(57)【要約】【課題】大容量化が容易でコンパクトに構成でき、安価なオゾン発生器を提供する。【解決手段】オゾン発生ユニット５０は冷却水室１４を有する一対の冷却体７と、各冷却体７に設けられた電極基板３とを備えている。各電極基板３は沿面電極１の面同志を間隔片４を介して向い合わせて放電空間６を形成している。各冷却体７は、電極基板３の外方において、締結手段２１により締結されている。【選択図】図２８
2006265100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却水室を有する少なくとも一対の冷却体と、
各冷却体の隣接する冷却体に対向する面に設けられ、誘電体と、この誘電体の一方の面に一定間隔で配置されて沿面電極を形成する少なくとも一対の電極を有する電極基板と、
各冷却体間に配置された間隔片と、
を備えたことを特徴とするオゾン発生ユニット。
【請求項２】
各冷却体を電極基板の外方において、締結手段により締結したことを特徴とする請求項１記載のオゾン発生ユニット。
【請求項３】
電極基板は一つの冷却体に対して複数設置されていることを特徴とする請求項１記載のオゾン発生ユニット。
【請求項４】
複数の電極基板間に、各冷却体を貫通して延びるオゾン排出空間を設けたことを特徴とする請求項３記載のオゾン発生ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は沿面放電により空気や酸素等の原料ガスからオゾンを発生させるオゾン発生ユニット、オゾン発生装置およびオゾン発生装置を用いたオゾン処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から上下水道の殺菌・脱臭・脱色、工業排水処理の脱臭・脱色、パルプ漂白、および医療機器の殺菌等を行うためオゾンが用いられているが、このようなオゾンを発生させる手段としてオゾン発生ユニットと、オゾン発生ユニットに周辺機器を具備したオゾン発生装置が設けられている。特に、近年、水源の汚濁に伴う富栄養化に基づく水問題、難分解性物質の混入が懸念され、たとえば、２−メチルイソボルネオール、ジオスミン等に関わる臭気成分、トリハロメタンやトリクロロエチレン等の揮発性有機塩素化合物、抱水クロラール等の非揮発性物質による水道水汚染に象徴される微量レベルの有機物に対処しなければならないケースが増えており、オゾンを用いた高度な処理が求められるようになっている。
【０００３】
上述したような用途に用いられるオゾン発生ユニットには対向電極間で無声放電させオゾンを発生させるものと、沿面電極間で沿面放電させオゾンを発生させるものが一般的である。
【０００４】
図３３は一般的な対向電極で無声放電させるオゾン発生ユニットの放電部の構成を示す概念図である。図３３において、対向して配置された２個の電極１０１ａ、１０１ｂ間に誘電体１０２ａ、１０２ｂが設置され、該誘電体１０２ａ、１０２ｂの間に放電空間１０３が形成される。原料ガス１０４を放電空間１０３に供給し、前記電極１０１ａ、１０１ｂ間に電源１０６から高電圧を印加して無声放電させ、オゾン１０５を発生させている。
【０００５】
この種のオゾン発生器は、その性能が前記放電空間１０３の放電ギャップＧ′に大きく影響され、特に、短ギャップ化するとき、製造上の寸法管理および誤差管理に困難が予想され、性能上の不安定さが指摘されている。
【０００６】
近時は放電空間のギャップ管理の容易さ、高効率化の観点から沿面放電オゾン発生ユニットが用いられることが多くなっている。
【０００７】
図３１は一般的な沿面放電オゾン発生ユニットの放電部の構成を示す平面構成図である。また、図３２は図３１の断面構成図である。
【０００８】
図３１および図３２に示すように、この種の沿面放電オゾン発生ユニットはガラスあるいはセラミックスなどから成る誘電体２の一方の面に一対の線状導電電極１ａ、１ｂをスクリーン印刷などにより一定の間隔で配設して沿面電極１を形成した電極基板３を有している。この電極基板３の沿面電極１側に間隔片４を介してガスガイド５を設けて放電空間６が形成され、電極基板３の沿面電極１を形成していない誘電体２の面が冷却体７に接触している。
【０００９】
ここで、誘電体２に配設された一対の線状導電電極１ａ、１ｂの表面には、誘電材１８が被覆され、線状導電電極１ａ、１ｂの端部それぞれに高電圧を印加するための給電部８ａ、８ｂが設けられている。
【００１０】
なお、給電部８ａ、８ｂの表面には誘電材１８が被覆されていない。また、ガスガイド５には原料ガス９の供給口１１とオゾン１０の排出口１２が設けられている。さらに、間隔片４は沿面電極１の外周に配置されており、放電空間６を形成すると共にオゾン１０が排出口１２以外からの排出を防止するためのガスシールの機能を有している。
【００１１】
このように構成された沿面放電オゾン発生ユニットにおいては、給電部８ａ、８ｂ間に電源１３から高電圧を印加し、沿面電極１で沿面放電せしめることによって、供給口１１から供給される原料ガス９が放電空間６を通過するときオゾン１０となり、このオゾン１０を排出口１２から取り出すことができる。
【００１２】
このとき、放電により発生する熱を冷却するため、冷却体７の内部に設けられた冷却水室１４に冷却水１５を所定の流量で入り口ポート１６から供給し、出口ポート１７から排出している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述したような従来の沿面放電オゾン発生ユニットにおいては、まずオゾン発生ユニットを構成する電極基板３、間隔片４、ガスガイド５および冷却体７相互の保持固定が難しく、たとえば、電極基板３あるいはガスガイド５をボルトなどで直接締結し保持固定しようとすると誘電体であるため破損する可能性がある。
【００１４】
また、１つのオゾン発生ユニットに対して１つの放電空間６を有する構成のためコンパクト化が困難で、特にオゾン発生容量向上のため積層スタック構造を採用する場合、オゾン発生装置が大型化する。さらに原料ガス９の供給およびオゾン１０の排出取り出し構造が非常に複雑となるため、部品点数の増大、組立工数の増大などコストアップの要因となっている。
【００１５】
さらに、放電空間６を形成している間隔片４は原料ガス９およびオゾン１０のガスシール機能も有しているため、ギャップＧ′の寸法が不均一で通過する原料ガス９およびオゾン１０の流速にアンバランスが生じ、沿面放電によるオゾン発生が不安定となる可能性がある。
【００１６】
また、冷却体７の製作精度が悪いと電極基板３と冷却体７の接触面で均一的に全面密着せず、放電により発生する熱の冷却効率が悪化して放電特性に悪影響を及ぼすためオゾン発生が不安定となる可能性がある。
【００１７】
さらに、冷却体７は平板形で内部に冷却水室１４が設けられているために、電極基板３との接触面の剛性が弱く、冷却水１５の流れにより入り口ポート１６と出口ポート１７間で圧力差が生じて電極基板３との接触面が変形することがある。この場合は上述と同様に電極基板３と冷却体７の接触面で均一的に全面密着せず、放電により発生する熱の冷却効率が悪化して放電特性に悪影響を及ぼすため、オゾン発生が不安定となる。
【００１８】
さらに、オゾンを用いた上下水処理、工業排水処理、パルプ漂白処理および医療機器あるいは食品の殺菌処理などにはオゾン発生ユニットに周辺機器を含めた付加価値の高いオゾン発生装置と高度なオゾン処理システムの構築が求められている。
