JP6017095B1 - オゾン発生装置 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、この発明の実施の形態1によるオゾン発生装置について図1から図4に基づいて説明する。図2はこの発明の各実施の形態に共通なオゾン発生装置の構成を模式的に示す側面断面図である。図1はこの発明の実施の形態1によるオゾン発生装置の図2のA−A位置での要部の構成を示す断面図である。図3は、この発明の実施の形態1によるオゾン発生装置のスペーサの構成を示す断面図である。図4は、この発明の実施の形態1によるオゾン発生装置のスペーサの構成を示す展開図であり、図4Aは平面図、図4Bは側面断面図である。
F=(E・L・t3/a3)・δ
ここで、Eはヤング率、Lは板バネ部材12の管軸方向の長さ、tは図4Bに示すように板バネ部12の厚さ、aは板バネ部材12のガラス管2の周方向の半幅、δは板バネ部材12の曲げ量である。
図9から図11は本発明の実施の形態2によるオゾン発生装置のスペーサの構成を示す図である。図9はこの発明の実施の形態2によるオゾン発生装置の図2のA−A位置での断面図である。図10は、実施の形態2によるスペーサの詳細を示す模式的な断面図、図11は展開図であり、図11Aは平面図、図11Bは側面断面図である。本実施の形態2によるスペーサは、一枚の金属部材、例えばステンレス板を2段階でエッチングすることで、ベース部11と板バネ部12を形成する。ここで、板バネ部12の位置における厚さtbの部分も含めて、すなわち厚さtb全体にわたってベース部11と称することにする。この構成によれば、実施の形態1のスペーサのように、板バネ部材をベース板に溶接する工程が必要なく、スペーサの組立を簡易化することでコストを低減するという効果がある。また、放電ギャップが狭い場合、板バネ部材を厚くしすぎると、誘電体管2の接地電極管1への挿入が難しくなってくる。すなわち、板バネ部材の厚さには限界がある。このとき、本実施の形態においては、スペーサのバネ力は、実施の形態1の板バネ部材に相当する板厚tのみでなく、ベース部11の板厚tbを加えた値となる。このため、ベース部材と板バネ部材との合計厚さが同じ場合、実施の形態1よりもバネ力を増大でき、誘電体管2の偏心矯正力を向上できるという効果もある。
図12は、本発明の実施の形態3によるオゾン発生装置のスペーサの構成を示す展開図である。図12の左は平面図であり、右は平面図の右から見た側面図である。本実施の形態3によるスペーサは、実施の形態2と同様、一枚の金属部材、例えばステンレス板を部分的に厚さを変えたエッチングを行うことで、ベース部11と、ベース部11よりも厚い板バネ部12とを形成する。具体的には、ベース部11に、時間と液温管理のもとでのハーフエッチングを施して減肉することにより、容易に製造することが出来る。本実施の形態3では、板バネ部12はベース部11に対して、突出して設けられている。すなわち、ガラス管2に装着された場合、板バネ部12は、ベース部11に対してガラス管2の管軸方向に突出して配置されることになる。また、ベース部11は誘電体管2へ接着剤あるいは両面テープ等により接着する。両面テープをベース部11に取り付ける場合は、減肉した面に取り付けるようにすると、その反対面、すなわち、おもて側にベース部と板バネ部の段差が無くなるため、誘電体管2を容易に接地電極管1へ挿入することが可能である。
図13は、本発明の実施の形態4によるオゾン発生装置のスペーサの構成を示す展開図である。本実施の形態4によるスペーサは、実施の形態1と同様、ベース板11に板バネ部材12を溶接により固定している。ただし、溶接部18は周方向に線状に溶接された溶接部となっている。本実施の形態4では、スポット溶接により点でベース板11に板バネ部材12を固定する実施の形態1と異なり、一枚の金属板によりベース部11と板バネ部12を構成する実施の形態2のスペーサと同様、スペーサのバネ力として板バネ部材の厚みにベース板の厚みを加えることができる。このため、スペーサの板厚を薄くでき、ガスの流通性を上げることが出来る。
図14は、本発明の実施の形態5によるオゾン発生装置のスペーサの構成を示す展開図である。本実施の形態5によるスペーサは、板バネ部材の板厚を変更することでバネ力を調整するのではなく、ガラス管2の管軸方向における板バネ部材12の長さLを変えることで、バネ力を調整している。放電ギャップが狭い場合、板バネ部材の厚さに限界があるため、板バネ部材のばね力にも限界がある。一方、管軸方向のベース部材の幅を広くすることは、放電面積を狭くすることになるという欠点がある。本実施の形態5では、ベース部11の幅を広げることなく、かつ、板バネ部材12の板厚を増加させることもなく、板バネ部材のばね力を向上できるという大きな効果がある。また、規格に準じた値の板厚の金属板しか入手可能ではないため、板厚を自由に変化できず、板厚によりバネ力を調整する場合、連続したバネ力の変化を得ることができない。一方、板バネ部材12の長さLの変更ではバネ力を連続的に変化させることが出来、バネ力を精度良く調整できるという効果がある。実施の形態2および実施の形態3、すなわち図11および図12においても、板バネ部12のガラス管2の管軸方向の長さを長くすることで、同様の効果が得られるのは言うまでもない。
