JP4015210B2

JP4015210B2 - オゾン発生装置

Info

Publication number: JP4015210B2
Application number: JP13560896A
Authority: JP
Inventors: 久道石岡; 信虎口; 孝也西川; 秀明西井
Original assignee: Fuji Electric Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1996-05-30
Filing date: 1996-05-30
Publication date: 2007-11-28
Anticipated expiration: 2016-05-30
Also published as: US6027701A; JPH09315803A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は上下水処理，パルプ漂白などのように大量のオゾンを必要とする工業的分野で使用するオゾン発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
頭記した工業的規模のオゾン発生装置として、無声放電を利用して酸素を含む原料ガスをオゾン化するオゾン発生装置が、特開平２−１８４５０６号（米国特許第５０３４１９８号）公報などで公知である。ここで、前記の従来技術に基づくオゾン発生装置の構成を図２５〜図２７に示す。まず、図２５(a),(b) において、オゾン発生装置の本体であるガスチャンバーはオゾンに対して高い耐食性を有するステンレス鋼などで構成されたもので、基本的には円筒形の胴部１と、該胴部１の両端開口を閉塞する端板２，３と、胴内の中央部に後記の接地電極を包囲する水ジャケット４を画成するように間隔を隔てて設置した一対の円盤状仕切隔壁５，６とからなり、胴部１の周面には端板２と隔壁５との中間に原料ガスの導入口７が，他方の端板３と隔壁６との中間位置にオゾン化ガスの流出口８が開口し、また、仕切隔壁５と６との間に画成された水ジャケット４に通じて胴部１には外部から冷却水を供給する冷却水入口９，出口１０が開口している。
【０００３】
また、胴部１の内方には耐オゾン性を有するステンレス鋼で作られたチューブ状の円筒形接地電極１１と、該接地電極との間に放電ギャップ１２を隔てて対向するよう同心配置した高電圧電極１３とを１組とする複数組のオゾン発生管が前記仕切隔壁５と６の間にまたがり、該隔壁を貫通して水平方向に敷設されており、高電圧電極１３が胴部１の内方に配線した高電圧給電線１４，胴部１に設けたブッシング１５を介して外部の高周波電源１６の高圧端子に接続されている。また、高周波電源１６の接地側はガスチャンバーとともにアースされている。
【０００４】
さらに、胴部１と仕切隔壁５，６との間，および隔壁５，６と該隔壁を貫通する接地電極１１との間を冷却水の漏出を防ぐように液密にシーム溶接して一体構造に組立てられている。また、端板２，３は胴部１の端面に平板状のガスケット，あるいはＯリングなどの気密シール部材１７を介して，ネジ等などで締結されている。
【０００５】
次に、前記オゾン発生管の従来における詳細構造を図２６に示す。すなわち、円筒形の接地電極１１の中に同心配置された高電圧電極１３は、一端面が閉じた断面円形のガラス管１３ａと、該ガラス管１３ａの内周面に蒸着して成層した金属膜１３ｂとからなり、接地電極１１の中に同心配置して電極の全長域に亘ってほぼ一様な放電ギャップ１２を形成している。そして、チャンバー内に引き込んだ高圧側の給電線１４と前記の金属膜１３ｂとの間が導電接触子１３ｃを介して接続されている。なお、前記した水ジャケット４に流す冷却水は通常の水が使用されており、図示されてない外部の循環ポンプ，冷却用熱交換器を経由して循環送水される。
【０００６】
かかる構成で、前記のガス導入口７よりガスチャンバー内のガス空間に供給された酸素を含む原料ガス（酸素，あるいは空気であり、あらかじめ除湿した後にガスチャンバーに導入される）は、胴内に組み込んだオゾン発生管に沿って放電ギャップ１２に流れ込む。この状態で接地電極１１と高電圧電極１３との間に高周波電源１８から交流電圧を印加すると放電ギャップに生じた無声放電により原料ガスの酸素がオゾン化され、オゾン化ガスは胴内の下流側ガス空間に流れ出た後、ガス流出口８を通じてオゾン需要先に送気される。また、オゾンの生成（オゾンの生成反応は発熱反応）に伴って発生する熱は水ジャケット４を流れる冷却水に伝熱して系外に除熱される。なお、ガス流出口８には図示されないガス圧調整用の排気バルブが設置されており，ガスチャンバーの内圧が周囲の大気圧に対して正圧に調整されている。また、実際の製品では、一基のオゾン発生装置で、ガスチャンバー内には数十〜数百本のオゾン発生管が並列的に組み込まれている。
【０００７】
また、図２７は従来のオゾン発生装置における本体，電源，冷却系補機類のレイアウトを示す図であり、オゾン発生装置の本体（ガスチャンバー）１８には冷却水供給手段として外部の冷却水配管１９が接続され、循環ポンプ２０，水冷式の熱交換器２１を経由して冷却水が循環する。また、高周波電源１６は商用電力を高周波電力に変換するインバータ１６ａと昇圧トランス１６ｂとの組合せからなり、高圧ケーブル２２を介して本体１８に給電接続されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記した従来のオゾン発生装置においては、以下述べるような問題点がある。１）生成オゾン濃度を高めることを狙いに放電電極に給電する電力密度（放電面積当たりの放電電力）を増大させると、プラズマ中の荷電粒子が電極に衝突して電極が加熱され、このために生成したオゾンが分解（オゾンの分解反応は吸熱反応であり、温度が高いほど分解が促進される）する。このために、電極部分をより一層強力に冷却する必要がある。しかして、従来の電極冷却構造では、水ジャケットに冷却水を流して接地電極を外周面側から冷却するようにしているだけであり、放電ギャップを隔てて対向する高電圧電極は直接水冷却されない。
【０００９】
