JPS6186403A

JPS6186403A - セラミツクを用いたオゾナイザ−装置

Info

Publication number: JPS6186403A
Application number: JP20855184A
Authority: JP
Inventors: Senichi Masuda; 増田　閃一
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-10-04
Filing date: 1984-10-04
Publication date: 1986-05-01

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は，短間隙の気中放電と洛面枚電の双方を発生
せしめるオゾナイザ−装置に関するものであり＋　０２
の酸化による０３の製造を主たる利用分野とするが，こ
の他者種放電化学作用を利用してＮＯｘやＳＯｘの酸化
による脱硝，脱硫等乞□行ったり，更には放電時の生成
プラズマを利用して強力なイオン源とし，物体の荷電や
除電を行うのにも利用しうるものである。

ここでオノ゛す・ｆザーとは誘電体層を介して電極を設
け，商用周波の高電圧，あるいはパルス状高電！Ｅない
し極短パルス状高電圧を印加することにより放電を発生
せしめ，これによりオゾン生成等の放電化学作用を行わ
しめ，また正・負イオンより成るプラズマを生成せしめ
るものである。

〔従来の技術〕

従来オゾナイザ−は，一般にガラス等の誘電体層及び空
隙を介して平板状または円筒状の平行電極を設け，これ
に商用周波の交流高電圧を印加して空隙に，いわゆる無
声放電を発生，そこに０２を含むガスを流してその放電
化学作用により０２’　を酸化して０３を製造するもの
であるが，過大な電圧を用いることなく有効に０３を発
生せしめるには空隙の間隙長をできるだけ小さくする必
要がある。しかし、容量の大きい装置とするには一般に
大きな平板または円筒を要し，電極を上記短間隙を保ち
つつ完全に平行に絶縁保持する必要上，極めて高価とな
った。その上，放電に伴う熱の発生と温度の上昇は０３
生成効率を低下するので，これに対して常に充分に両電
極を冷却する必要があるが，その間に高電圧を印カロさ
れており，かつ両電極が互に独立しておるので双方とも
冷却するのは極めて難かしぐ，この面でも大型，かつ高
価となる。更にガラス誘電体の寿命が短い等々の欠点を
まぬがれな７う１つだ。

これに対して本発明者は，別発明「電界装置及び電界装
置の製造方法」（特願昭５７−１５５６１７号）及び「
物体の静電的処理装置」（特願昭５７−１５５６１８号
）において、高純度アルミナ等の高電気絶縁性・高熱伝
導性の極めてうすいファインセラミック基板（厚さが２
關以下で好まＬ　＜　ハ０．　５〜ｌ，　Ｑ　ｍｍの範
囲）の表面にタングステンまたはモリブデン等より成る
薄く，かつ幅の狭いストリノプ状のコロナ電極（厚さ約
５０〜１００μｍ，巾約１　ｍｍ　）を、まだ該基板裏
面に少くとも該コロナ電極に向き合う部位全体をおおう
如くに同じくタングステンまたはモリブデン等より成る
面状の誘導電極をＩＣ多層配線基本を製造する手法を用
いて一体として焼成形成し，両電極間に高周波高電圧を
印加して，該コロナ電極より該ファインセラミック基板
表面に高周波沿面放電を発生せしめ，これによりＯ２を
酸化して０３を発生せしめる新規のオゾナイザ−を提案
した。このオゾナイザ−はガラス誘電体を使用し、無声
放電を利用する従来型オゾナイザ−に比べて、（１）誘
電体として機械的・熱的・電気的にはるか（で丈夫な高
純度アルミナ等のファインセミラックを用いるので寿命
が著るしく永い、　＋ｚ＋　Ｌだがって５〜１ＯＫＨｚ
まだはそれ以上の高周波高電圧を使用しても劣化がなく
、著るしく小型となる（オゾン生成量は周波数に比例す
る）　、　＋３１該ファインセラミンク基本の裏面のみ
を直接空冷ないし水冷により冷却すれば。

浴面放電域、コロナ電極、誘電体層をことごとく有効に
冷却できる（ファインセミラク層が熱伝導率が比較的高
い上、コロナ電極はこれ〈密着している）　、　＋４＋
構造が簡単で製造コストが極めて安く、かつ無声放電と
異り空隙間隙長を一定に保つ必要もないので組立上のコ
スト上昇もない。等の数々の利点が達成され、従来型オ
ゾナイザ−の欠点の大多数を解決することに成功した。

しかし乍ら、上記沿面放電利用のオゾナイザ−にあって
は、そのオゾン発生量、オゾン発生エネルギー効率が充
分でないという別の大きな欠点があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記ファインセラミック基板を用い沿面放電を利用する
オゾナイザ−においてオゾン発生量。

オゾン発生エネルギー効率が低くなるという欠点は、放
電時において、オゾン生成のだめの各種化学的活性種を
形成する電子の加速電界を高くとれないという所にその
根本原因が存することを本発明者は見出した。すなわち
、モリブデン・インキまたはタングステン・インキを用
い厚膜印刷により形成して焼成した　５０〜１００μｍ
程度の薄いストリップ状のタングステンのコロナ電極は
、その両側縁が余りにも尖鋭で。

この部に電界が局部集中し易く、沿面放電始発の瞬間に
おける電界分布を見ると、上記コロナ電極両側縁近傍の
狭い領域にあっては電界強度は充分に（ス）　ＩＪ−マ
始発に足るだけ）強く。