【００１９】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、装置のコンパクト化と小型で大容量化を図り、かつ、メンテナンス性の向上およびコスト低減を達成することのでき、高濃度で高効率で、かつ安定性の高い沿面放電オゾン発生ユニットを提供し、さらに、付加価値の高いオゾン発生装置を提供し、また高度なオゾン処理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、冷却水室を有する少なくとも一対の冷却体と、各冷却体の隣接する冷却体に対向する面に設けられ、誘電体と、この誘電体の一方の面に一定間隔で配置されて沿面電極を形成する少なくとも一対の電極を有する電極基板と、各冷却体間に配置された間隔片と、を備えたことを特徴とするオゾン発生ユニットである。
【００２１】
上記のような構成を有する放電オゾン発生ユニットによれば、ガスガイドあるいは保持板などの構成品が必要なく、構成スペースを有効に利用できるため、大容量化が容易でコンパクトに構成することができると共に、安価なオゾン発生器を提供することができる。
【００２２】
本発明は、各冷却体を電極基板の外方において、締結手段により締結したことを特徴とするオゾン発生ユニットである。
【００２３】
上記のような構成を有する放電オゾン発生ユニットによれば、電極基板を間接的に保持することができ、冷却体と共に簡便で容易に一体のオゾン発生ユニットを構成することができる。
【００２４】
本発明は、電極基板は一つの冷却体に対して複数設置されていることを特徴とするオゾン発生ユニットである。
【００２５】
上記のような構成を有するオゾン発生ユニットによれば、冷却体に対して複数枚の電極基板が配列されるため、構成スペースを有効に利用しながら大容量化が容易にコンパクトに構成することができる。
【００２６】
本発明は、複数の電極基板間に、各冷却体を貫通して延びるオゾン排出空間を設けたことを特徴とするオゾン発生ユニットである。
【００２７】
上記のような構成を有するオゾン発生ユニットによれば、オゾンの排出回収構成が容易で簡素化することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、沿面放電によるオゾン生成という特性を損なうことなく、誘電体から成る電極基板あるいはガスガイドなどを破損させないで、簡便で容易なオゾン発生ユニットを構成することができ、原料ガスの供給およびオゾンの排出回収構成が容易で簡素化できる。
【００２９】
さらに、冷却体に対して、その両面に同一構成から成る２つの放電空間を有する構成とすることで、効率的でコンパクトなオゾン発生ユニットとすることができる。
【００３０】
また、オゾン発生ユニットを一体のスタック構成とすることで、容易に大容量化を図ることができ、構成要素の共通化および標準化が可能となる。さらに、オゾン発生ユニットに摺動体を設けることによって圧力容器への収納組立、およびメンテナンス時間を短縮することができる。
【００３１】
さらに、本発明の冷却体あるいは間隔片あるいはガスガイドによって、効果的な冷却、構成の簡素化、組立管理の容易さ、部品削減および組立工数削減を図ることができる。
【００３２】
また沿面放電オゾン発生ユニットに紫外線照射装置あるいは気体供給装置あるいは吸着装置などの周辺機器を具備することで、付加価値の高いオゾン発生装置を構成することができる。また、オゾン発生装置を上下水あるいは気体などの浄化を高度に行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
第１の実施の形態
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００３４】
図１は本発明の沿面放電オゾン発生ユニットを示し、図２（ａ）は図１の断面図であり、図２（ｂ）は電極基板を示す図である。
【００３５】
図１および図２（ａ）（ｂ）に示すように、沿面放電オゾン発生ユニット５０は、ガラスあるいはセラミックスなどから成る誘電体２と、誘電体２の一方の面にスクリーン印刷などにより一定の間隔で形成された一対の線状電極１ａ、１ｂからなる沿面電極１とを有する電極基板３と、この電極基板３の沿面電極１側に間隔片４を介して設けられ放電空間６を形成するガスガイド５と、電極基板３の沿面電極１を形成していない誘電体２の面に接触した冷却体７とを備えている。
【００３６】
図２（ｂ）に示すように、誘電体２に配設された一対の線状導電電極１ａ、１ｂの表面には、誘電材１８が全面被覆されており、線状電極１ａ、１ｂの端部それぞれに、高電圧を印加するための給電部８ａ、８ｂが設けられている。ただし、該給電部８ａ、８ｂの表面には、誘電材１８は被覆されていない。またガスガイド５としては、ガラスあるいはセラミックスなどの誘電体が使用されている。
【００３７】
またガスガイド５の電極基板３とは反対側の面に、弾性体１９ａ、１９ｂが配置され、この弾性体１９ａ、１９ｂを介して保持板２０が配置されている。誘電材１８で被覆された電極基板３、放電空間６を形成するための間隔片４、およびガスガイド５を直接締め込ないように、電極基板３、間隔片４およびガスガイド５の外周側（外方）で、保持板２０と冷却体７が複数本のボルト（締結手段）２１で締結されている。このとき、保持板２０と冷却体７との間であってボルト２１外周部には、ガスガイド５と保持板２０が直接接しないようにボルトガイド２２が設けられている。すなわち、ボルトガイド２２によって、ガスガイド５と保持板２０との間に一定の隙間を設けることができる。このため、電極基板３と、間隔片４と、ガスガイド５を、保持板２０と冷却体７との間で弾性体１９ａ、１９ｂの弾性力によって間接的に保持固定することができる。
【００３８】
弾性体１９ａ、１９ｂは耐オゾン性のゴム材かあるいは耐オゾン性のバネ体が使用され、弾性体１９ａ、１９ｂはガスガイド５面を均一な力で圧縮するように環状に配置されており、保持板２０に加工された溝２０ａ内に装着されている。
【００３９】
誘電体からなる電極基板３と、同様に誘電体からなるガスガイド５は、金属に比べて機械的強度が劣る。このため、電極基板３とガスガイド５を間接的に保持固定するときの保持力Ｆに対し、誘電体の物性から決まる電極基板３とガスガイド５の静的許容荷重Ｐと、電極基板３とガスガイド５の重量と摩擦係数および移動加速度から決まる力Ｗの関係式が下式（１）を満足するように、弾性体１９ａ、１９ｂの圧縮率と硬度、あるいはバネ定数および形状・寸法が定められる。
Ｐ＞Ｆ＞Ｗ      ……（１）
【００４０】
すなわち、電極基板３とガスガイド５を間接的に保持固定するとき、保持力によって破壊せず、またオゾン発生ユニット５０を移動したときにズレないようになっている。
【００４１】
図１および図２に示すように、オゾン発生ユニット５０を構成する電極基板３と、ガスガイド５と、冷却体７と、保持板２０の中心部には円柱状のオゾン排出空間２３が設けられている。原料ガス９がオゾン発生ユニット５０の外周全面から供給されるように、電極基板３とガスガイド５の外周面は間隔片４の厚さ分のギャップＧの寸法で開口している。なお、放電空間６のギャップＧも、間隔片４の厚さ分で確保されている。したがって、オゾン発生ユニット５０の外周面より供給される原料ガス９が放電空間６を通過するとき、沿面放電によってオゾン１０が生成され、中心部のオゾン排出空間２３に排出され回収される。