一方、電極間の放電ギャップにおける発熱について考察すると、無声放電に伴って誘電体（ガラス管）の表面には沿面ストリーマが形成されるため、放電ギャップにおける発熱のほかに、誘電体表面においてもかなりの発熱が生じる。このために、従来の電極冷却構造のままでは、放電ギャップが一種の断熱層として働くことから、高電圧電極側の発熱を効果的に除熱することができず、このことがオゾン発生効率，生成オゾン濃度を抑える大きな要因となっている。
【００１０】
２）オゾン発生効率向上のためには、接地電極と高電圧電極との間に安定した無声放電を維持するのに最適な施米放電ギャップを均一に形成すること重要である。かかる点、従来構造では誘電体としてのガラス管を接地電極の管内に直接挿入しているために、長手方向に沿った放電ギャップ長，およびその均一性がガラス管の加工寸法精度に制約され、このために実際の製品では放電ギャップ長を２mm以下に設定することが極めて困難であった。
【００１１】
３）従来構造では接地電極をガスチャンバーの仕切隔壁に溶接接合して一体構造にしているため、接地電極の点検，交換が極めて困難である。
４）さらに、誘電体としてのガラス管を高電圧電極の外側に配置しているため、保守，点検などのメンテナンス時に高電圧電極を取り外す際に、他の構造物と衝突してガラス管が破損するなどのおそれがある。また、オゾン発生装置の運転，停止を繰り返すたびにガラス管とその内面に被着した金属膜（電極部分）との熱膨張係数差から熱サイクルによる膨張・収縮差で金属膜が剥離して破損するおそれがある。
【００１２】
本発明は，上述の点にかんがみなされたものであり、その目的は前記課題を解決し、電極の冷却能力が高く，かつシンプルな構成で高濃度のオゾンを効率よく生成でき、併せてオゾン発生管を簡単に外せるようにした性能，信頼性，およびメンテナンス性に優れたオゾン発生装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、オゾン発生装置を次記のように構成するものとする。すなわち、内周面に誘電体を成層した円筒管形の接地電極と、前記誘電体との間に放電ギャップを隔てて接地電極の内方に同心設置した中空円柱形の高電圧電極と、これら両電極の複数組を胴内中央に組み込んでその両側に原料ガスの導入口，オゾン化ガスの流出口を開口した耐オゾン性を有する金属製のガスチャンバーと、高電圧電極と接地電極との間に電圧を印加する高周波電源と、接地電極を包囲してガスチャンバー内に画成した水ジャケットと、該水ジャケット，および高電圧電極に冷却水を流す冷却水供給手段とを有し、前記の接地電極および高電圧電極の双方を冷却水で直接冷却しつつ、チャンバー内に導入した酸素を含む原料ガスを前記電極間の無声放電によりオゾン化してガスチャンバーより取り出すように構成することを基本とする。
【００１４】
このように、接地電極のみならず、接地電極に放電ギャップを隔てて対向する高電圧電極自身に冷却水を流して直接冷却することにより、両電極に対する強力な冷却性能が確保される。また、誘電体を円筒形接地電極の内面にライニングしたことにより、電極の寸法精度は接地電極の金属管で決まり、曲がり精度，真円度が大幅に向上して放電ギャップの縮小，均一化が達成され、これによりオゾン発生効率が大幅に向上する。
【００１５】
そして、各請求項は、基本構成に対して付加的要素を追加装備して構成することができる。すなわち、１）請求項１では、前記の高電圧電極を接地電極の内方で所定位置に保持する電極支持手段を備え、接地電極の内周面に成層した誘電体と高電圧電極の外周面との間にスペーサを分散して設けることにより接地電極の内方に高電圧電極を放電ギャップを隔てて同心設置するとともに、高電圧電極のガス流出側端に絶縁物製のストッパ片を配置し、該ストッパ片を接地電極側に固定し、高圧ガス電極がガス導入側と流出側の間で差圧で定位置から軸方向にずれ動くことがないように位置決め固定する。
【００１８】
２）請求項２では、ガスチャンバーの構造に関して、ガスチャンバーを断面角形の胴部と、その前後両端面を気密シール部材を介して閉塞した端板と、胴内に水ジャケットを画成する前後一対の仕切隔壁とからなる容器とし、かつ前記仕切隔壁の間にまたがり該隔壁を液密に貫通して接地電極を着脱可能に敷設するとともに、胴部の周面に原料ガスの導入口，オゾン化ガスの流出口、および水ジャケット内に通じる冷却水の入口，出口を開口した構成とし、接地電極が仕切隔壁を貫通する部分に、Oリングなどのシール部材、およびシール押さえを兼ねた電極保持具を設け、前記の電極保持具と併設して接地電極の周面に巻き付けた導電性のコイルスプリングを備え、該コイルスプリングを電極保持具と一緒にチャンバー側の仕切隔壁にボルト締めする。
【００１９】
このようにガスチャンバーの胴部断面形状を角形構造とすることにより、円筒形のチャンバーと比べて、同じ外形寸法でも胴内のデッドスペースが無くなった分だけ多くのオゾン発生管が組み込めるほか、水ジャケット内を通流する冷却水の流れ分布が均等化されて胴内に組み込んだ各接地電極を均一に冷却してオゾン濃度のばらつきを低く抑えることができるようになる。そして、電極貫通部からの冷却水の漏れを阻止しつつ、定期点検などには電極保持具を外すことで接地電極を簡単にガスチャンバーから抜き出すことができてメンテナンス性が向上する。さらに、コイルスプリングが接地電極の接地側導電部材として機能し、接地電極の接地不良が防げる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施例の図中で図２５に対応する同一部分には同じ符号を付してその説明を省略する。図１(a),(b) は本発明の一実施例の全体構成を示し、各部の詳細構造については図２以降に示す。まず、図２５に示した従来構成のものと相違するこの実施例の大きな特長点を列記すると、
ａ）ガスチャンバーの胴部１は図２で示すよう断面角形である。
【００２２】
ｂ）胴部１に組み込んだオゾン発生管は、従来構造とは異なり、図１(a) で示すようにガラス誘電体１１ｂが接地電極１１の金属管（ステンレス鋼管）１１ａの内面にライニングされた構成になり、水ジャケット４に送水する冷却水でガラス誘電体を直接冷却するようにしている。また、接地電極１１の内側に放電ギャップ１２を隔てて同心配置した高電圧電極１３は、ステンレス鋼で作られた中空の円柱形構造として、この電極内にも冷却水を流して直接冷却するようにしている。