電子加速も充分であるが、それ以外の領域では電界強度
は急激に低下する。したがって沿面ストリーマ−放電の
進展時にはその先端の電界集中部位にあっても、その電
界はストリーマ−進展と共に急激に低下し、電子の加速
が不充分となり、結局、放電域全体について眺めると、
平均的には電子加速に利用できる電界は高くならないの
である。これはコロナ電極形成に、上述の様にＩＣ多層
配線基板製造に用いられる厚膜印刷・焼成方法を用いる
限り、その両側縁が尖鋭となることはさけられないとい
う根本的理由にもとづくものである。

〔問題を解決するための手段〕

本発明は、ファインセラミック基板を用い沿面放電を利
用するオノ“ナイザーの上記問題を解決し、小型・安価
・高性能のオゾナイザ−を提供しようとするものである
。

しかして本発明は、上記オゾナイザ−のファ・ｒンセラ
ミノク基板Ａの表面に、厚さが薄く巾の狭いコロナ電極
を厚膜印刷により形成の上。

焼成して構成する代りに１円形ないしだ円形断面を有す
る金属線ないし金属管、多角形断面を有し、かつ各頂部
を面とりした角形ないし平形の金属線ないし金属管、波
形形状で各頂部が尖鋭でない様に形成せる波形金属板な
いし、この極な形状であって表面に導電層を形成せるセ
ラミック等の波形絶縁板、多数の尖端が尖鋭でない尖起
を有する金属板ないし、この様な形状を有する表面に導
電層を形成せるセラミ’）り等の絶縁板、その他最小有
効曲率半径右キが少くともＱ、　ｌ　ａｍ以上、好まし
くはＱ、　５　ｎｔｔｒ以上の尖鋭でない放電部を有す
るコロナ電極を用い、これをその尖鋭でない放電部が上
記面状誘導電極を背面に有するファインセラミック基板
Ａの表面に直接接する如く、あるいは少くとも極く短い
間隙をもって近接する如くに附設することによって解決
する。

すなわち本発明による新規のオゾナイザ−は。

厚さが２朋以下の絶縁性セラミックより成るセラミック
基板の１面に曲率半径が０．１　ａｍ以上の放電極を有
するコロナ放電極を、その放電部が該セラミック基板の
一面に実質的に接する如くに配設し、また該セラミック
基板の他面に、少くとも上記コロナ電極の該セラミック
基板との接触部位に向い合う部分全体を覆う如くに面状
の誘導電極を該セラミック基板と一体焼成することによ
り設け９両電極間に交流高電圧を印加し、酸化させる気
体を上記セラミック基板の該コロナ放電極が配設された
側の表面に沿って流通せしめることを特徴とする。セラ
ミックを用いたオゾナイザ−である。

〔・作用〕

この様にすると、コロナ電極の放電部表面と基板Ａの表
面との間の間隙距離は両者の接触点においてゼロ、接触
点から離れるに従って次第に増加する。そこで、該コロ
ナ電極と誘導電極間に交流高電圧を印加すると、まずパ
ッシェンの法則に従う最少火花間隙ｄｍの位置で該放電
部表面と基板Ａの表面間に火花放電を生じ、更に基板上
の火花放電柱の基点から基板表面に沼ってコロナ電極側
方向に沿面放電を生ずる。この場合、火花の発生する間
隙距離ｄｍはガスの組成と温度・圧力（本質的には電子
に対する平均自由行程）で異るが、常温常圧の空気中で
約７．５μｍと極めて短かく、かつ火花電圧は約３２７
Ｖである。従って、この時の放電空間の電界は約４３６
　ＫＶ／ｃ１ｒＬと極めて高い値をとる上。

コロナ電極の曲率半径γｍに比べて放電間隙距離ｄｍが
著るしく小さいので、火花放電域ではほぼ平等電界とな
る。このことは、従来型オゾナイザ−において電極間隙
を著るしく小さい値に保ったことに相当し、火花放電始
発時における放電域の電界強度は放電域全体にわたって
上述の如く、従来のオゾナイザ−より一桁以上も高くな
って充分な電子の加速が行われる。またこれに対応して
、火花放電柱基点から始発する沿面放電にあっても、そ
の始発時の沿面方向電界強度が極めて高くなり、ここで
も充分な電子の加速が達成される。これらの結果として
、オゾン生成量及びオゾン発生エネルギー効率の両方が
著るしく向上するのである。

但しこの場合、一般に誘導電極はコロナ電極の対向部位
と同等ないし、これよりも狭い部位のみおおうようにす
ると誘導電極の鋭い端縁部とコロナ電極の放電部が直接
対向するか交叉することとなり、ここに電界が集中して
基板の絶縁破壊を促進する。したがって、誘導電極はコ
ロナ放電極の放電部の存在域全体を含み、かつこれより
広い面積をおおう如くに配設する必要がある。また、該
誘導電極と該放電部の間のセラミック基板の肉厚は一般
に０．５〜１．０關と極めて薄くするのが使用電圧を低
くするのに必要であるが、この場合、基板の機械的強度
を補うため、該誘導電極の背後にいま一つのセラミック
層を一体として附加焼成し、実質的に該誘導電極が該セ
ラミック基板内に埋入された構造とするのが好適である
。