図15は、本発明の実施の形態6によるオゾン発生装置のスペーサの構成を示す展開図である。図15に示すスペーサは、ベース板11をガラス管2に固定するためのノッチ部22、およびノッチ部22を固定する固定スリット23を設けている。図16は、スペーサ10がガラス管2に巻き付いた状況での組立状況を示す断面図である。また、図17は、本発明の実施の形態6によるオゾン発生装置の別のスペーサの構成を示す展開図である。図17に示すスペーサは、ベース板11をガラス管2に固定するためのフック部25、およびフック部25を引掛けるフック引掛けスリット26を設けている。
図18は、本発明の実施の形態7によるオゾン発生装置のスペーサの構成を示す展開図である。本実施の形態7によるスペーサでは、スリットの端部に、スリット端部に発生する応力を緩和する応力緩和部28を設けている。ガラス管2の挿入前にスペーサを取付け、その後ガラス管2を接地電極管1の中に挿入するので、スペーサがガラス管2に固定されていないとスペーサがガラス管2上で滑り所定の位置にスペーサを組立てることができない。従って、スペーサ周方向に十分な引っ張り力を発生させるようにスリットの形状、個数を設計する必要がある。一方、ベース板は、原料ガスの通過空間を確保し圧力差ΔPsを小さくするためベース板厚を薄くする必要があるため、スペーサ周方向に十分な引っ張り力を発生させようとするとガラス管2の挿入時などに、複数配置されているスペーサの各ベース板間に異なる力が働いた場合、スリット端部に剪断応力を生じる。これが、破断応力を越えると、ベース板が破断し、不良となる。スリット端部にかかる応力は、端部のRが大きいほど小さくなる。このため、スリットの端部の形状を曲率半径を有する円弧状としこの円弧状の部分を応力緩和部28とした。この構造を用いることで、ガラス管2の挿入時のスペーサ不良発生率を減らし、歩留まりを上げることができ、コストを削減できるという効果がある。
図20は、本発明の実施の形態8によるオゾン発生装置のスペーサの構成を示す展開図である。本実施の形態8によるスペーサでは、スリット部15の伸びを大きくする伸び拡大部29を設けている。ベース板11は、スリット部15が伸びることでガラス管2の径にフィットし、安定に固定される。本実施の形態8では、図20に示すように、スリットの端部をガラス管2の管軸方向に対して傾け、、傾けた部分を伸び拡大部29とした。スリットに伸び拡大部29を設けると、スリットをガラス管2に巻き付ける際にスリット部15がガラス管2から若干離れ、立体的に変形することで、スリット部15の立体変形を助長し、スリット部15の伸びを大きくする。このように構成すると、ベース板11の伸び代が大きくなるので、ガラス管2の製作誤差による外径のばらつきに対応できる範囲が広がり、ガラス管2の外径誤差に対応して異なる寸法のベース板11を用意する必要がなくなる。この結果、ベース板11の種類を減らすことができ、ベース板の製作コストを小さくできるという効果がある。
Claims (9)
- 断面が円形の金属製の接地電極管と、
外壁と前記接地電極管の内壁とがスペーサによって間隙を有するように前記接地電極管内部に保持され、内部に金属電極を備えた断面が円形の誘電体管と、
前記間隙に、酸素を含む原料ガスを流し、前記接地電極管が接地電位、前記誘電体管内部の金属電極が高電位となる交流電圧を印加することにより、前記間隙を流れる原料ガスを放電させてオゾンを発生させるオゾン発生装置において、
前記スペーサが前記誘電体管の管軸方向に分散して複数配置されており、この複数配置されたそれぞれのスペーサは、前記誘電体管の外周に巻かれた金属製のベース部と、このベース部に固定され、前記ベース部よりも厚さが厚い金属製の複数の板バネ部とにより構成され、前記複数の板バネ部のそれぞれの板バネ部は自由空間では平面であり、前記それぞれの板バネ部の前記誘電体管の周方向の両端部が前記接地電極管の内壁に接触することにより前記それぞれの板バネ部が曲がってバネ力を生じることを特徴とするオゾン発生装置。 - 前記それぞれの板バネ部は、前記誘電体管の周方向の幅が、前記誘電体管の管軸方向の少なくとも一方の端部から最大幅まで連続して広くなる部分を有する形状であることを特徴とする請求項1に記載のオゾン発生装置。
- 前記それぞれの板バネ部と前記ベース部が別部材で構成され、前記板バネ部が前記ベース部に接合されていることを特徴とする請求項1または2に記載のオゾン発生装置。
- 前記複数の板バネ部と前記ベース部とは一枚の金属板で形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載のオゾン発生装置。
- 前記それぞれの板バネ部が、前記ベース部に対し前記誘電体管の管軸方向に突出して配置されていることを特徴とする請求項4に記載のオゾン発生装置。
- 前記ベース部の厚みは前記間隙のギャップ長の1/4以下であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のオゾン発生装置。
- 前記複数の板バネ部のうち隣り合う板バネ部の間の前記ベース部に前記誘電体管の管軸方向に切られた複数のスリットを有することを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載のオゾン発生装置。
- 前記スリットの端部の形状を円弧状としたことを特徴とする請求項7に記載のオゾン発生装置。
- 前記スリットの端部を前記誘電体管の管軸方向に対して傾けたことを特徴とする請求項7または8に記載のオゾン発生装置。
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