【００２３】
ｃ）水ジャケット４，高電圧電極１３に送水する冷却水として電気絶縁性の高い純水を採用し、冷却水を通じて高電圧電極１３が接地側と地絡したり、冷却水への漏れ電流による電力損失，冷却水の温度上昇を防ぐようにしている。
ｄ）オゾン発生管の接地電極１１と高電圧電極１３との間の放電ギャップ１２のギャップ長を電極の全長域で１mm以下に設定している。
【００２４】
また、高電圧電極１３に外部から冷却水を供給するために、図示実施例ではオゾン出口側の端板３と水ジャケット４を画成する仕切隔壁６との間のガス空間に導入，排出用の２個の冷却水分配器２３を配置し、各冷却水分配器２３と高電圧電極１３との間を絶縁チューブ２４で接続配管する。なお、絶縁チューブ２４の材料は、オゾンに対する耐食性を考慮して４フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ），４フッ化エチレン・６フッ化プロピレン樹脂（ＦＥＰ），パーフロロアルコキシポリマー（ＰＦＡ）などの耐オゾン性を有する合成樹脂材料を用いる。
【００２５】
また、端板３と仕切隔壁６との間に画成されたガス出口空間の奥行きを３０cm以下に設定している。すなわち、前記した出口側ガス空間の容積が大きいとオゾン濃度が平衡に達するまでに長い時間がかかり、出口側ガス空間の容積をＶ1,このガス空間を流れるオゾン化ガスの流量をＶ2 ／min とすると、ガス空間の置換速度はＶ1 ／Ｖ2 の数倍かかることが実験結果から確認されており、この面からもオゾンガス出口側のガス空間の容積をできる限り小さくして構成することが望ましい。そこで、前記のように出口側ガス空間の奥行き寸法を３０cm程度に設定すれば、ガス空間の容積を低く抑えつつ、このガス空間内に配置する冷却水分配器２３，絶縁チューブ２４の設置スペース分を確保することができる。
【００２６】
そして、冷却水導入側，排出側の分配器２３の間, および胴内に画成した水ジャケット４の入口９，出口１０の間に連ねて外部の冷却水配管１９を接続配管し、その配管経路に接続した循環ポンプ２０，熱交換器２１，および純水浄化用のイオン交換器２５を介して純水を接地電極１１を取り囲む水ジャケット４，および高電圧電極１３に循環送流して各電極を直接水冷却するようにしている。
【００２７】
次に、図１における各部の詳細構造を図２以下で説明する。まず、図２(a),(b) において、断面角形の胴部１の端面にはシール１７を介して端板２，３が図示されてないボルトで締結されている。ここで、シール１７は、例えばふっ素ゴム，クロロスルホン化ポリエチレンゴム，エチレン・プロピレンゴム，４ふっ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ），４ふっ化エチレン・６ふっ化プロピレン樹脂（ＦＥＰ），パーフロロアルコキシポリマー（ＰＦＡ）などの耐オゾン性を有する材料で作られた額縁状の平板ガスケットであり、胴部１の端面，あるいは端板２，３の周縁部に例えば接着剤で貼着する。なお、シール１７としては前記ガスケットのほかにＯリングを採用することもできる。
【００２８】
また、図示のようにガスチャンバーを断面角形の横置容器とすることで、従来の断面丸形チャンバーに比べて次記のような利点が得られる。すなわち、電極軸に垂直な断面で水チャンバー４での冷却水の流れについてシミュレーションを行ったところによれば、胴部１の断面が丸形より角形の方が側壁近傍における冷却水の循環が均一なことが明らかになった。また，例えば直径１ｍの丸形断面のチャンバーと一辺が１ｍの角形断面のチャンバーとを比較した場合に、胴内に組み込めるオゾン発生管の本数は、丸形断面では６１本であるのに対して角形断面では８５本であり、角形チャンバーの方がスペース効率が良くなる。
【００２９】
次に、オゾン発生管の詳細構造を図３(a),(b) に示す。図において、外側の接地電極１１はチューブ状の円筒形金属管１１ａの内面にガラス１１ｂを溶着法などでライニングする。なお、接地電極１１と高電圧電極１３との間にガラス誘電体を挿入すること従来と同じであるが、ガラス１１ｂは接地電極の金属管１１ａにライニングされているので，金属管１１ａを介してガラス１１ｂを水ジャケット４に流れる冷却水で直接冷却することができる。また、脆くて破損し易いガラス１１ｂはその外側が金属管１１ａで包囲されているので、メンテナンスや電極組み替えの際に破損するおそれがない。
【００３０】
ところで、前記したオゾン発生管に投入される電力Ｗは、次式で表される。
【００３１】
【数１】
Ｗ＝f＊Cg＊S((Vs+Ve)2Ep−(1+Ca/Cg )(Vs+Ve))
但し、ｆ：周波数，Ca，Cg：空隙および誘電体の静電容量，Ｓ：放電面積，Ep：ピーク電圧，Vs，Ve：放電開始電圧および滅火電圧、
したがって、前記のガラス１１ｂは誘電率が大，誘電損失が小，耐電圧が大で、かつ金属管１１ａに溶着するために軟化温度が低いことが望ましく、この観点からソーダガラス，鉛ガラス，硼挂酸ガラスのいずれかを用いる。一方、金属管１１ａの材料は耐オゾン性を考慮して、SUS304,SUS316,SUS304L,SUS316L のいずれかのステンレス鋼を採用する。また、高電圧電極１３との間の放電ギャップ長を均一，かつ１mm以下に抑えるために、接地電極１１を製作するに当たっては、電極の曲がり精度が電極長１ｍあたり０．３mm以下，真円度が電極長１ｍあたり±０．３mm以下に収まるような精度で製作する。
【００３２】
一方、前記の接地電極１１に挿入して同心配置した中空形の高電圧電極１３は、その内部に純水を流して直接冷却するために、電極の端部には入口と出口のパイプ１３ａ，１３ｂが溶接されている。また、高電圧電極１３の表面はオゾンに晒されるので、その材料は耐オゾン性を考慮して接地電極１１と同様にSUS304,SUS316,SUS304L,SUS316L のいずれかのステンレス鋼を用い、その電極厚さは冷却水との間の伝熱性を考慮して２mm以下に設定されている。なお、電極間の無声放電は微小放電（ストリーマ）の集団であり，各々のストリーマによって高電圧電極表面は局部加熱，スパッタされ、そのスパッタ粒子が表面に堆積したり、オゾン化ガスに随伴して下流側に逸出して電極が劣化するおそれがある。そこで、図示実施例では高電圧電極１３の表面に酸化クロム１３ｃをコーティングして電極劣化を防ぐようにしている。