【００４２】
なおオゾン排出空間２３はオゾン発生ユニット５０を複数のスタック構成としたとき、放電空間６を通過する原料ガス９およびオゾン１０の流速がほぼ一定となるようにオゾン排出空間２３の直径φＤが決定されるが、この関係は後述する。オゾン排出空間２３は、電極基板３およびガスガイド５などの加工性から円柱状が好ましいが、角形状でも良い。
【００４３】
なお、前記オゾン排出空間２３の近傍のガスガイド５と保持板２０の間に配置された弾性体１９ａ、１９ｂのすくなくとも一方は、原料ガス９およびオゾン１０が漏れないように耐オゾン性のゴム材となっており、シール機能を有している。
【００４４】
次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００４５】
線状電極１ａ、１ｂの端部にそれぞれ設けられた給電部８ａ、８ｂ間に高圧電源１３から高電圧が印加され、沿面電極１において沿面放電させることによって、原料ガス９が化学反応しオゾン１０が生成され、オゾン排出空間２３より回収される。このとき、放電によって発生する反応熱は、冷却体７の内部の冷却水室１４に供給された冷却水１５により除去される。この冷却水１５は所定の流量で入口ポート１６から冷却水室１４内に供給され、出口ポート１７から排出している。
【００４６】
ここで、電極基板３、ガスガイド５および冷却体７の平面形状は相互の位置関係、例えば、給電部８ａ、８ｂと冷却水１５の入口ポート１６および出口ポート１７の位置関係などを明確にするため、矩形状としたほうが好ましいが、それぞれの加工性を考慮して多角形状あるいは円形状となっていてもよい。ただし、給電部８ａ、８ｂ、あるいは冷却水１５の入口ポート１６および出口ポート１７の接続組立作業の煩雑さを回避するため、給電部８ａ、８ｂと、冷却水１５の入口ポート１６および出口ポート１７は対向位置あるいは９０°回転した位置に配置されている。
【００４７】
本実施の形態によれば、沿面放電によるオゾン生成という特性を損なうことなく、電極基板３、間隔片４およびガスガイド５を間接的に保持固定することができ、簡便かつ容易に一体のオゾン発生ユニット５０を構成できる。
【００４８】
このとき、弾性体１９ａ、１９ｂの弾性力すなわち保持力Ｆは、その圧縮率と硬度あるいはバネ定数および形状・寸法が最適になるように選定されるため、誘電体から成る電極基板３およびガスガイド５が破損しないような均一な保持力Ｆとすることができる。また、ボルトガイド２２によってガスガイド５が保持板２０に直接接することがないため、誘電体から成る電極基板３およびガスガイド５の破損を防止することができる。
【００４９】
また、ガスガイド５を誘電体としたことから、沿面電極１とガスガイド５の間での異常放電を防止することができ、安定した沿面放電を得ることができる。
【００５０】
また、原料ガス９はオゾン発生ユニット５０の外周全面から供給され、オゾン１０はオゾン発生ユニットの中心部のオゾン排出空間２３に排出され回収されるため、原料ガス９を供給するための構成品が必要なく、また、オゾン１０の排出回収構成が容易で簡素化することができる。さらに、弾性体１９ａ、１９ｂのすくなくとも一方の弾性体はシール機能を有しているため、原料ガス９およびオゾン１０が放電空間６およびオゾン排出空間２３から漏れることなく、オゾン１０を効率良く回収することができる。
【００５１】
また、給電部８ａ、８ｂと冷却水１５の入口ポート１６および出口ポート１７の位置関係を明確に区分することで、それぞれの作業スペースが確保でき、接続組立作業の煩雑さの回避および組立工数の低減が可能となる。
【００５２】
第２の実施の形態
次に本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００５３】
図３および図４は、本発明によるオゾン発生ユニットの断面図を示す図である。
【００５４】
図３および図４において、図１および図２に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５５】
図３および図４において、ガラスあるいはセラミックスなどから成る誘電体２の一方の面に、スクリーン印刷などにより一定の間隔で一対の線状電極１ａ、１ｂを配設して沿面電極１を形成することにより、電極基板３が得られ、この電極基板３の沿面電極１側に間隔片４を介してガスガイド５を設け放電空間６が形成されている。電極基板３の沿面電極１を形成していない誘電体２の面は冷却体７に接触している。冷却体７の他方の面側にも上記と同様に、電極基板３と、放電空間６を形成するための間隔片４と、ガスガイド５が設けられ、冷却体７を挟んで両面に対称に放電空間６が形成され、このようにしてオゾン発生ユニット５０が構成されている。すなわち、１つの冷却体７に対し、その両面に同一構成から成る２つの放電空間６が設けられている。
【００５６】
さらに、各ガスガイド５には弾性体１９ａ、１９ｂを介して保持板２０が設けられ、原料ガス９の供給とオゾン１０の排出回収方法は上述の第１の実施の形態と同様に構成されている。
【００５７】
図３において、冷却体７と保持板２０が複数本のボルト２１で締結され、電極基板３と、間隔片４と、ガスガイド５は直接締め込ないよう間接的に保持固定されている。
【００５８】
図４において、冷却体７を挟んで保持板２０同士が複数本のボルト２１で締結され、電極基板３と、間隔片４と、ガスガイド５は直接締め込ないよう間接的に保持固定されている。
【００５９】
このとき、ボルト２１の締結部にはガスガイド５と保持板２０が直接接しないように、ボルトガイド２２が設けられている。
【００６０】
本実施の形態によれば、沿面放電によるオゾン生成という特性を損なうことなく、電極基板３、間隔片４およびガスガイド５を間接的に保持固定することができ、かつ１つの冷却体７に対し、その両面に同一構成から成る２つの放電空間６を設けることができる。このため効率的でコンパクトな構成が可能で、簡便で容易に一体のオゾン発生ユニット５０を構成できる。また、部品点数の低減および組立作業工数の低減などコスト低減が可能となる。
【００６１】
第３の実施の形態
次に本発明の第３の実施の形態について説明する。図５はオゾン発生ユニットの平面図を示し、図６はオゾン発生ユニットが冷却体７の一面のみに配置された状態を示し、図７はオゾン発生ユニットが冷却体７の両面に配置された状態を示す。
【００６２】
図５乃至図７において、図１および図２に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６３】
図５乃至図７に示すように、保持板２０の端部には角柱状のオゾン排出空間２３が設けられており、また、原料ガス９がオゾン排出空間２３と対向する一面のみから供給されるように、電極基板３と同じ幅で、かつ間隔片４の厚さ分のギャップＧの寸法の開口がオゾン排出空間２３と対向する面に設けられている。なお、放電空間６のギャップＧも間隔片４の厚さ分で確保されている。
【００６４】
さらに、原料ガス９の供給面以外の他の三面においては、冷却体７と保持板２０間あるいは保持板２０相互間に、原料ガス９あるいはオゾン１０が漏れないように耐オゾン性のパッキン２４が装着されシールしている。
【００６５】
したがって、オゾン発生ユニット５０の一面より供給される原料ガス９が放電空間６を平行に通過すると、沿面放電によってオゾン１０が生成され端部のオゾン排出空間２３に排出され回収される。