〔実施例〕

次に１本発明を図面により説明する。

ｇ１図は本発明のオゾナイザ−の最も簡単な一例で、ウ
ェーハー形構成の基本ブロックを示す組立斜視図で、Ａ
、Ｂは高純度のアルミナ磁器、窒化珪素磁器等より成る
ファインセラミックの緻密質の基板（以下、単に基板と
略栴する）である。Ａは上面に、Ｂは下面に、それぞれ
面状電極１．２を有する。該電極は１例えばモリブデン
又はタングステン等のメタライズ層とその上に設けたニ
ッケルメッキにより形成され。

端部にそれぞれ端子１ａ、２ａを有し、かつ端子を有し
ない側の基板Ａ、Ｂの上面及び下面の両側端にはそれぞ
れ柱状体３，３および４，４がある。また基板Ｂの４，
４と異る両側端の上面側には別の柱状体５．５がある。

６は波形金属板より成るコロナ電極で端子６ａを有し、
基板Ａ、Ｂ及び柱状体５，５に囲まれる空間に６を挿入
し、基板Ａ、Ｂを支えると共にその上下の頂部６Ｌ）、
　６Ｃが放電部を形成してＡ、Ｂの下面及び上面に接し
、Ａ、Ｂを介して面状誘導電極１゜２に対向し、端子１
ａ　−ｚａ　（両者は接続する）と６ａ間に交流高電圧
を印加することにより。

６ｂ＋６ｃより基板Ａ、Ｂの下面及び上面に対して、す
でに述べた如く火花放電につづく浴面放電を行う。この
基板Ａ、Ｂ及び柱状体５に囲まれる空間に矢印７の方向
に酸化される気体９例えば充分に除湿した空気ないし純
酸素を送入流通せしめると、上記放電の化学作用で１例
えば０２ならば有効に酸化されて０３となり、オゾナイ
ザ−として作用する。この時、柱状体３，４が５と直交
する方向を有するので、これに遮断されて酸化される気
体は基板Ａ、Ｂの上部及び下部を通過することはできな
い。

基板Ａの柱状体３．３の上及び基板Ｂの柱状体４，４の
下にはそれぞれ電極を有しない基板Ｃ，Ｄｆ：設けてあ
り、基板Ａ、Ｏと柱状体３゜３で囲まれる空間、ならび
に基板Ｂ、Ｄと柱状体４．４で囲まれる空間にはそれぞ
れ金属、セラミック、プラスチック、その他適当な材料
から成る支持用波形板８，９を６と直交する方向に挿入
して基板Ｃ，ＤをＡ、Ｈに対して支持する。そしてこの
空間に矢印１０１１１の方向に水。

空気、絶縁油フロン等の冷却流体を送入流動させること
により、放電で発生する熱を基板Ａ。

Ｂを介して除去し、Ａ、Ｂ及び６を有効に冷却する。そ
して、冷却流体と０２又は０３は混合することはない。

ここで支持体８，９を基板Ａ。

Ｂ、Ｏ，Ｄと同一材料で構成するときは、これらと一体
に焼成できて便利である。

なお、コロナ電極６は必ずしも波形金属板でなくてもよ
く、ガスを矢印７の方向に流通せしめ基板に接する部分
が尖鋭でない適当な如何なる形状、構造、材料で構成さ
れたものでもよい。

例えば、第２図に示す如く金属板を折り曲げて尖鋭でな
い上下放電部１２を、形成せる細長い平行電極体】３を
等間隔に中央でＡ、Ｈに平行な連結部赫により基板Ａ、
Ｂと直交する如く連結せる構造の多重十字形電極１５と
してもよい。また第３図の様に、断面が円形まだはだ円
形の細長い線′状またはパイプ状の多数の等間隔、かつ
平行な電極体１６を、その中央部両母線で連結体１４に
より連結した平行線状電極１７としてもよい。

この場合、電極体１６がパイプであるときは、この中を
酸化される気体が流れない様に、これを適当な方法で閉
塞する必要があり、あるいはこの中に水、空気、絶縁油
、フロン等の冷却流体を送入流動させてコロナ電極自体
を冷却してもよい。また本発明に用いるコロナ電極は、
第４図に示す如く平行、かつ等間隔に配列した多数のコ
イルスプリングから成る電極体１８をもって構成せるコ
イルスプリング電極１９としてもよく。

この場合には該コイルスプリング１８を支持張架するた
めの適当なフレーム四を用いてもよいが。

第５図に示す如く単にコイルスプリング１８を基板Ａ、
Ｂと柱状体５て囲まれだ空間に逐次蛇行する如く充填す
るのみでもよい。

まだ、コロナ電極自体を積極的に冷却するため、第６図
に示す如くその支持体を兼ねた矩形状函体２１を設け、
その前方及び後方に冷却流体の送入及び排出用のパイプ
ｕ、７３を設けて２１の内部に冷却流体を流動せしめ、
　２１の上面及び下面にそ凡ぞれ上記波形コロナ電極６
，６′を常接したもの（同図■）、あるいは線状ないし
パイプ状電極体１６　、１６’を常接したもの（同図＠
）。

あるいは尖端を曲げて尖鋭でない様にしたフィン状電極
体２４　＋　２４’を常接したもの（同図０）を用いて
もよい。また、同図■において函体２１を省略し、２枚
の波形電極６，６′を直接重ねてその間の間隙に冷却流
体を流゛したもの（同図Ｏ）を用いてもよい。