【００３３】
また、実際の製品では高電圧電極１３は直径が約７cm, 長さが約１ｍであり、接地電極１１との間の放電ギャップ長は電極の曲がり精度で決定される。そこで、電極の全長域で放電ギャップ長を均一，かつ１mm以下に抑えるために、高電圧電極の曲がり精度を電極長１ｍあたり０．２mm以下, 真円度を電極長１ｍあたり±０．１mm以下に収まるような精度で製作するものとする。
【００３４】
また、接地電極１１に高電圧電極１３を挿入したオゾン発生管の組立状態で接地電極１１と高電圧電極１３との間に所定長の放電ギャップ１２を保持するために、図２の構成では、高電圧電極１３の表面の複数箇所にギャップスペーサとして機能する凸部２６を分散形成している。なお、この凸部２６は、高電圧電極の両端側に溶接ビートを各々２箇所ずつ肉盛りして形成した後、溶接ビートの先端を所定の放電ギャップ長に合わせて切削する。そして、この凸部２６を下向きにして接地電極１１の内方に挿入すると，高電圧電極１３は前後端に形成した合計４個の凸部２６を介して接地電極側のガラス１１ｂの内周面に当接し、これにより接地電極との間に均一な放電ギャップを形成保持することができる。
【００３５】
さらに、原料ガスが放電ギャップ１２の中を通流すると、ガス流入，流出側の間で高電圧電極１３の両端に圧力差が生じる。この場合に、前記圧力差によって高電圧電極に働く軸方向の押圧力が、高電圧電極１３の質量×静止摩擦係数（ガラス／ステンレス間の摩擦係数は約0.7）より大きいと、運転中に高電圧電極１３が所定位置から軸方向にずれ動くおそれがある。そこで、図３の構成では、高電圧電極１３を位置決め固定する電極支持手段として、高電圧電極１３のガス排出側端部に絶縁物製のストッパ片２７を設置し、該ストッパ片２７をホルダー２８を介してホースバンド２９で接地電極１１の周面に固定している。この構成により、前記のガス圧力差により高電圧電極１３に軸方向の押圧力が加わっても、ストッパ片２７に係止して所定位置からずれ動くことはない。
【００３６】
また、別な電極支持手段として、高電圧電極１３の表面に形成した前記の凸部２６と反対側の上面に湾曲した板バネ３０を分散して取付け、高電圧電極１３を接地電極１１の中に挿入した状態で板バネ３０の先端を接地電極１１のガラス面に押し付けるようにした構成もある。これにより、高電圧電極１３は板バネ３０のバネ力により押さえつけられるので、前記のように高電圧電極１３の両端にガス差圧が加わっても電極自身が軸方向にずれ動き難くなる。
【００３７】
次に、ガスチャンバー内に組み込んだ接地電極１１の支持構造を図４，図５で説明する。図４において、接地電極１１は水ジャケット４（図１参照）を画成する左右一対の仕切隔壁５，６の間にまたがり、該隔壁に開口した穴を貫通して着脱可能に架設されており、かつその隔壁を貫通する箇所にはシール部材としてのＯリング３１，およびＯリング押さえを兼ねた電極保持具３２を被せた上で、ボルト３３により締結して仕切隔壁５，６に固定している。かかる構成により、水ジャケットとガス空間の相互間で冷却水，ガスの漏れが阻止される。また、定期点検などのメンテナンス時には電極保持具３２を外すことで、接地電極１１をガスチャンバー３から簡単に引き出すことができる。
【００３８】
また、接地電極１１は仕切隔壁５，６との接触によりアース側に接地されているが、この接地をより完全なものとするために、図４の構成では接地電極１１に導電性のコイル状スプリング３４を巻き付けるとともに、その先端を前記した電極保持具３２の締結ボルト３３に絡まし、該スプリング３４を介して仕切隔壁５，６に導通させている。これにより、接地電極１１を流れる放電電流はスプリング３４，ボルト３３，および隔壁５，６を通じて接地側に流れる。かかる点、仮に接地電極１１を隔壁５，６との接触だけに止めておくと、接触不良のために接地電極１１の電位が上昇し、最悪の場合には高電圧電極との間で放電が生じなくなるおそれがある。
【００３９】
また、図５(a) 〜(f) は前記した電極保持具３２の具体的な実施例を示すものであり、電極保持具３２は(a),(b) 図に示すＯリング３１の押さえガイド３２ａと、(c),(d) 図に示すリング状の保持板３２ｂとの２部品からなる。そして、図４に示したＯリング３１を接地電極１１と隔壁５，６の貫通部に被せて固定する際には、まず、Ｏリング３１に押さえガイド３２ａを被せ、その上に保持板３２ｂを重ねてボルト３３で仕切隔壁に共締めする。なお、(a),(f) 図で表すように、前記のガイド３２ａと保持板３２ｂを一体化して構成することもできる。
【００４０】
次に、高電圧電極１３に対する給電構造を図６，図７で説明する。まず、図６(a),(b) において、ガスチャンバー内に組み込まれた高電圧電極１３は、ブッシング１３を通して胴部１の中に引き込んだ高圧給電線（ブスバー）１４に対し、各電極１本ごとに過電流保護用のヒューズ３５を介して接続されている。このように、各高電圧電極１３ごとにヒューズ３５を付属させることにより、運転中に高電圧電極に異常放電が生じて電極に流れる電流が増大した場合には、異常発生の電極に接続したヒューズ３５のみが作動してその電極への通電を停止し、残りの健全な電極へは給電が行われる。したがって、多数本の電極のうちの何本かに異常が発生した場合には、オゾン発生装置を全停止することなく、異常の電極の給電を停止したまま運転を継続することができる。
【００４１】
なお、図６の構成では、(b) 図で示すように縦一列に並ぶヒューズ３５同士をグループ単位として、縦方向に配線したブスバー１４ａにヒューズ３５を接続し、各ブスバー１４ａの相互間を横方向の別なリード線１４ｂで接続するようにしている。また、図７(a),(b) はヒューズ３５の接続にクリップを用いた構造例を示すものである。ここで、ヒューズ３５は本体の直径が約２cm，長さが約１５cmの円筒形であり、その両端に端子部３５ａ，３５ｂを備えており、ヒューズ３５がオゾン化ガスの雰囲気にさらされても劣化しないように、本体部の外装ケースをセラミックスとし、端子部３５ａをステンレス鋼で構成する。そして、一方の端子部３５ａを高電圧電極１３の端面にネジ止めし、他方の端子部３５ｂを給電線１４にねじ止めしたクリップ３６に嵌め込んで固定する。ネジ止め方式に比べてヒューズの取付けが簡便になるほか、ネジ止め操作によるトルクがヒューズ，高電圧電極に加わって破損するおそれもないなどの利点がある。