【００６６】
本実施の形態によれば、原料ガス９は電極基板３と同じ幅でオゾン発生ユニットの一面のみから供給されるため、放電空間６を通過する原料ガス９の流速を一定にすることが容易で、沿面放電を安定させることができる。さらに、原料ガス９を供給するための構成品が必要なく、また、オゾン１０の排出回収構成が容易で簡素化することができ、原料ガス９およびオゾン１０が放電空間６およびオゾン排出空間２３から漏れることなく、オゾン１０を効率良く回収することができる。
【００６７】
また、沿面放電によるオゾン生成という特性を損なうことなく、電極基板３、間隔片４およびガスガイド５を間接的に保持固定することができ、かつ、効率的にコンパクトな構成が可能で、簡便で容易に一体のオゾン発生ユニットを構成できる。
【００６８】
第４の実施の形態
次に本発明の第４の実施の形態について説明する。
【００６９】
図８および図９はオゾン発生ユニットを複数個積層しスタック化して構成されたオゾン発生装置８０を示す図である。
【００７０】
図８および図９に示す第４の実施の形態において、図１および図２に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。図８および図９に示すように、オゾン発生装置は図１乃至図７に示すオゾン発生ユニット５０を複数積層して構成されている。
【００７１】
たとえば、オゾン発生容量１ｋｇ／ｈの沿面放電オゾン発生装置を製作するとき、オゾン発生ユニット５０単体としての発生容量が５０ｇ／ｈで設計すると、積層数は２０個となる。
【００７２】
ここで、一体のスタック構成とするためにオゾン発生ユニット５０には複数個のスタッド貫通孔を設け、オゾン発生ユニット５０を必要な個数を積層した上で、該貫通孔に貫通スタッド２５を取付け、積層されたオゾン発生ユニット５０の両端部をナット２６で締結して一体のスタック構成としている。この場合、スタッド２５とナット２６は締結手段を構成する。
【００７３】
また、各オゾン発生ユニット５０にはオゾン排出空間２３が設けられており、一体のスタック構成としたオゾン発生装置ではオゾン排出空間２３が連続された共有の空間が形成される。そして、各オゾン発生ユニット５０に原料ガス９が供給され、沿面放電によって得られるオゾン１０が共有空間に排出され、共有空間２３端部に設けられたオゾン取出口２８からオゾン１０が回収される。
【００７４】
オゾン排出空間２３のオゾン取出口２８と反対側端部には、閉止板２９が設けられている。また、オゾン発生ユニット５０相互間のオゾン排出空間２３近傍と、共有空間２３端部に設けられたオゾン取出口２８および閉止板２９部には、耐オゾン性のオーリング（Ｏリング）２７が装着されてガスシールされ、オゾン１０の漏れを防止している。
【００７５】
上述したオゾン発生ユニット５０のスタック化を行なうにあたり、オゾン発生ユニット５０単体のオゾン発生容量と、１個のオゾン発生装置として必要な発生容量の関係が、工作性およびコスト面で考慮されて決定される。
【００７６】
たとえば、１個のオゾン発生装置として必要な発生容量が１００ｇ／ｈとしたとき、オゾン発生ユニット５０単体の発生容量を５０ｇ／ｈで設計する場合の積層数は２個となる。またオゾン発生ユニット５０単体の発生容量が１００ｇ／ｈの場合の積層数は１個となり、２５ｇ／ｈの場合の積層数は４個となる。これらの関係は組立工作の容易さ、あるいはコストの安価さなどを考慮してその組み合わせが決定される。
【００７７】
つぎに、一体のスタック構成としたオゾン発生装置では複数個のオゾン発生ユニット５０が積層されているため、オゾン発生ユニット相互間に装着されたオーリング２７のシール性能に必要な圧縮力はオーリング２７の個数倍となり、その圧縮力は複数本の貫通スタッド２５とナット２６の締め付け力で決まる。
【００７８】
そこで、貫通スタッド２５とナット２６の締め付け力をＰ１、貫通スタッド２５の本数をｎ１、オーリング２７の個数をｎ２、ｎ２個のオーリング２７のシール性能に必要な圧縮力をＰ２としたとき、それぞれの関係が下式（２）を満足するように、貫通スタッド２５とナット２６のサイズと本数ｎ１が最適となるように選定される。
Ｐ１×ｎ１＞Ｐ２×ｎ２‐‐‐‐（２）
【００７９】
なお、貫通スタッド２５とナット２６の締め付け力Ｐ１は、そのサイズから規定される締め付けトルク値によって必然的に決まる。
【００８０】
図９は一体にスタック構成されたオゾン発生装置を模式的に示す断面図である。
【００８１】
一体にスタック構成された各オゾン発生ユニット５０の放電空間６に原料ガス９が供給される。沿面放電によって得られるオゾン１０はオゾン排出空間２３に排出され、スタック長さ１の共有空間２３を流れ前記オゾン取出口２８より回収される。このとき、スタック長さ１の共有空間２３の流路をオゾンが流れると、その流路抵抗によって圧力損失が生じるため、オゾン取出口２８近傍の放電空間６を流れるガス流速と閉止板２９近傍の放電空間６を流れるガス流速に相違が出る。この場合、各オゾン発生ユニット５０の放電空間６を通過するガス流速が一定とならずアンバランスが生じる。
【００８２】
各オゾン発生ユニット５０の放電空間６を通過するガス流速のアンバランスは、定性的につぎのような状態となり、スタック長さ１が長くなるほど顕著に悪くなる。
Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３‐‐‐‐‐＜Ｖｎ
【００８３】
これは、前記圧力損失で各オゾン発生ユニット５０のオゾン１０が放電空間６からオゾン排出空間２３に出る部分で圧力差ができるためである。
【００８４】
そこで、各オゾン発生ユニット５０の放電空間６を通過するガス流速を一定とするために、オゾン１０が放電空間６からオゾン排出空間２３に流出する部分の開口面積に対するオゾン排出空間２３の開口面積の比をオゾン排出空間比率αとすると、このオゾン排出空間比率αが２倍以上になるようにオゾン排出空間２３の開口寸法が決定される。
【００８５】
たとえば、オゾン排出空間２３の形状が円柱状の場合、一体にスタック構成されたオゾン発生ユニット５０の放電空間６の個数をｎ、放電空間６のギャップをＧ、オゾン排出空間２３の開口直径をＤ、オゾン１０が放電空間６からオゾン排出空間２３に流出する部分の開口面積の総計をＡ１、オゾン排出空間２３の開口面積をＡ２とすると、下式（３）、（４）、（５）を満足するようにオゾン排出空間２３の開口寸法が決定される。
Ａ１＝ｎ×π×Ｄ×Ｇ‐‐‐‐‐（３）
Ａ２＝π×（Ｄ／２）２  ‐‐‐‐（４）
α＝（Ａ２／Ａ１）≧２‐‐‐（５）      α：オゾン排出空間比率
【００８６】
また、オゾン排出空間２３の形状が角柱状の場合、オゾン排出空間２３の開口幅をＬ１、開口長さをＬ２とすると、上述と同様に下式（６）、（７）、（８）を満足するようにオゾン排出空間２３の開口寸法が決定される。
Ａ１＝ｎ×π×Ｌ１×Ｌ２×Ｇ‐‐‐（６）
Ａ２＝Ｌ１×Ｌ２            ‐‐‐（７）
α＝（Ａ２／Ａ１）≧２    ‐‐‐（８）  α：オゾン排出空間比率
【００８７】
ここで、オゾン排出空間比率α≧２は、類似構成モデルによる実験あるいは経験的に求められる。
【００８８】