１１の方向に流通せしめ、かつ支持作用を有するもので
あれば適当な如何なる形状・構造・材料のものを用いて
もよく１例えば第７図に示す如き格子状物部を使用する
こともできる。この場合、格子状物部は両端部に板状部
渓、カを有するので１両側端の柱状体３，４が不要とな
って経済的である。

次に、第１図に示すオゾナイザ−の基板Ａ。

Ｂ、コロナ電極６．柱状体３，３と５，５及び支持体８
より成る基本プＣｌツクを第８図に示す如く多層に何層
も積み重ねだ上、それぞれ図示の如く誘導電極１．　２
．　　Ｉ’、２’、Ｉ“、２“、ｌ“′。

ｆの端子１ａ　＋　　ｚａ　ｌ　　ｌ’ａ　＋　２”ａ
　＋　”’を互に接続して共通導線２７を介して交流高
圧電源路の出力端子の一つで接地された端子穴に、また
コロナ電極６　＋　　６’１　６″＋　　６”の端子Ｇ
ａ　、　　５’３　、　６％・・・を互に接続して別の
共通導線３０を介してあの別の出力端子３１に接続する
ことによって、極めて空間占積率の高い小容積、大発生
容量のオゾナイザ−を構成できることも云うまでもない
。

次に１本発明に使用するセラミック基板は単に平板状の
みならず９円板状、短冊状２円筒状。

その他適当な任意の形状に構成することができると共に
１例えば円筒状セラミック基板（以下基板筒体と略梅す
る）を用いる場合には、コロナ電極を基板筒体の外側に
設けることも、内側とに設けることも、内側卒外側の双方に設けることも可能
である。

第９図は、セラミック基板筒体Ｅの肉厚内部に円筒面状
の誘導電極３２を埋入焼成し、筒体Ｅの外部に断面が円
形の線状コロナ電極３３をらせん状に一定間隔をもって
張力をかけつつ巻きつけ１両端でＥに固定せる金属固定
環３４．３５に溶接固定することにより本発明を実施せ
る例の縦断面図である。ここでＥの内面に誘導電極を設
けてもよいことは云うまでもないが、上記の様にＥの円
筒肉厚内に埋入することにより肉厚を大きくしてＥの機
械的強度を向上できる。

図において、　３６１３７はセラミック、プラスチック
又は金属等で構成せるカップ状端板で、中央に左右に突
出せる筒体ア、３９を有し、またその外周壁には円状基
底部より内方に突出せる環状堤体４０＋４１を有して１
図の如くセラミック基板筒体Ｅの端部４２，４３と嵌合
し、嵌合面４４．４５はセメント、シリコンゴム、ヱボ
キシ樹脂等で水密に接着されている。また羽、３９は冷
却流体の入口及び出口を構成、３８より矢印４６の方向
に送入された冷却流体はＥの内部４７を矢印４８の方向
に流動してこれを冷却の上、３８より矢印４９の方向に
排出される。５０はＥの上流端内部にとりつけられた旋
回翼で、冷却流体に強力な旋回運動を与えてその冷却効
果を高める。旋回翼５０を設ける代りに筒体あの右端に
基板筒体Ｅの内壁に向けて切線方向に冷却流体を噴出す
る如き噴出ノズルを設けて旋回運動を与えることも出来
る。５１はコロナ放電極３３を外側を覆う金属またはプ
ラスチック製の円筒状カバーで、その両端５２．５３は
カップ状端板３６．３７の環状堤体４０，４１の外壁５
４　、’、＋５に気密に接着または溶接され、更にその
両端５２＋５３の近傍に酸化されるガスの入口５６と出
口５７を有する。５８はコロナ放電極３３の５？端子で、碍管ｉを介してカバー５１を貫通の上。

金属固定環３２に導通する。また６０は接地せる誘導電
極３２の端子でカップ状端板％を貫通の上３２に導通し
ている。いま両端子５８．６０間に交流高電圧を印加す
ると、線状コロナ放電極より上述の火花放電と表面放電
を発生し、入口５６より矢印０１の方向に酸化されるガ
スを供給すると、ガスはカバー５１と基板筒体Ｅの外壁
の間の空隙６２を矢印６３の方向に流れて０３を生成、
出口５７より矢印６４の方向に排出される。この場合、
ガス入口５６はガスが空隙６２に切線方向に流入する如
くカバー５１に偏心的に設けると、ガスの流動攪拌を促
進して、コロナ放電極３３の冷却効果を更に高め、オゾ
ンの収率を上げることが出来る。

また本例において、線状コロナ放電極３３はＥの外周面
に沿って軸方向に多数配列してもよく。

更に第１Ｏ図に断面を示す如く、波形金属板６５をその
頂部稜線６６がＢの軸方向に向く様にＥの外周部に巻き
つけてコロナ放電極を構成してもよい。この場合、稜線
部６６がＥの外壁に接して放電部を形成し、波形金属板
６５とＥの外部に囲まれた多数の通路６７に酸化される
ガスを流動せしめる。但し、６５とカバー５１の内壁で
囲まれる通路６８には酸化されるガスが流れない様に、
これを閉塞する必要があり、ここに冷却流体を流してコ
ロナ放電極６５ｆ：冷却しても、Ｌい。これらの場合、
誘導電極を接地軟着で使用する時はカバー５１は絶縁物
をもって構成する必要があるが。