【００４２】
次に、前記構成になるオゾン発生装置の動作特性に付いて述べる。まず、図１９(a),(b) は、実験で得たデータを基に、本発明による電極冷却効果を説明する投入電力とオゾン濃度，動力原単位の関係を表す図である。ここで、図２５に示した従来装置の電極冷却方式を“片面冷却”、本発明による接地電極，高電圧電極冷却方式を“両面冷却”と定義する。なお、接地電極／高電圧電極間の放電ギャップ長は１ｍｍ，原料ガスは酸素としてその流量を１０l ／minとした。特性図(a) から判るように、片面冷却（冷却水温度３０℃）では，オゾン発生管に投入する相対電力を増すとオゾン濃度は増加して最大値に達したのちに減少する。これは放電ギャップの温度が上昇し、オゾンが放電ギャップを通り抜ける間に熱分解するためである。これに対して、両面冷却（冷却水温度３０℃）ではオゾンの飽和濃度が約２０％増加し、両面冷却（冷却水温度１０℃）では飽和濃度が約４０％増加した。これは、両面冷却により放電ギャップの温度が下がり，オゾン熱分解が抑制されたことによる効果であり、両面冷却方式の採用によって生成オゾンの高濃度化が達成された。一方、特性図(b) 図から判るように、動力原単位（単位オゾン量を発生するために必要な電力）は、片面冷却（冷却水温度３０℃）の場合には相対電力を増すと急激に増加する。これに対して、両面冷却（冷却水温度３０℃），両面冷却（冷却水温度１０℃）では特性線が相対的に電力の大きい方に移る。これを同一電力で比較すると、片面冷却に対して両面冷却ではオゾン発生量（＝オゾン濃度×ガス流量）が増加し、動力原単位（＝電力／オゾン発生量）は逆に減少している。このことから、両面冷却方式の採用によりオゾン発生効率の向上が達成されることが判る。
【００４３】
図２０(a),(b) は先記した両面冷却方式において、放電ギャップ長をパラメータとする電力とオゾン濃度，動力原単位の関係を表す特性図である。なお、運転条件としては冷却水温度１０℃，原料ガスとして酸素を使用し、その流量を１０l ／min とした。(a) 図から判るように、放電ギャップ長が１ｍｍでは、オゾン発生管に投入する相対電力を増すとオゾン濃度は増加して最大値を経たのち減少する。これは放電ギャップの温度が上昇しオゾンが熱分解するためである。これに対して、放電ギャップ長を０．５ｍｍに狭めるとオゾンの飽和濃度が約１０％増加し、さらに放電ギャップ長を０．３ｍｍに縮小すると飽和濃度が約２０％増加した。これは、放電ギャップ長を狭くしたことで放電中の電子の平均エネルギーが増大し、酸素分子の解離効率が向上したことによる効果である。また、放電ギャップ長を狭めると、原料ガスの流速も増してギャップ内の滞在時間が減るので、その分だけオゾンの加熱分解が抑制される。このことから判るように、放電ギャップ長を１mm以下に設定したことにより、生成オゾンの高濃度化とオゾン発生効率の向上が達成される。
【００４４】
図２１は、電極の冷却水として本発明の実施例で採用した純水の比抵抗と純水を通じて発生する漏れ電力との関係を表す特性図である。まず、純水の比抵抗Ｒ，および冷却水配管中の純水を通じて高電圧電極から接地側に漏れる電力損失Ｐは次式で表される。
【００４５】
【数２】
Ｒ＝Ｖ2 ／（ρＬ／Ｓ）
【００４６】
【数３】
Ｐ＝Ｖ2 ／Ｒ
但し、Ｖ：印加電圧，Ｒ：純水の抵抗，ρ：純水の比抵抗，Ｌ：絶縁チューブの配管長，Ｓ：絶縁チューブ断面積
ここで、高周波電源から高電圧電極に印加する電圧をＶ＝８０００Ｖの三角波，ρ＝２００ｋΩcm，Ｌ＝３０cm，Ｓ＝０．５cm2 （チューブの内径８mm）とすると、電力損失Ｐ＝２．５Ｗと僅かであり、オゾン発生管に投入する電力（例えば３０００Ｗ）に対して僅少で無視できる。一方、純水の比抵抗値が２００ｋΩcm以下では、漏れ電力損失が急激に増大する。このことから、両面冷却方式に用いる冷却水として、比抵抗値が２００ｋΩcm以上の純水を使用するのがよい。なお、純水の比抵抗値は、冷却水配管路から図１に示したイオン交換器２５にバイパスしてイオン交換する純水の流量を制御することで調整できる。
【００４７】
図２２は、図１に示した実施例の高電圧電極に流す冷却水の流速と対流熱抵抗との関係を表す特性図である。すなわち、図１に示した両面冷却方式の構成について、熱回路網法を用いた計算によると、電極に投入した電力による発生熱の約６０％は高電圧電極の冷却水に伝達し、残りの約４０％は接地電極の冷却水に伝達する。この６０％の熱量を効果的に冷却するためには、高電圧電極の冷却効率を高める必要であるが、高電圧電極の内部に冷却水を流した状態では、冷却水と高電圧電極の壁面との境界に次式で表される対流熱抵抗Ｒ1 が存在する。
【００４８】
【数４】
Ｒ1 ＝１／（αＡ）＝１／（Ｎλ／ｄ）
但し、α：対流熱伝達率，Ａ：高電圧電極伝熱面積，Ｎ：ヌッセルト数，λ：冷却水熱伝導率，ｄ：冷却水流路の相当直径、
この場合に、図２２の特性図で示すように冷却水の流速ｖが増大するにつれて対流熱抵抗Ｒ1 は急速に減少し、流速２０cm／sec 以上の範囲では一定値に飽和する。この飽和値は計算によると０．０２５Ｋ／wattである。そこで、本発明では対流熱抵抗が殆ど最小の飽和値になるように冷却水の流速を２０cm／sec 以上に定めて対流熱抵抗の影響を抑え、高電圧電極の冷却効率を高めるようにしている。
【００４９】
図２３は、図１の実施例に示した中空形高電圧電極の板厚と伝熱抵抗との関係を表す特性図である。すなわち、高電圧電極と放電ギャップの間には次式で表される伝導熱抵抗Ｒ2 が存在する。
【００５０】
【数５】
Ｒ2 ＝ｔ／（λＡ）
但し、ｔ：高電圧電極の厚さ，λ：高電圧電極の熱伝導率，Ａ：高電圧電極伝熱面積、
上式を基にステンレス鋼で作られた高電圧電極について伝熱抵抗Ｒ2 を試算すると、例えば高電圧電極の板厚が２mmであれば、伝導熱抵抗は０．００４５Ｋ／wattである。一方、高電圧電極の厚みを極端に薄くすると、先述したように電極長１ｍ当たりの曲がり精度０．２mm以下，真円度±０．１mm以下の精度で高電圧電極を製作することが技術的に困難となるほか、電極自身の耐圧強度が低下して電極内に冷却水を送流した際に水圧で電極が変形してしまう。そこで、本発明では高電圧電極の板厚を２mm以下とし、かつ前記した製作精度，耐圧性を考慮した厚さに定めるものとする。これにより、高電圧電極の冷却効率が高く、生成オゾン濃度も増加する。