本実施の形態によれば、オゾン発生ユニット５０をスタック化することで、オゾン発生装置の大容量化が容易でコンパクトに構成できると共に、各オゾン発生ユニット５０のオゾン排出空間２３が連続された共有な空間として形成されるため、オゾン１０の排出回収が容易で構成部品を簡素化することができる。さらに、オゾン発生ユニット５０は単体として共通化と標準化が可能となり、コストメリットが大きくなる。
【００８９】
また、各オゾン発生ユニット５０相互間にはオーリング２７が装着されるので、原料ガス９およびオゾン１０が放電空間６およびオゾン排出空間２３から漏れることなく、オゾン１０を効率良く回収することができる。またオゾン発生ユニット５０を貫通する貫通スタッド２５のサイズあるいは本数およびオーリング２７のサイズあるいは硬度などを最適に選定することができる。
【００９０】
つぎに、オゾン排出空間比率α≧２とし、オゾン１０が放電空間６からオゾン排出空間２３に流出する部分の開口面積に対するオゾン排出空間２３の開口面積を大きくすることにより、オゾン１０が共有空間を流れるときの圧力損失を低減させ、各オゾン発生ユニット５０のオゾン１０が放電空間６からオゾン排出空間２３に出る部分で圧力差を極力抑えることができる。このため、各オゾン発生ユニット５０の放電空間６を通過するガス流速をほぼ一定とすることができる。
【００９１】
第５の実施の形態
次に本発明の第５の実施の形態について説明する。図１０は本発明の第５の実施の形態を示す図である。図１０に示すように、沿面放電オゾン発生装置８０は、図１乃至図７に示すオゾン発生ユニット５０を複数積層するとともに、各オゾン発生ユニット５０間に冷却体７と、冷却体７の両面に設けられた一対の電極基板３と、一対の電極基板３に間隔片４を介して設けられたガスガイド５を配置して構成されている。
【００９２】
図１０に示すように、オゾン発生ユニット５０のガスガイド５の背面に弾性体１９ａ，１９ｂを介して配置された保持板２０を、オゾン発生ユニット５０相互間に設けられた冷却体７、電極基板３およびガスガイド５の保持板２０として機能させている。
【００９３】
全体として一体のスタック構成とするために、保持板２０の両面に加工された溝２０ａ内に弾性体１９ａ，１９ｂが装着され、保持板２０相互にあるいは保持板２０と冷却体７を複数本のボルト２１で締結している。
【００９４】
本実施の形態によれば、オゾン発生ユニットをスタック化する上で、各オゾン発生ユニットの保持板２０を共用することができ、部品の共通化による部品点数の削減および組立工数の削減を実現することができる。
【００９５】
第６実施の形態
次に本発明の第６の実施の形態について説明する。
【００９６】
図１１は本発明の沿面放電オゾン発生装置８０を示す構成図である。
【００９７】
図１乃至図７に示すオゾン発生ユニット５０を一体にスタック構成してオゾン発生装置が構成される。複数個のオゾン発生ユニットは圧力容器３０内に収納され、圧力容器３０の外部に取り出されるとき、一体にスタック構成された複数個のオゾン発生ユニット５０が摺動体３２によって水平に摺動するようにしている。
【００９８】
スタック化されたオゾン発生ユニット５０の貫通スタッド２５の両端部あるいはオゾン発生ユニットの両端部の保持板２０に、オゾン発生ユニット５０を支持するための支柱３３が取付けられている。圧力容器３０の底部には摺動ガイド３４が設置され、この摺動ガイド３４に摺動体３２を介して支柱３３が摺動自在に設けられている。
【００９９】
まお、摺動体３２は支持台とベアリングなどで構成した、あるいは支持台とふっ素樹脂などの低摩擦材などで構成したスライド機構である。
【０１００】
また、圧力容器３０の開口部の設置ベース面には架台３５が設置され、架台３５上であって圧力容器３０の底部の摺動ガイド３４の延長上に、摺動ガイド３６が設置されている。
【０１０１】
ここで架台３５および摺動ガイド３６は、一体にスタック構成されたオゾン発生ユニット５０を圧力容器３０内に収納するとき、あるいは圧力容器カバー３１を取外して圧力容器３０の外部に取り出すときに使用し、通常の沿面放電オゾン発生器運転時には撤去される。
【０１０２】
本実施の形態によれば、一体にスタック化されたオゾン発生ユニット５０の圧力容器３０内への収納、あるいは圧力容器３０の外部への取り出しがスムースかつ容易となり、組立あるいはメンテナンス時間を短縮できる。
【０１０３】
第７の実施の形態
次に本発明の第７の実施の形態について説明する。
【０１０４】
図１２は本発明の沿面放電オゾン発生ユニットを示す図であり、図１３は電極基板３を冷却体７に接触させた状態を示す部分断面拡大図である。本実施の形態において、図１および図２に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１０５】
図１２および図１３において、電極基板３は誘電体２のうち沿面電極１と反対側の面を冷却体７に接触させているが、冷却体７の電極基板３と接触する面に電極基板３の形状に合わせ、電極基板３と精密に嵌め合うように凹部７ａが形成され、電極基板３と冷却体７相互の組み合わせが容易に行えるようになっている。
【０１０６】
この凹部７ａは平面度が５０μｍ以下であり、表面粗さが０．８ａ以下で加工され、接触面の加工状態を良くすることで電極基板３と冷却体７を接触面で均一に全面密着させるようにしている。
【０１０７】
さらに、この凹部７ａの加工面のはめ合い深さ、すなわち冷却体７の凹部７ａの深さｔ１は電極基板３の厚さｔ２の１／２から２／３となっており、電極基板３を嵌め合いにより冷却体７に接触させたときに、電極基板３の沿面電極１側の面が冷却体７の凹部７ａより外方へ飛び出すようにして原料ガス９の供給スペースを確保している。
【０１０８】
また、電極基板３を構成する誘電体２と、金属から成る冷却体７は、熱膨張係数に相違があるため、電極基板３と冷却体７の凹部７ａの嵌め合い隙間ｇ１は最小１０μｍから最大２００μｍ程度になるよう設定され、沿面放電による温度上昇に対して電極基板３と冷却体７の膨張分のスペースクリアランスを確保している。
【０１０９】
この、嵌め合い隙間ｇ１は沿面放電による温度上昇と電極基板３の形状を考慮し、誘電体２および冷却体７のそれぞれの熱的物性値と、形状および実験などから求める。
【０１１０】
また、図１４は冷却体の構成を示す平面図であり、図１５（ａ）（ｂ）は図１４の断面図である。
【０１１１】
冷却体７はステンレスあるいはアルミなどの金属からなり、電極基板３と組み合わせされることから矩形状あるいは円形状の平板形を有している。また冷却体７は電極基板３の沿面放電による発生熱を冷却するため内部に冷却水室１４を有し、また冷却体７には冷却水室１４に冷却水１５を供給する冷却水入口ポート１６および冷却水室１４から冷却水１５を排出する冷却水出口ポートが取付けられている。
【０１１２】
このような冷却体７は冷却水室１４が加工によって形成されたベース３７と、ベース３７に取付けられたカバー３８とから構成され、ベース３７とカバー３８は溶接されている。なお、ベース３７とカバー３８はボルト締結構成としても良いが、締結構造は工作性あるいはコストを考慮して決められる。
【０１１３】
また、ベース３７とカバー３８の冷却水室１４側には、それぞれ補強板３９、４０が交互に配置され、たとえば、補強板３９はカバー３８に、補強板４０はベース３７に取付けられている。このとき、補強板３９、４０は冷却水入口ポート１６から冷却水出口ポート１７まで、冷却水室１４内の冷却水１５がジグザグに流れる流路構成となるように配置されている。
【０１１４】
