないリード線を介して接地電極５に接続されている。
【０００６】
オゾン発生管の接地電極５を冷却する冷却水は、熱交換器93で冷却されてポンプ92で加圧され、冷却配管91を通って冷却水入口13から水ジャケット３に供給されて接地電極５を冷却し、冷却水出口14から冷却配管91を通って熱交換器93に戻る。この冷却系は公知の工業用水供給系統であり、冷却水には工業用水が用いられることが多い。
【０００７】
このような片面冷却オゾナイザにおいて、ガス入口11から供給された酸素を含む原料ガス（空気あるいは酸素など）は、側板21側の接地電極５の開口部から放電ギャップ56に流入し、放電ギャップ56における無声放電によって酸素の一部がオゾン化され、オゾンを含むガスとなってガス出口12から取り出される。ガス出口12の後方には、図示していない圧力調整弁が装着されており、ガスの圧力値を例えば1.7 気圧に調節して、オゾンを含むガスを消費設備に供給する。
【０００８】
図３は、従来技術によるオゾナイザの内の両面冷却オゾナイザの一例の構造を示すもので、（ａ）は全体の構成を示す長さ方向の断面図、（ｂ）はオゾン発生管の一部を詳細に示す長さ方向の部分断面図である。両面冷却オゾナイザはオゾン発生管の接地電極と高電圧電極の両方を冷却水で冷却する構造のオゾナイザである。
【０００９】
両面冷却オゾナイザが図２に示した片面冷却オゾナイザと異なる点は、高電圧電極6aの両端が閉塞され、そこに冷却水を導入する冷却パイプが取り付けられており、内部に冷却水が循環されることである。高電圧電極6aは接地電位に対して電気的に絶縁される必要があるので、冷却水には高抵抗のイオン交換水が使用される。また、胴部１に設けられた冷却水分岐のためのマニホールド95及び96と冷却パイプとは絶縁チューブ97によって接続され、電気的に絶縁されている。更に、冷却水系には冷却水の抵抗値を高く維持するためのイオン交換器94が装備されている。
【００１０】
図４は、従来技術によるオゾナイザの内のガラス管式オゾナイザの一例の構造を示すもので、（ａ）は全体の構成を示す長さ方向の断面図、（ｂ）はその垂直方向の断面図である。ガラス管式オゾナイザは、両端が開口している円筒状のステンレス鋼からなる接地電極5aと、一端を閉塞したガラス管6b1 の内面にスパッタリング法や蒸着法により形成したアルミあるいはステンレスなどの金属膜6b2 を有する高電圧電極6bとからなるオゾン発生管を備えている。ガラス管6b1 が誘電体層として機能する。高電圧電極6bはステンレス鋼製のスペーサ62によって保持され、放電ギャップ56が維持されている。このようにガラス管式オゾナイザの構造は片面冷却オゾナイザによく似た構造をしている。
【００１１】
以上のような従来技術によるオゾナイザは、オゾン化ガスの供給には好適なオゾナイザであるが、処理技術の要請から、従来の100g／Ｎm3のオゾン濃度を更に高いオゾン濃度、例えば 150〜200 ｇ／Ｎm3、に高めたオゾン化ガスが必要となってきている。オゾン濃度を高くする方法としては、放電ギャップ56を狭くすればよいことは公知である。しかし、製造技術における電極の製作精度から、工業的規模で一様で狭い放電ギャップ56を実現することは困難であった。例えば、放電キャップ56を0.5mm 以下に保持しようとしても、電極が湾曲しているために、電極の長手方向で放電キャップ56がばらつき、電極面内における放電の不均一とガス流の不均一を生じ、高濃度のオゾンを含むオゾン化ガスを得ることができるオゾナイザの良品率が低くなってしまうという問題点をもっている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の課題は、上記の問題点を解決して、高濃度のオゾンを含むオゾン化ガスが得られ、良品率が高く、かつ安価なオゾナイザを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、この発明においては、両端が開口している筒状の接地電極、接地電極の内側に空隙を介して配置されている高電圧電極、及び両電極間に配置されている誘電体層からなるオゾン発生管と、オゾン発生管を内蔵する筐体とを備え、筐体内に導入された酸素を含む原料ガスの放電によってオゾンを生成するオゾナイザにおいて、高電圧電極のガス流通方向における終端部近傍の外径が拡張されている。