【００５１】
次に先記した図１の実施例の改良した本発明の別な実施例を図８(a),(b) に示す。この実施例は、基本的に図１の実施例と同様であるが、原料ガスの導入口，オゾン化ガスの流出口の配置、並びに水ジャケットの構成が異なる。すなわち、図８の構成ではガスチャンバーに対して、原料ガスの導入口７が胴部１の上面に開口し、オゾン化ガスの流出口８が逆に胴部１の下面に開口している。このよううに原料ガスをガスチャンバーの上面側から導入し、オゾン化ガスがチャンバーの下面側から流出するようにガス流路を形成することにより、次記のような効果が得られる。
【００５２】
すなわち、原料ガスが例えば酸素の場合、オゾンは酸素に比べて比重が大である。このために、図１，あるいは図２５のように原料ガスの導入口をチャンバーの下面側に、オゾン化ガスの流出口を上面側に開口した構成では、オゾンが胴内の底部側に溜まり易く、胴内に多数本のオゾン発生管を組み込んだ場合にはガス流の偏流が生じて各オゾン発生管のガス流量，生成オゾン濃度にばらつきが生じる。かかる点、前記のようにガス流出口８が下になるようチャンバー内に対角線状にガス流路を形成することにより、ガス流の偏流を防いで各オゾン発生管に原料ガスを平均して供給することができる。
【００５３】
さらに、図示実施例では、胴部１内で左右一対の仕切隔壁５と６の間に画成された水ジャケット４に対して、隔壁５と６の中間に中仕切壁３７を設けるとともに、冷却水入口９，出口１０が胴部１の下面側で前記中仕切壁３７の両側に振り分けて開口している。これにより、冷却水入口９と出口１０との間には前記の中仕切壁３７を境にして水ジャケット４内には逆Ｕ字形の冷却水流路が形成される。なお、中仕切壁３７の下端は胴部１の底面に溶接されており、さらにこの中仕切壁３７の冷却水入口側に面した壁面には平パッキン３８を布設し、この平パッキン３８により、中仕切壁３７の穴に通した接地電極１１の貫通部を液密シールしている。なお、平パッキン２８には接地電極１１の貫通部分に電極の外径よりも若干小さな径の穴が開いており、図示されないボルトで中仕切壁３７に固定されている。
【００５４】
かかる構成の水ジャケット４に向けて冷却水入口９から冷却水を給水すると、冷却水は仕切隔壁５と中仕切壁３７との間の水路を上方に流れた後に、中仕切壁３７の上端でＵターンして仕切隔壁６との間の水路を下降し、冷却水出口１０より流出する。これから判るように、水ジャケット４内を流れる冷却水の移動距離は図１，図２５の構成に比べて約２倍となり、冷却水の流量を同じでも流速が２倍となるので接地電極１１に対する冷却効率が向上する。
【００５５】
さらに、図８の構成では、水ジャケット４の上面を大気側に開放している。これにより、ガスチャンバーの胴部１に加わる水圧を低く抑えることができ、その分だけ胴部１に要求される設計上での耐圧強度が小さくて済む。図９(a),(b) は前記した大気開放形の水ジャケット４の改良実施例を示すものであり、水ジャケット４の開放面を覆って冷却水の液面上に膜シール３９が敷設されている。この膜シール３９は、冷却水と大気との直接的な接触を絶って、大気側から冷却水中に酸素が溶け込むのを防ぐ役目を果たものである。すなわち、冷却水中に溶け込んでいる溶存酸素の濃度が高くなると、金属製の接地電極１１が酸化腐食されて寿命が低下する。かかる点、水ジャケット４の開放面を膜シール３９で覆うことにより、冷却水の温度上昇による冷却水の膨張分を逃がして水圧上昇を招くことなく、大気側から冷却水への酸素の溶け込みを効果的に抑制できる。
【００５６】
また、図１０(a),(b) は図９の構成に加えて、水ジャケット４の冷却水中に外部から窒素ガスを吹き込んでバブリングし、冷却水中に溶け込んでいる溶存酸素の濃度を減少して接地電極１１が腐食するのを防止するようにした改良実施例を示すものである。そして、この実施例では、外部からガスチャンバーの胴内に画成した水ジャケット４の内方に窒素ガス源に通じるガス導管４０を配管し、該ガス導管を通じて水ジャケット内に満たした冷却水の中に窒素ガスを散気するようにしている。
【００５７】
図２４は、水ジャケット４内に窒素ガスをバブリングしたテストの結果を基に、冷却水中の溶存酸素濃度の経時変化を表した図である。冷却水量２０l ，窒素ガス流量１l ／min として行った実験では、実験開始当初の冷却水溶存酸素濃度の初期値５mg／l が、窒素ガスのバブリング開始後は時間経過とともに減少し、１００分後には殆ど０mg／l に減少することが確認された。
【００５８】
次に、ガスチャンバーの胴内に組み込んだ多数本の高圧電極１３へ冷却水の供給する配管系に関する応用実施例を図１１(a),(b) に示す。この実施例においては、オゾン化ガス流出側のガス空間内に配置した入口，出口側の冷却水分配器２３の間に、複数本ずつグループ分けした高電圧電極１３の間を直列に連ねて絶縁チューブ２４が配管されている。すなわち、実際の製品ではガスチャンバー内に数十〜数百本の高電圧電極１３が組み込まれており、各電極ごとに１本ずつ独立して絶縁チューブ２４を分配器２３の間に接続すると絶縁チューブの所要本数が非常に多くなって配管構造が複雑になるが、前記のように複数本の高電圧電極１３を直列に連ねて絶縁チューブ２４を配管することにより、配管構造，配管作業が大幅に簡素化される。
【００５９】
図１２は、高電圧電極１１に冷却水を供給する冷却水分配器２３，絶縁チューブ２４を、図１１とは逆に原料ガス導入側のガス空間内に設置した応用実施例を示すものである。このように、原料ガス導入側から高電圧電極１３へ冷却水を供給することにより、絶縁チューブ２４がオゾン化ガスに晒されることがないので耐オゾン性を考慮する必要がなく、絶縁チューブ２６はナイロンなどの一般的な材料を用いることができる。なお、この実施例では、前記の構成に伴って高圧給電回路のブッシング１５，給電線１４などをオゾン化ガス流出側のガス空間側に移し替えている。
【００６０】