本実施の形態によれば、電極基板３と冷却体７の接触面において、冷却体７に電極基板３の形状に合わせて凹部７ａを加工し、この凹部７ａの加工面精度および加工深さおよびスペースクリアランスが最適な値に規定されるため、電極基板３と冷却体７を精密な状態で組み合わせることができ、また、電極基板３を効果的に冷却することができる。
【０１１５】
次に、冷却体７をベース３７とカバー３９で構成することで、冷却水室１４を容易に設けることができる。
【０１１６】
また、冷却水室１４内に補強板３９、４０を交互に配置し取付たことによって、冷却水１５が冷却水室１４内を循環し流れるとき、冷却水１５の圧力に対し冷却体７の剛性を強めることができ、コンパクトに冷却体７を構成することができる。さらに、補強板３９、４０によって、冷却水室１４の全般にわたり冷却水１５を有効に循環させることができ、電極基板３の沿面放電による発生熱を効果的に冷却することができる。
【０１１７】
第８の実施の形態
次に本発明の第８の実施の形態について説明する。
【０１１８】
図１６乃至図１８は、沿面放電オゾン発生ユニットの間隔片４の形状および配置状態を示す平面図である。本実施の形態において、図１および図２に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１１９】
図１６乃至図１８において、放電空間６を形成するために電極基板３とガスガイド５の間に設けられた間隔片４は、耐オゾン性の金属、あるいは耐紫外線および耐オゾン性の絶縁材からなり、放電空間６のギャップＧが確保できる厚さを有している。
【０１２０】
また、間隔片４は放電空間６のギャップＧを放電空間６の全般にわたり均一に確保し、かつ、電極基板３の沿面放電面積が最大となるように、電極基板３とガスガイド５との間に等間隔で複数個配置している。
【０１２１】
たとえば、図１６に示すように間隔片４の形状は細長平板となっており、オゾン排出空間２３に対して、放射状に等間隔で配置されている。また図１７に示すように、間隔片４の形状を小径の円形平板とし、放電空間６全般にわたり等間隔に配置してもよい。また、図１７の間隔片４の形状を小型の矩形平板としてもよい。
【０１２２】
なお、図１８は原料ガス９を一方向から供給し反対側のオゾン排出空間２３からオゾン１０を回収する構成を示しており、間隔片４は細長平板からなるとともに、放電空間６全般にわたり等間隔に配置されている。図１８において、間隔片４を小径の円形平板あるいは小型の矩形平板とし、放電空間６全般にわたり等間隔に配置してもよい。
【０１２３】
ここで、放電空間６のギャップＧの寸法はオゾン拡散時間と放電空間６におけるオゾン滞留時間の関係で最適な寸法が決められており、一般的に２ｍｍ以下とすることが多い。
【０１２４】
このとき、沿面放電の特性上、対向電極で無声放電させるオゾン発生器と比較してギャップＧの精度はあまり要求されない。
【０１２５】
また、図１９および図２０は、間隔片４をガスガイド５と一体に設けた状態を示す平面図であり、図２１は間隔片４とガスガイド５の一体部を示す断面拡大図である。
【０１２６】
間隔片４はガスガイド５と一体に構成されている。すなわち、誘電体からなるガスガイド５の放電空間６側の面を凹凸加工し、凸部を間隔片４として機能させるようガスガイド５と一体に形成している。
【０１２７】
また、間隔片４をガスガイド５と一体に構成する他の実施例として、誘電体からなるガスガイド５の放電空間６側の面に、耐オゾン性の金属あるいは耐紫外線および耐オゾン性の絶縁物からなる間隔片４を化学的接合法あるいは接着法あるいは機械的結合法などにより結合させてもよい。
【０１２８】
ここで、ガスガイド５に加工された凸部およびガスガイド５に結合された間隔片４の形状および配置は、上記の各実施の形態と同様に、細長平板とし、オゾン排出空間２３に対して、放射状に等間隔で配置されている。またガスガイド５の凸部を小径の円形平板として放電空間６全般にわたり等間隔に配置し、あるいは小型の矩形平板として放電空間６全般にわたり等間隔に配置してもよい。
【０１２９】
本発明の形態によれば、間隔片４は薄板状の金属あるいは絶縁物を加工し、放電空間６のギャップＧを均一に確保するように等間隔に複数個配置されるので、放電空間６による沿面放電面積を最大限となるように容易に形成できる。さらに、間隔片４の製作が容易にできる。
【０１３０】
また、沿面放電の特性上、対向電極で無声放電させるオゾン発生器と比較してギャップＧの精度を厳しくする必要がないため、製造上の寸法管理および誤差管理が容易で組立作業工数の低減などコスト低減が可能となる。
【０１３１】
すなわち、間隔片４の厚さ公差を厳しく管理しなくても、沿面放電によるオゾン発生特性に影響を及ぼすことはない。
【０１３２】
つぎに、ガスガイド５に凹凸加工を施して凸部を形成し、あるいはガスガイド５に間隔片４を結合させてガスガイド５と間隔片４を一体とすることで、さらに、放電空間６の形成が容易になり、オゾン発生ユニットの組立が簡単となる。
【０１３３】
第９の実施の形態
次に本発明の第９の実施の形態について説明する。
【０１３４】
図２２は本発明のオゾン発生装置を示すフロー図である。図２２において、給気ヘッダ５１より供給される原料の空気は、空気源ブロワ５２により加圧されて空気冷却器５３に送られる。この空気は空気冷却器５３でマイナス５℃まで冷却され、水分は凝縮／除去される。更にこの冷却空気は吸着材にを有する吸着装置５４に導かれ、露点マイナス６０℃まで乾燥させられる。その後乾燥空気は第１乃至第８の実施の形態に示す沿面放電オゾン発生ユニット５０に導入され、高圧電源１３（図１参照）により所定の電力を投入され、発生オゾン濃度が調節される。オゾン発生ユニット５０により高濃度のオゾンが発生し、オゾンヘッダー管５５に導かれて、オゾン化空気として対象の水や汚染ガスなどに注入され汚染物の分解に寄与する。
【０１３５】
ここで、沿面放電オゾン発生ユニット５０には、紫外線照射装置６１と、過酸化水素製造装置６２と、触媒分解装置６３と、放射線発生装置６４と、超音波発生装置６５と、ｐＨ調整装置６６などが付属して設けられ、全体としてオゾン発生装置８０を構成している。
【０１３６】
硫酸水素アンモニウムの電気分解や、ナトリウムなどの過酸化物に希硫酸を加えることにより、気体としての過酸化水素を作ることができるが、本実施の形態においては市販の過酸化水素水を利用して過酸化水素製造装置６２で過酸化水素を作製する。過酸化水素製造装置６２は沿面放電オゾン発生ユニットに付属させて組み合わせ、過酸化水素はオゾンと混合して処理対象の水あるいは気体に接触する。
【０１３７】
紫外線発生装置６１は、低圧水銀ランプまたはエキシマランプを有し、波長２００ｎｍ付近の紫外線を発生させるものである。紫外線は、オゾン接触と同時に照射するのが望ましい。
【０１３８】
触媒分解装置６３は、アルミニウム、チタン、マンガン、鉄などの金属酸化物を触媒として含むものであり、特にチタンは処理水中に溶解せず、また光分解反応が有るため触媒として望ましい。
【０１３９】
放射線照射装置６４としては、金属ターゲットに高速電子を衝突させてＸ線を発生させるものや、６０Ｃｏ照射装置などが用いられる。原料気体にあらかじめ放射線を照射した後、この気体をオゾン化させる。
【０１４０】
超音波装置６５は、トランスデューサにより数ｋＨＺの超音波発生させるものであり、生成するオゾンに対して超音波を照射する。