逆にコロナ放電極６５を接地し、誘導電極を大地から絶
縁の上使用してもよく、この場合には。

第１１図に断面を示す如くカバー５１を取り除くことが
出来る。なおこれらの場合、水を冷却媒体に用いる時は
基板筒体Ｅの内面には適当な防水膜をほどこすことによ
り、セラミックを通して水分子がコロナ放電極３３の近
傍て達するのを防ぐが、その放電作用の低下を防ぐのに
有効である。

第１２図は、セラεツク基板筒体Ｅの肉厚内部に円筒面
状誘導電極３２を埋入焼成し、基板筒体Ｅの内部に断面
形状が円形の線状コロナ電極６９をＥの内壁に密着する
如く、らせん状に一定間隔をもって配設し１両端でＥの
内壁に圧着固定せる金属固定環７０．７１に溶接固定す
ることにより本発明で実施せる例の縦断面図を示す。図
において、　７２　、７３はセラミック、プラスチック
又は金属等をもって構成せるカップ状端板で、その外周
壁には円状基底部より内方に突出せる環状堤体７４．７
５を有して図の如きバッキング７６１７７を介してセラ
ミック基板筒体Ｅの端部４２，４３と嵌合している。そ
して端板７２．７３はその中央部を貫通し、更に筒体Ｅ
の内部をその中心軸に沿りて貫通する所の両端にネジ溝
を有する締付用金属棒７８と、該ネジ溝に嵌合するナソ
）７９＋８０妃よって左右より締め付けることにより、
Ｅの内部の気密性を保っている。８１．８２はバッキン
グ＋　８３１８４は座金である。締付用金属棒７８は右
端の一部あを除いて中空円筒状をなし、その左端部はは
ガス入口を兼ね、ここから矢印８７の方向に導入された
酸化されるガスは中空円筒内部器を矢印８９の方向に流
動して、その右端近傍の。

端板７３の内側基底部頭の手前位置に設けられた穴９１
より基板筒体Ｅの右端４３の内側部に放出され、更に締
付棒と筒体Ｅの内壁の間の空間９２を矢印９３の方向に
流動し、この間て放電作用によって酸化され、端板７２
に設けられたガス出口９４より外部に排出される。％は
コロナ放′ｆｊＬ極６９の端子で、端板７２を貫通する
碍管％を介して金属固定環７０に接続されている。また
９７は誘導電極３２の端子で基板筒体Ｅを貫いて３２に
接続されている。９８はセラεツク基板筒体Ｅの外壁に
焼成形成せるタングステン薄層で、その外面にニッケル
メッキを施してあり、防水膜を形成している。９９は筒
体Ｅの外側をとり巻く円筒状の金属製ンヤケノトで、そ
の両端フランジ部１００．１０１において上記金属層９
日に溶接され、かつ１００゜１０１の近傍に接線方向に
とりつけられた冷却用流体の入口＋０２及び出口１０３
を有する。そして入口１０２より矢印１０４の方向に導
入せる冷却用流体は／ヤケノド９９と筒体Ｅの外壁との
間の間隙＋０５を旋回しつつ矢印１０６の方向に進行し
つつ筒体Ｅを冷却し、出口１０３より外部に放出される
。いま端子９５と９７の間に交流高電圧を印加すると、
コロナ放電極６９より火花放電及び沿面放電を生じ、こ
れにより間隙９２の内部を矢印９３の方向に進行する酸
化されるガスが強力に酸化され＋　０３を発生すること
は云うまでもない。

この場合、オゾン発生の収率及び効率は、ガス圧力を増
加するほど上昇するが、第１２図の構造はガス圧力の上
昇に適している。

第１２図の実施例において、筒体Ｅの冷却には必ずしも
ジャケット９９を用いる必要はなく。

これをとり除いて、直接筒体Ｅを冷却流体内に端板７２
が液面上にある如く、垂直に挿入冷却してもよく、ある
いは筒体Ｅの外部に水を噴霧してもよく、マた筒体Ｅの
外壁に適当な冷却用フィンをとりつけて自然又は強制空
冷により冷却してもよい。との場合、第１３図■に示す
如く金属板を逆Ｔ字状に成形の上、その左右垂直部に多
数の切込１（１７を入れた逆Ｔ字状冷却フィン１０８を
、同図Ｏ及びθに示す如く筒体Ｅの外壁に張力をかけつ
つ、らせん状に巻きつけて両端でニッケルメッキ付金属
層９８に溶接固定し、更には筒体Ｅの外壁に接する１字
部の頂部１０９を全体にわたって９８に溶接すると・フ
ィンｔＯＳへの筒体Ｅからの熱伝導がよくなって冷却効
果が大巾に向上する。

第１２図の実施例において、線状コロナ放電極６９は基
板筒体Ｅの内壁に必ずしもらせん状に配設する必要はな
く、場合により筒体Ｅの中心軸に直交する多数の輪状構
造としてもよく、あるいは金網ないし金属格子を円筒状
に曲げて筒体Ｅの内壁に密着させてコロナ放電極を構成
してもよい。また第１４図に断面を示す如く、波形金属
板６５をその頂部稜線印が筒体Ｅの中心軸とほぼ平行な
いし一定の角度をなす如く円筒状に曲げて、該頂部稜線
６６が筒体Ｅの内壁に接する如くその内部に挿入して圀
を放電部とすることによりコロナ放電極を構成してもよ
い。この場合、酸化反応域は波形金属板６５と筒体Ｅの
内壁で囲まれた通路６７であるから、酸化されるガスは
必ずこの通路を通る様にする必要がある。