【００１４】
高電圧電極の終端部近傍を拡張することによって、この部分の流体抵抗が大きくなり、それより前の部分の放電ギャップの不均一によるガス流の不均一が緩和される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
この発明によるオゾナイザの実施の形態について、実施例を用いて説明する。この発明においても、基本的な構成は従来技術と同じであるので、従来技術と同じ機能をもつ部分については同じ符号を用いている。
【００１６】
図１はこの発明の実施例によるオゾン発生管の一部を示す長さ方向の部分断面図である。この実施例は片面冷却オゾナイザの構造として示しているが、他の構造のオゾナイザにも有効である。
【００１７】
この実施例の高電圧電極6cは、ガス流通方向の終端部近傍の直径が拡張された直径拡大部6c1 を備えている。直径拡大部6c1 によってガス流路が絞られるために、この部分の流体抵抗が他の部分に比べて十分大きくなる。その結果、それより上流側の放電ギャップのギャップ長のバラツキによるガス流の不均一が緩和される。実施例においては、終端部のギャップ長を上流部の平均ギャップ長の1/6にした結果、発生オゾンの濃度を増加させることができた。
【００１８】
【発明の効果】
この発明によれば、両端が開口している筒状の接地電極、接地電極の内側に空隙を介して配置されている高電圧電極、及び両電極間に配置されている誘電体層からなるオゾン発生管と、オゾン発生管を内蔵する筐体とを備え、筐体内に導入された酸素を含む原料ガスの放電によってオゾンを生成するオゾナイザにおいて、高電圧電極のガス流通方向における終端部近傍の外径が拡張されているので、この部分の流体抵抗が大きくなり、それより前の部分の放電ギャップの不均一によるガス流の不均一が緩和される。したがって、電極形状を少し変更することで、放電ギャップが小さく、高濃度オゾンが得られるオゾナイザを高い良品率で得ることができるようになり、加工精度の悪い安価な材料を使用することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるオゾナイザの実施例の構造を示すオゾン発生管の長さ方向の断面図
【図２】従来技術による片面冷却オゾナイザの一例の構造を示し、（ａ）は全体の構成を示す長さ方向の断面図、（ｂ）はオゾン発生管の一部を詳細に示す長さ方向の断面図
【図３】従来技術による両面冷却オゾナイザの一例の構造を示し、（ａ）は全体の構成を示す長さ方向の断面図、（ｂ）はオゾン発生管の一部を詳細に示す長さ方向の部分断面図
【図４】従来技術によるガラス管式オゾナイザの一例の構造を示し、（ａ）は全体の構成を示す長さ方向の断面図、（ｂ）はその垂直方向の断面図
【符号の説明】
１ 胴部 11 ガス入口 12 ガス出口 13 冷却水入口 14 冷却水出口 21, 22 側板３水ジャケット 41, 42 支持板 5, 5a, 5b 接地電極 51 金属管 52 ガラス誘電体層 56 放電ギャップ 6,6a,6b,6c, 高電圧電極 61 突起体 62 スペーサ 6b1 ガラス管 6b2 金属膜 6c1 直径拡大部 63 ナット 71 リード線 72 電圧導入端子 73 高周波電源 74 接続部材 81, 82 パッキン 91 冷却配管 92 ポンプ 93 熱交換器

Claims (1)

1. 両端が開口している筒状の接地電極、接地電極の内側に空隙を介して配置されている高電圧電極、及び両電極間に配置されている誘電体層からなるオゾン発生管と、オゾン発生管を内蔵する筐体とを備え、筐体内に導入された酸素を含む原料ガスの放電によってオゾンを生成するオゾナイザにおいて、高電圧電極のガス流通方向における終端部近傍の外径が拡張されていることを特徴とするオゾナイザ。

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