【０１４１】
紫外線照射装置６１や超音波装置６５はコンパクトにできるので、沿面放電オゾン発生器と一体型にして作製しても良い。
【０１４２】
紫外線照射装置６１、過酸化水素製造装置６２、触媒分解装置６３、放射線発生装置６４、超音波発生装置６５およびｐＨ調整装置６６はオゾンの酸化力を強めることができ、これらはオゾンと共にヒドロキシラジカルを生成して、有機物を炭酸ガスと水に分解させる。
【０１４３】
したがって、上記のような構成を有するオゾン発生装置８０によれば、オゾン処理能力を高めることができ、付加価値の高いオゾン発生装置として提供することができる。
【０１４４】
オゾン発生装置８０は、上述のように原料の酸素を含む気体を供給する気体供給装置と、気体中の水分あるいは酸素以外の気体成分を吸着する吸着装置５４とを備え、更に発生したオゾンを水あるいは気体の少なくとも１種に接触させる接触装置７０を含んでいる。原料の気体は酸素、空気のいずれでも良く、気体供給装置としては気体を加圧する場合は、ブロワ５２や図示しない空気圧縮機などを利用するが、加圧しない場合はファンを用いても良い。
【０１４５】
吸着装置５４は、気体の水分を吸着して乾燥気体とするものであり、気体として酸素を使用する場合は、圧力調整により窒素やその他の不純物気体を取り除き酸素のみを供給する。吸着装置５４により水分を吸着するためには、冷却装置５３を設けると好都合である。
【０１４６】
処理対象の気体や液体との接触させる接触装置７０としては、ミキシング、デフィーザー、エジェクタがある。脱臭、脱色、殺菌などの水処理のみならず、気体処理においては脱臭、ノックス・ソックス処理、ダイオキシン処理なども可能である。
【０１４７】
本実施の形態によれば、原料ガスの不純物を取り除くことができ、また、オゾンによる水処理あるいは気体処理などが可能となり、小型で効率的な付加価値の高いオゾン発生装置として提供することができる。
【０１４８】
第１０の実施の形態
次に本発明の第１０の実施の形態について説明する。
【０１４９】
図２３は本発明のオゾン発生装置を用いた上水高度処理システムからなるオゾン処理システムを示す図である。また、図２４は本発明のオゾン発生装置を用いた下水高度処理システムからなるオゾン処理システムを示す図である。
【０１５０】
図２３に示すように、河川水８１が混和池８２、沈殿池８３、砂ろ過池８４、オゾン反応槽（接触装置）７０、活性炭ろ過槽８６、および配水池８７を経て順次処理される。オゾン反応槽７０へは図２２に示すオゾン発生装置８０が接続され、オゾン反応槽７０からの排オゾンは排オゾン分解塔８８から放出される。
【０１５１】
また図２４に示すように、流入下水が、沈砂池８９、最初沈殿池９０、脱気槽９１、最終沈殿池９２、塩素混和槽９４を経て順次処理される。また最終沈殿池９２からの処理水の一部は砂ろ過槽９３、オゾン反応槽７０を経て再利用される。オゾン反応槽７０へは図２２に示すオゾン発生装置８０が接続され、オゾン反応槽７０からの排オゾンは消泡塔９６を経て排オゾン分解塔８８から放出される。
【０１５２】
このようにして、図２２に示すオゾン発生装置を組込んでなるオゾン処理システムが構成される。
【０１５３】
図２３および図２４において、活性炭ろ過槽８６は、有機物の吸着を行なうものであり、砂ろ過槽９３は固形物の分離を行なうものである。活性炭ろ過槽８６および砂ろ過槽９３に加えて、浄化装置として膜ろ過装置を設けてもよい。この膜ろ過装置は微粒子の分離、あるいは溶存有機物の分離などのためのものである。
【０１５４】
オゾン接触槽７０は、接触池７０ａと接触池７０ａの中に均一に配列された散気管７０ｂとを有し、注入によりオゾンを水中に溶解させる。なお、オゾンの一部は、水中に溶解した微細な微生物に対応するため膜処理を加えてもよい。
【０１５５】
オゾン処理後の未反応オゾンは、触媒と活性炭を詰めた排オゾン分解塔８８に導かれ、活性炭によりオゾンを吸着し、触媒等によりオゾンを分解する。ほかに、未反応オゾンを熱によりオゾン分解してもよい。また、未反応オゾンをオゾン接触槽７０にもどし再利用したり、汚染された水や気体に更に接触させて消費しても良い。
【０１５６】
なお、活性炭ろ過槽８６、砂ろ過槽９３および膜ろ過槽等からなる浄化装置を経た処理水にオゾンを供給してもよく、オゾンを供給した処理水を浄化装置に通してもよい。またオゾンは処理水のみならず処理すべき気体に供給してもよい。
【０１５７】
本実施の形態によれば、上述のシステムにより効率的で簡便に不純物を除去でき、水の臭気や色度などが格段に改善される。また安全で効率的な水もしくは気体の浄化を高度なオゾン処理システムを提供することができる。
【０１５８】
第１１の実施の形態
次に図２５および図２６により本発明の第１１の実施の形態について説明する。なお、図２５および図２６において、図１および図２に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を符して詳細な説明を省略する。
【０１５９】
図２５および図２５に示すように、沿面放電オゾン発生ユニット５０は、誘電体２と一対の線状導電電極１ａ、１ｂを有する電極基板３と、間接片４と、ガスガイド５とを備え、弾性体１９ａ、１９ｂと保持板２０により電極基板３、間接片４およびガスガイド５が保持されている。
【０１６０】
ここで、冷却体７に接触して保持されている電極基板３は、１つの冷却体７の同一面上に少なくとも２枚以上の複数枚配置され、一体のオゾン発生ユニット５０を構成している。このとき、電極基板３のサイズと配列枚数の関係は、オゾン発生ユニット５０の大きさ、積層スタック数、レイアウト、オゾン発生器全体の大きさなどを考慮して適切に選定することができる。
【０１６１】
たとえば、電極基板３の１枚当たりのオゾン発生量が５０ｇ／ｈの場合、１つの冷却体７に対して電極基板３を４枚配列すれば、１つのオゾン発生ユニット５０でのオゾン発生量は４倍のオゾン発生量２００ｇ／ｈを得ることができ、大容量化が容易にできる。
【０１６２】
またオゾン発生ユニット５０の冷却体７と、ガスガイド５と、保持板２０を貫通して、複数枚配置された電極基板３相互間の中心部に円柱状のオゾン排出空間２３が設けられている。また原料ガス９がオゾン発生ユニット５０の外周全面から供給されるように、電極基板３とガスガイド５の外周面は、間隔片４の厚さ分のギャップＧの寸法で開口している。なお、放電空間６もギャップＧの寸法だけ間隔片４により確保されている。
【０１６３】
したがって、オゾン発生ユニット５０の外周面より供給される原料ガス９が放電空間６を通過するとき、沿面放電によってオゾン１０が生成され中心部のオゾン排出空間２３から排出され回収される。
【０１６４】
ここで、前記オゾン排出空間２３は、オゾン発生ユニット５０を複数積層してスタック構成としたとき、各放電空間６を通過する原料ガス９およびオゾン１０の流速がほぼ一定となるようにオゾン排出空間２３の開口面積および直径φＤが決定される。
【０１６５】
また、オゾン排出空間２３は、電極基板３およびガスガイド５などの加工性から円柱状が好ましいが、角形状でも良い。
【０１６６】
なお、前記オゾン排出空間２３の近傍のガスガイド５と保持板２０の間に配置された弾性体１９ａ、１９ｂのうち、少なくとも一方の弾性体１９ａ、１９ｂは原料ガス９およびオゾン１０が漏れないように耐オゾン性のゴム材からなり、シール機能を持たせている。
【０１６７】