第１４図では、波形金属板６５は基板筒体Ｅと同軸の支
持用金属円筒１１０に図の如く溶接支持されており２円
筒１１０と波形金属板６５で囲まれた通路６８はガスが
通らない様に閉塞されている。

しかし１通路６Ｂに冷却用流体を通して波形金属板６５
を冷却しても良く、あるいは円筒１１０を二重円筒とし
てその間隙に冷却用流体を流しても良く、あるいは円筒
１１０自体に冷却用流体を流しても良いことは云うまで
もない。

第１５図は、基板筒体Ｅの内部てコロナ放電極を配設し
て本発明を実施せるいま一つの例の縦断面図、第１６図
はそのＸ−Ｘ断面における横断面図を示す。図において
３２より１１０までの番号の要素の名栴及び機能は、第
１２図及び第１４図における同一番号の要素の名稍及び
機能と同じである。図において、コロナ放電極は多数の
Ｕ字型のチャンネル状金属ｌｉｔより成り。

その基底部１１２は筒体Ｅの内部にこれと同軸に配設せ
る支持用金属円筒１１０の外表面に溶接固定され、１１
１の両側面１１３の先端１１４は図の如く折り曲げて先
鋭でない放電部を形成、筒体Ｅの内壁面に接している。

支持用金属円筒１１０は筒体Ｅ及び両端板７２．７３を
貫通の上、その両端に有するネジ山部においてナツト７
９，８０により端板７２．７３を筒体Ｅに締めつけて固
定する締め付棒の役目を果している。そして、該円筒１
１０の一端１１５より冷却用流体が矢印１１６の方向に
導入され２円筒１１０の内部１１７を流動して１１０に
固定されたコロナ放電極１１１を冷却の上、他端１１８
より矢印＋１９の方向に排出される。１２０はコロナ放
電極ｌ目の端子で、座金８３９円筒１１０を介してコロ
ナ放電極１１１に接続され、端子９７と１２０間に交流
高電圧を印加することにより放電部１１４より火花放電
及び沿面放電を行う。

１２１は端板７２に設けられたガス入口で、ここから矢
印＋２２の方向に導入された酸化されるガスは円筒１１
０と基板筒体Ｅ及びコロナ放電極１１１で囲まれた通路
１２３を通過して０３を生成の上。

端板７３に設けられたガス出口１２４より矢印１２５の
方向に排出される。本実施例の大きな特徴は。

円筒１１０内部に冷却用流体を流すことにより。

コロナ放電［ｉｉ＋ｘｔ及び酸化されるガスの双方を冷
却出来ることで、これによりオゾン発生の収率及び効率
は大巾に向上する。本例では基板筒体Ｅの外部に円筒状
ジャケット泉を設け、冷却用流体を間隙１０５に流して
筒体Ｅを外部より冷却しているが、シャケｙ）９９を取
り除いてこれを水冷または空冷してもよく、また第１３
図にきつけて冷却を施してもよいことは云うまでもない
。

なお１本発明による新規のオゾナイザ−は。

（１）入口ガスを充分除湿するほど、（２）入口ガスを
冷却するほど、（３）ガス圧力を上げるほど、（４）筒
体Ｅ及びコロナ放電極を充分冷却するほど、高いオゾン
発生の収率と効率が得られ、また通常の空気の代りに酸
素を用いると約２倍の収率を得ることが出来る。また、
印加交流高電圧としては通常の商用周波数の交流電圧の
みならず。

高周波交流高電圧、パルス高電圧を用いることができｔ
との場合オゾン発生の収率は周波数に比例する。特にパ
ルス高電圧の巾が１マイクロセカンド以下の極短パルス
高電圧を用いるときはオゾン発生の効率は大巾に向上す
る。また入口ガスは、活性炭フィルター等の適当な吸着
剤を通して予めＳＯ２＋　ＮＨ３等の不純物ガスを除去
するのが、筒体Ｅの放電面の汚れを防ぐ上で望ましい。

本発明は、絶縁用誘電体として厚さが極めて厚いファイ
ンセラミック層を用い、その−面に肩面状誘導電極を、他面に尖鋭でない放電部を季するコロ
ナ放電極を設け、これに交流高電圧を印加して、火花放
電と浴面放電を発生せしめることによりオゾンを発生も
しくはガスを酸化するものであるが、電気的絶縁耐力と
機械的熱的強度の極めて強いファインセラミンクの使用
により、（１）その厚さを極めて薄くでき、電源電圧を
低くできて電源が安価となる。（２）高周波交流電圧を
使用できるので、この面でも電源が安価となるのみなら
ず、オゾン発生が周波数に比例するので、小型のオゾナ
イザ−で多量のオゾンを発生できる。（３）ファインセ
ラミックの熱伝導率が極めて高く、冷却効果が著るしく
向上する結果、オゾン生成の収率及び効率が高くなる。