次に、ガスチャンバーの構造に関する本発明の応用実施例を図１３，および図１４に示す。まず図１３(a),(b) においては、胴部１の前後端面に配置した端板２，３に胴内観察用の覗き窓４１を備えている。この覗く窓４１を設けることにより、運転中に胴内に組み込んだオゾン発生管の放電の様子などを外部から目視観察することができ、オゾン発生管が万一破損した場合でも、外から破損箇所を特定することができる。なお、覗く窓４１の位置，大きさは、胴内に組み込んだオゾン発生管の全体を観察できるように定めるものとする。
【００６１】
また、この実施例では端板２，３を開閉扉構造とし、胴部１にヒンジ金具４２を介して取付けている。なお、４３は扉板の補強リブ、４４は端板２，３を閉位置で下方から支える支持ガイドである。かかる構成により、保守，点検などのメンテナンス時には、クレーンなどを使わずに重量物である端板２，３を簡単に開閉することができて便利である。また、支持ガイド４４が備えることで扉を閉めるときに胴部１と端板２，３に穿孔した締結ボルトのボルト穴がずれることもない。
【００６２】
図１４(a),(b) はガスチャンバー全体の構成図であり、その胴部１の両端には図１３で述べた扉構造の端板２，３が設置されており、胴部１の上下面には原料ガス導入口７，オゾン化ガス流出口８，冷却水入口９，出口１０，およびブッシング１５などを備えている。また、胴部１の外周面には図１３で述べたと同様な補強リブ４３を随所に備えている。すなわち、ガスチャンバーに導入するガス圧は、例えば絶対圧力で１．６気圧であり、チャンバーはその内圧に耐えられる厚さが必要であるが、前記のように補強リブ４３を設けることで本体の鋼板を薄くして軽量化，低コスト化が図れる。また、運転中は胴内に冷却水が循環するので、冷却水温度が低いときは側壁に結露が生じ、この結露水が床上に滴下して床面を濡らすおそれがある。そこで、この実施例ではガスチャンバーの下方にドレンパン４５を設置し、ガスチャンバーから滴下する結露水を受容し、図示されてない排水管を通じて系外に排水処理するようにしている。なお、ドレンパン４５はチャンバーの図示例のように両端部と中央部の３つに分割するか、あるいは一体構造として実施することができる。
【００６３】
図１５はガスチャンバーに装備したガス，冷却水の配管系を模式的に表したフロー図であり、先記の各実施例で述べたガス，冷却水の基本的な配管系に加えて、次記のような要素が追加装備されている。すなわち、上面を大気側に開放した水ジャケット４に対してメンテナンス後に冷却水を補給するために、水ジャケット４の上部に開口する給水管４６，およびオーバーフロー排水管４７を配管し、冷却水の注水時に水ジャケット４から余剰の水が溢れ出ないようにしている。また、ガスチャンバー内のオゾン導入側，およびオゾン化ガス流出側のガス空間内の底部には水漏れセンサー４８を配置している。そして、運転中に高電圧電極あるいは接地電極から冷却水がガス空間の内部に漏れた場合には、前記水漏れセンサー４８が水漏れを検知してアラーム信号を出して運転を停止することにより、高電圧の漏電などの二次災害を防止できる。さらに、冷却水の給水，排水管に水抜きドレン４９を設け、メンテナンス時などに水ジャケット４から冷却水を完全に配管から排水できるようにしている。
【００６４】
次に、オゾン発生装置の本体を電源，補機類と一緒に共通架台上に設置して省スペース化を図ったいくつかの実施例を図１６，図１７，図１８に示し、各実施例を図２７に示した従来の個別配置方式と比べて説明する。まず、図１６の実施例では、本体（ガスチャンバー）１８と電源装置１６の昇圧トランス１６ｂとを共通架台５０に搭載し、架台５０の外にはインバータ１６ａを配置して昇圧トランス１６ｂとの間をケーブル接続する。また、循環ポンプ２０，熱交換器２１などの冷却水系の補機類は架台５０の外に配置し、本体１８との間を冷却配管１９により接続する。図２７に示した従来のレイアウトでは、本体１８と離れた位置に個別配置した昇圧トランス１６ｂとの間で高圧ケーブル２２の引回しがあったが，図１６のレイアウトでは架台５０の上で昇圧トランス１６ｂと本体１８を直接接続できるので、ノイズや感電の危険性がなくなる。
【００６５】
また、図１７の実施例では、共通架台５０にオゾン発生装置の本体１８，昇圧トランス１６ｂ，および冷却水の循環ポンプ２０，熱交換器２１を搭載し、共通架台上で本体１８の循環ポンプ２０，熱交換器２１との間を冷却水配管１９で相互接続する。これにより、冷却配水管１９の配管長が短くなって熱損失を低減できる。
【００６６】
さらに，図１８の実施例では、図１６，図１７における循環ポンプ２０，熱交換器２１の代わりにチラー（水冷却用の冷凍機）５１を採用して共通架台５０に載置したものである。このように共通架台５０に用いてオゾン発生装置をユニット化することにより、主要機器類を個別配置とした従来構成と比べて前記の各効果に加えて、コンパクト化，並びに大幅な省スペース化が図れる。
【００６７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の構成によれば、次記の効果を奏する。
請求項１によれば、接地電極と該電極内に挿入した高電圧電極を接地電極との間に均一な放電ギャップを確保しつつ、高電圧電極を所定位置に安定支持することができる。
【００６８】
請求項２では、電極保持具と併設して接地電極の周面に巻き付けた導電性のコイルスプリングを備え、該コイルスプリングを電極保持具と一緒にチャンバー側の仕切隔壁にボルト締めしたので、これにより、コイルスプリングが接地電極の接地側導電部材として機能し、接地電極の接地不良が防げる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例によるオゾン発生装置全体の構成断面図、
【図２】図１におけるガスチャンバーの端部構造図であり、(a) は胴部の端面図、(b)は胴端部の縦断側面図、
【図３】図１におけるオゾン発生管の詳細構造図であり、(a) は断面側視図、(b) は(a) 図の縦断正面図、
【図４】図１における接地電極取付部の詳細構造図であり、(a) は断面図、(b) は正面図、
【図５】図４における電極保持具の構成図であり、(a),(b) はＯリング押さえガイドの正面図，側面図、(c),(d) は保持板の正面図，側面図、(e),(f) はＯリング押さえガイドと保持板を一体化した電極保持具の正面図，側面図、