（４）誘導電極をタングステンとし、これをセラミック
と共に焼成して形成するときは、タングステンの熱膨張
係数が高純度アルミナセラミックのそれと等しいので、
オゾナイザ−を強冷しても誘導電極がはがれる心配がな
い等々の効果を有する上、更に尖鋭でない放電部をセラ
ミック層表面に接して用いたことにより火花放電始発時
の電界ならびに清面放電移行時の初期電界を著るしく大
きくでき、充分に電子を力ロ速できる結果、多量の酸化
性化学活性種を効率よく生成でき、オゾン発生の収率及
び効率が著るしく向上する等の効果を生じ、それらの綜
合的結果として小型・安価で、かつ高収率、高効率のオ
ゾナイザ−を実現することが可能となったのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の組立斜視図、第２図、第３
図、第４図、第５図及び第６図は。本発明に使用するコロナ放電極の種々の構成様態を示す
斜視図、第７図は格子状支持体の一構成様態の斜視図を
示す。第８図は第１図の実施例を基本ブロックとし、こ
れを多層に積み重ねて本発明を実施せるｆｆ１Ｊの縦断
面図を示す。第９図は本発明のい寸一つの実施例の縦断
面図、第１０図、第１１図はそれぞれその変形構成様態
の横断面図を示し、第１２図は本発明のいま一つの別の
実施例の縦断面図、第１３図はその変形構成形態の冷却
用フィン及びそのとりつけを示す図、第１４図は第１２
図の別の変形構成様態を示ず１黄断面図である。第１５
図は本発明のい１一つの実施例の縦断面図、第１６図は
その（１６断面図を示す。図における主要な要素の名稍は次の通りである。Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ　・・・・　セラミンク基板Ｅ　・・・
・・・・　・・・・・　セラミック基板筒体１１２、１
’＋　２’・・・・・・・誘導電極６　＋　６Ｚ　６″
＋　６５　　・・・・波形金属板コロナ放電極８、９．
８′、　９’・−・・・・支持用波形板６ｂ　、　６ｃ
　＋　１２　、６６　＋　１１４−＝−放電部１：’ｌ
、　１６．　ｌｌｉ’、　１７．　＋８．１９．２４．
・・・・コロナ放電極側　・・・・　・　　・・・・　
交流高圧電源３２　　・・　　・・・・・・・・　円筒
状誘導電極３３．６９　　・・　・　・・・・・　らせ
ん状コロナ放電極３６．３７　　・・・・・・・・・・
・・・・・・・　端板３８．１０２．　　■５　・・・
・　冷却用流体入口３９、１０３　、　１１８　・・・
仝上　出口５１．９９　　・・・・・・・・・−・・・
・・・　円筒状／ヤケノド５６＋　８４＋＋　１２１　
　・・・・・・・・　ガス入口５７、９４．　１２４・
・・・・・・・・・・・　ガス出ロア８　・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・締付用金属棒７９．
８０　　・・・・・・・・・・・・・・・・　ナツト＋
０８　　・・・・・・・・・・・・・・・　逆Ｔ字状冷
却フィン＋１０　　・・　・・・・・・・・・・・支持
用金属円筒＋１１　　・−・・・・・　・・・・・・・
・・Ｕ字型チャンネル状コロナ放電極以上