【図６】図１における高電圧電極の給電構造図であり、(a) は側面図、(b) は正面図、
【図７】図６におけるヒューズの取付け構造図であり、(a) は側面図、(b) は正面図、
【図８】図１と異なる本発明の実施例によるオゾン発生装置全体の構成図であり、(a)は断面側視図、(b) は胴部の縦断正面図、
【図９】図８における水ジャケットの応用実施例の要部構成図であり、(a) は上面図、(b) は断面側視図、
【図１０】図９と異なる水ジャケットの応用実施例の要部構成図であり、(a) は上面図、(b) は断面側視図、
【図１１】本発明の実施例による高電圧電極への冷却水供給系の構成図であり、(a) は側面図、(b) は正面図、
【図１２】図８と異なる本発明の応用実施例の構成を示す断面側視図、
【図１３】ガスチャンバーの端板を開閉扉構造とした本発明の応用実施例の構成図であり、(a) は正面図、(b) は平面図、
【図１４】本発明の実施例によるガスチャンバーの外観図であり、(a) は上面図、(b) は側面図、
【図１５】本発明の実施例によるガス，冷却水配管系を模式的に表したフロー図、
【図１６】本発明の実施例によるオゾン発生装置の配置を表すレイアウト図、
【図１７】図１６と異なる本発明の実施例によるオゾン発生装置の配置を表すレイアウト図、
【図１８】図１７とさらに異なる本発明の実施例によるオゾン発生装置の配置を表すレイアウト図、
【図１９】本発明と従来の電極冷却方式を対比して表した投入電力とオゾン濃度，動力原単位の関係を表す特性図であり、(a) は相対電力と相対オゾン濃度との関係図、(b) は相対電力と相対動力単位との関係図、
【図２０】本発明による接地電極と高電圧電極との間の放電ギャップ長をパラメータとした投入電力とオゾン濃度，動力原単位の関係を表す特性図であり、(a) は相対電力と相対オゾン濃度との関係図、(b) は相対電力と相対動力単位との関係図、
【図２１】本発明により高電圧電極の冷却水として用いる純水の比抵抗と漏れ電力との関係を表す特性図、
【図２２】本発明により高電圧電極に供給する純水の流速と対流熱抵抗との関係を表す特性図、
【図２３】本発明による高電圧電極の板厚と電極の伝熱抵抗との関係を表す特性図、
【図２４】本発明により水ジャケットの冷却水中に窒素ガスをバブリングした際の経時的な溶存酸素濃度の推移を表す特性図、
【図２５】従来におけるオゾン発生装置の構成図であり、(a) は断面側視図、(b) は胴部の縦断正面図、
【図２６】図２５におけるオゾン発生管の詳細構造図であり、(a) は断面側視図、(b) は(a) 図の縦断正面図、
【図２７】従来のオゾン発生装置の配置を表すレイアウト図、
【符号の説明】
１ガスチャンバーの胴部、
２，３端板、
４水ジャケット、
５，６仕切隔壁、
７原料ガス導入口、
８オゾン化ガス流出口、
９冷却水入口、
１０冷却水出口、
１１接地電極、
１１ａ金属管、
１１ｂガラス誘電体、
１２放電ギャップ、
１３高電圧電極、
１４高圧給電線、
１６高周波電源、
１７シール部材、
２０循環ポンプ、
２１熱交換器、
２３冷却水分配器、
２４絶縁チューブ、
２６凸部、
２７ストッパ片、
３０板バネ、
３１Ｏリング、
３２電極保持具、
３４コイル状スプリング、
３５ヒューズ、
３６クリップ、
３７中仕切壁、
３９膜シール、
４０窒素ガス配管、
４１覗き窓、
４２ヒンジ、
４５ドレンパン、
４６給水管、
４７オーバーフロー排水管、
４８水漏れセンサー、
５０共通架台、

Claims

内周面に誘電体を成層した円筒管形の接地電極と、前記誘電体との間に放電ギャップを隔てて接地電極の内方に同心設置した中空円柱形の高電圧電極とからなるオゾン発生管の複数組を胴内中央に組み込んでその両側に原料ガスの導入口、オゾン化ガスの流出口を開口した耐オゾン性を有する横置型の金属製容器のガスチャンバーと、高電圧電極と接地電極との間に電圧を印加する高周波電源と、接地電極を包囲してガスチャンバー内に画成した水ジャケットと、該水ジャケット、および高電圧電極に冷却水を流す冷却水供給手段とを有し、前記の水ジャケット、および高電圧電極内に冷却水を通流して両電極を直接冷却しつつ、ガスチャンバー内に導入した酸素を含む原料ガスを前記電極間の無声放電によりオゾン化して取り出すようにしたオゾン発生装置において、高電圧電極を接地電極の内方で所定位置に保持する電極支持手段を備え、電極支持手段として、接地電極の内周面に成層した誘電体と高電圧電極の外周面との間にスペーサを分散して設けることにより接地電極の内方に高電圧電極を放電ギャップを隔てて同心設置するとともに、高電圧電極のガス流出側端に絶縁物製のストッパ片を配置し、該ストッパ片を接地電極側に固定して高電圧電極を軸方向に位置決め固定したことを特徴とするオゾン発生装置。
内周面に誘電体を成層した円筒管形の接地電極と、前記誘電体との間に放電ギャップを隔てて接地電極の内方に同心設置した中空円柱形の高電圧電極とからなるオゾン発生管の複数組を胴内中央に組み込んでその両側に原料ガスの導入口，オゾン化ガスの流出口を開口した耐オゾン性を有する横置型の金属製容器のガスチャンバーと、高電圧電極と接地電極との間に電圧を印加する高周波電源と、接地電極を包囲してガスチャンバー内に画成した水ジャケットと、該水ジャケット，および高電圧電極に冷却水を流す冷却水供給手段とを有し、前記の水ジャケット，および高電圧電極内に冷却水を通流して両電極を直接冷却しつつ、ガスチャンバー内に導入した酸素を含む原料ガスを前記電極間の無声放電によりオゾン化して取り出すようにしたオゾン発生装置において、ガスチャンバーが断面角形の胴部と、その前後両端面を気密シール部材を介して閉塞した端板と、胴内に水ジャケットを画成する一対の仕切隔壁とからなる容器であり、かつ前記仕切隔壁の間にまたがり該隔壁を液密に貫通して接地電極を着脱可能に敷設するとともに、胴部の周面に原料ガスの導入口，オゾン化ガスの流出口、および水ジャケット内に通じる冷却水の入口，出口を開口し、接地電極が仕切隔壁を貫通する部分に、シール部材, およびシール押さえを兼ねた電極保持具を設け、電極保持具と併設して接地電極の周面に巻き付けた導電性のコイルスプリングを備え、該コイルスプリングを電極保持具と一緒にガスチャンバーの仕切隔壁にボルト締めしたことを特徴とするオゾン発生装置。