Claims

【特許請求の範囲】

（１）厚さが２ｍｍ以下の絶縁性セラミックより成るセ
ラミック基板の一面に曲率半径が０．１ｍｍ以上の放電
部を有するコロナ放電極を、その放電部が該セラミック
基板の一面に実質的に接する如くに配設し、また該セラ
ミック基板の他面に、少くとも上記コロナ電極の該セラ
ミック基板との接触部位に向い合う部分全体を覆う如く
に面状の誘導電極を該セラミック基板と一体焼成するこ
とにより設け、両電極間に交流高電圧を印加するための
交流高圧電源を備え、酸化させる気体を上記セラミック
基板の該コロナ放電極が配設された側の表面に沿って流
通せしめる通路を設けたことを特徴とする所のセラミッ
クを用いたオゾナイザー装置。
（２）該面状誘導電極を該セラミック基板Ａの内部に埋
入焼成せることを特徴とする所の、特許請求範囲（１）
に記載のセラミックを用いたオゾナイザー装置。
（３）該セラミック基板が高純度アルミナ磁器より成り
、該誘導電極が厚膜印刷の方法により形成の上、該高純
度アルミナ磁器と一体焼成して成るタングステン薄膜層
より成ることを特徴とする所の、特許請求範囲（１）及
び（２）に記載のセラミックを用いたオゾナイザー装置
。
（４）該セラミック基板の該コロナ放電部の存在側と反
対の側に、冷却用流体を流通せしめて該セラミック基板
を冷却することを特徴とする所の特許請求範囲（１）よ
り（３）までに記載のセラミックを用いたオゾナイザー
装置。
（５）該セラミック基板の該コロナ放電部の存在側と反
対の側の表面に、これと密着して冷却用フインを配設せ
ることを特徴とする所の特許請求範囲（４）に記載のセ
ラミックを用いたオゾナイザー装置。
（６）該冷却用フインが、本文ならびに第１３図に記載
の逆Ｔ字状冷却フインであることを特徴とする所の、特
許請求範囲（５）に記載のセラミックを用いたオゾナイ
ザー装置。
（７）該コロナ放電極を冷却流体により冷却することを
特徴とする所の、特許請求範囲（１）より（６）までに
記載のセラミックを用いたオゾナイザー装置。
（８）該酸化させる気体を予め除湿するための除湿器を
設けたことを特徴とする所の、特許請求範囲（１）より
（７）までに記載のセラミックを用いたオゾナイザー装
置。
（９）該酸化される気体を加圧状態で該セラミック基板
の該コロナ放電極が配設された側の表面に沿って流通せ
しめることを特徴とする所の、特許請求範囲（１）より
（８）までに記載のセラミックを用いたオゾナイザー装
置。
（１０）セラミック基板が平板状であり、その二板を互
に平行に支持してその間にコロナ放電極を配設し、それ
ぞれのセラミック基板のコロナ放電極存在側と反対の側
に冷却用流体を流通せしめることを特徴とする所の、特
許請求範囲（１）より（９）までに記載のセラミックを
用いたオゾナイザー装置。
（１１）特許請求範囲（１０）に記載の装置を基本ブロ
ックとし、これを酸化されるガスの通路と冷却用流体の
通路が隔離される如く隔壁を設けて多層に積重ねて成る
ことを特徴とする所の、特許請求範囲（１）より（１０
）までに記載のセラミックを用いたオゾナイザー装置。
（１２）冷却用流体の通路に上下セラミック基板を支持
するための支持体を設けたことを特徴とする所の、特許
請求範囲（１１）に記載のセラミックを用いたオゾナイ
ザー装置。
（１３）セラミック基板が円筒状の基板筒体であること
を特徴とする所の、特許請求範囲（１）より（９）まで
に記載のセラミックを用いたオゾナイザー装置。
（１４）基板筒体の両側に、これを気密に密閉するため
のカップ状端板を設けたことを特徴とする所の、特許請
求範囲（１３）に記載のセラミックを用いたオゾナイザ
ー装置。
（１５）コロナ放電極を基板筒体の外壁面上に配設し、
かつその内側に冷却用流体を流通せしめることを特徴と
する所の、特許請求範囲（１３）及び（１４）に記載の
セラミックを用いたオゾナイザー装置。
（１６）基板筒体のコロナ放電極の外側に、これを囲繞
する如く両端が基板筒体に密着し、かつ両端附近にガス
の入口と出口を備えた円筒状のジャケットを設けたこと
を特徴とする所の、特許請求範囲（１５）に記載のセラ
ミックを用いたオゾナイザー装置。
（１７）コロナ放電極を基板筒体の内側壁面上に配設し
て、該基板筒体内に酸化されるガスを流通せしめ、かつ
該基板筒体の外側に冷却用流体を流通せしめることを特
徴とする所の、特許請求範囲（１３）及び（１４）に記
載のセラミックを用いたオゾナイザー装置。
（１８）コロナ放電極が波型金属板より成ることを特徴
とする所の、特許請求範囲（１）より（１７）までに記
載のセラミックを用いたオゾナイザー装置。
（１９）コロナ放電極が金属線より成ることを特徴とす
る所の、特許請求範囲（１）より（１７）までに記載の
セラミックを用いたオゾナイザー装置。
（２０）コロナ放電極がらせん状金属線より成ることを
特徴とする所の、特許請求範囲（１）より（１７）まで
に記載のセラミックを用いたオゾナイザー装置。
（２１）コロナ放電極が金属パイプより成ることを特徴
とする所の、特許請求範囲（１）より（１７）までに記
載のセラミックを用いたオゾナイザー装置。
（２２）コロナ放電極が金属金網より成ることを特徴と
する所の、特許請求範囲（１）より（１７）までに記載
のセラミックを用いたオゾナイザー装置。
（２３）コロナ放電極が金属格子より成ることを特徴と
する所の、特許請求範囲（１）より（１７）までに記載
のセラミックを用いたオゾナイザー装置。
（２４）コロナ放電極がらせん状金属スプリングより成
ることを特徴とする所の、特許請求範囲（１）より（１
７）までに記載のセラミックを用いたオゾナイザー装置
。
（２５）コロナ放電極が一側縁を曲げて尖鋭でない放電
部を構成せる細長い金属ストリップより成ることを特徴
とする所の、特許請求範囲（１）より（１７）までに記
載のセラミックを用いたオゾナイザー装置。
（２６）コロナ放電極が本文及び第１６図に記載のＵ字
型チャンネル状金属より成ることを特徴とする所の、特
許請求範囲（１）より（１７）までに記載のセラミック
を用いたオゾナイザー装置。
（２７）Ｕ字型チャンネル状金属の基底を冷却用流体を
内部に流通せる基板筒体内にこれと同軸に配設せる支持
用金属円筒の外表面に固定せることを特徴とする所の、
特許請求範囲（１７）に記載のセラミックを用いたオゾ
ナイザー装置。
（２８）交流高圧電源が周波数５ＫＨｚ以上の高周波交
流高圧電源であることを特徴とする所の、特許請求範囲
（１）より（２７）までに記載のセラミックを用いたオ
ゾナイザー装置。
（２９）交流高圧電源が高圧パルス電源であることを特
徴とする所の、特許請求範囲（１）より（２７）までに
記載のセラミックを用いたオゾナイザー装置。
（３０）高圧パルス電源がパルス巾１マイクロセカンド
以下の極短高圧パルス電圧を発生する所の極短高圧パル
ス電源であることを特徴とする所の特許請求範囲（２９
）に記載のセラミックを用いたオゾナイザー装置。