本実施の形態によれば、１つの冷却体７に対して複数枚の電極基板３が配置されるため、構成スペースを有効に利用しながらオゾン発生ユニット５０の大容量化が容易でコンパクトに構成することができる。また原料ガス９がオゾン発生ユニット５０の外周全面から供給され、オゾン１０はオゾン発生ユニット５０の中心部のオゾン排出空間２３から排出されて回収される。このため、原料ガス９を供給するための構成品が必要なく、また、オゾン１０の排出回収構成が容易で簡素化することができる。
【０１６８】
第１２の実施の形態
次に図２７および図２８（ａ）（ｂ）により本発明の第１２の実施の形態について説明する。図２７および図２８（ａ）において、図１および図２に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を符して詳細な説明を省略する。
【０１６９】
まず、図２７および図２８（ａ）に示すように、ガラスあるいはセラミックスなどから成る誘電体２の一方の面に一対の線状導電電極１ａ、１ｂをスクリーン印刷などにより一定の間隔で配設して沿面電極１を形成する電極基板３が作製される。また少なくとも一対の冷却体７間において、各冷却体７の互いに対向する面に、電極基板３の沿面電極１を形成していない誘電体２の面が接触してオゾン発生ユニット５０を構成している。
【０１７０】
誘導体２に配設された一対の線状導電電極１ａ、１ｂの表面には、誘電材１８が全面被覆されており、線状導電電極１ａ、１ｂの端部それぞれに高電圧を印加するための給電部８ａ、８ｂが設けられている。ただし、該給電部８ａ、８ｂの表面には誘電材１８は被覆されていない。
【０１７１】
また各冷却体７に接触する電極基板３は、隣接する冷却体７間で沿面電極１の面同士を間隔片４を介して向い合わせ放電空間６を形成している。また各冷却体７は、それ自体の両面に電極基板３が互いに配置されている。このとき、電極基板３、間隔片４および冷却体７は電極基板３の外周側で、ボルトガイド２２を貫通する複数本のボルト２１により締結され、一体のオゾン発生ユニット５０を構成している。
【０１７２】
また、オゾン発生ユニット５０を積層することで、スタック化し、大容量化を図ることができる。
【０１７３】
また、放電空間６は間隔片４で形成されるため、ギャップＧの寸法が間隔片４により確保される。このとき、一対の冷却体７間において、対向する沿面電極１の面により安定した放電特性を得るために、ギャップＧの寸法は約０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲としている。
【０１７４】
また、冷却体７と電極基板３の中心部に円柱状のオゾン排出空間２３が設けられている。原料ガス９がオゾン発生ユニット５０の外周全面から供給されるように、電極基板３とガスガイド５の外周面は、間隔片４の厚さ分のギャップＧの寸法だけ開口している。
【０１７５】
したがって、オゾン発生ユニット５０の外周面より供給される原料ガス９が放電空間６を通過するとき、沿面放電によってオゾン１０が生成され、中心部のオゾン排出空間２３に排出され回収される。
【０１７６】
ここで、オゾン発生ユニット５０を複数積層したとき、各放電空間６を通過する原料ガス９およびオゾン１０の流速がほぼ一定となるようにオゾン排出空間２３の開口面積および直径φＤが決定される。
【０１７７】
また、オゾン排出空間２３は、電極基板３およびガスガイド５などの加工性から円柱状が好ましいが、角形状でも良い。
【０１７８】
本実施の形態によれば、オゾン発生ユニット５０を構成するとき、電極基板３を容易に保持することができ、また、放電空間６を形成するためのガスガイド、あるいは電極基板３を保持するための保持板などの構成品が必要なく、構成スペースを有効に利用できる。このためオゾン発生ユニット５０の大容量化が容易でコンパクトに構成することができ、安価なオゾン発生ユニット５０を提供することができる。
【０１７９】
また原料ガス９がオゾン発生ユニット５０の外周全面から供給され、オゾン１０はオゾン発生ユニット５０の中心部のオゾン排出空間２３から排出され回収される。このため、原料ガス９を供給するための構成品が必要なく、また、オゾン１０の排出回収構成が容易で簡素化することができる。
【０１８０】
なお、各冷却体７に設けられた電極基板３間に追加ガラス板４ａを配置するとともに各電極基板３と追加ガラス板４ａとの間に間隔片４を設けてもよい（図２８（ｂ））。
【０１８１】
第１３の実施の形態
次に図２９および図３０により本発明の第１３の実施の形態について説明する。図２９および図３０において、図１および図２に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を符して詳細な説明を省略する。
【０１８２】
図２９および図３０に示すように、オゾン発生ユニット５０は、少なくとも一対の冷却体７と、各冷却体７に接触した電極基板３とを備え、各電極基板３は沿面電極１の面同士を間隔片４を介して向い合わせ放電空間６を形成している。
【０１８３】
ここで、冷却体７に接触して保持されている電極基板３は、１つの冷却体７の同一面上に少なくとも２枚以上配置され、一体のオゾン発生ユニット５０を構成している。このとき、電極基板３のサイズと配列枚数の関係は、オゾン発生ユニット５０の大きさ、積層スタック数、レイアウト、オゾン発生ユニット５０全体の大きさなどを考慮して適切に選定することができる。
【０１８４】
たとえば、電極基板３の１枚当たりのオゾン発生量が５０ｇ／ｈの場合、１つの冷却体７に対して電極基板３を４枚配列すれば、１つのオゾン発生ユニットでのオゾン発生量は４倍のオゾン発生量２００ｇ／ｈを得ることができ、大容量化が容易にできる。
【０１８５】
またオゾン発生ユニット５０には、電極基板３相互間の中心部に円柱状のオゾン排出空間２３が設けられている。また、原料ガス９がオゾン発生ユニット５０の外周全面から供給されるように、電極基板３とガスガイド５の外周面は間隔片４の厚さ分のギャップＧの寸法で開口している。
【０１８６】
したがって、オゾン発生ユニット５０の外周面より供給される原料ガス９が放電空間６を通過するとき、沿面放電によってオゾン１０が生成され中心部のオゾン排出空間２３から排出され回収される。
【０１８７】
ここで、前記オゾン排出空間２３はオゾン発生ユニットを複数積層したとき、各放電空間６を通過する原料ガス９およびオゾン１０の流速がほぼ一定となるようにオゾン排出空間２３の開口面積および直径φＤが決定される。
【０１８８】
また、オゾン排出空間２３は加工性から円柱状が好ましいが、角形状でも良い。
【０１８９】
本実施の形態によれば、１つの冷却体７に対して複数枚の電極基板３が配置されるため、構成スペースを有効に利用しながらオゾン発生ユニット５０の大容量化が容易となり、コンパクトに構成することができる。
【０１９０】
また原料ガス９がオゾン発生ユニット５０の外周全面から供給され、オゾン１０はオゾン発生ユニット５０の中心部のオゾン排出空間２３に排出されて回収されるため、原料ガス９を供給するための構成品が必要なく、また、オゾン１０の排出回収構成が容易で簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１９１】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すオゾン発生ユニットの平面図。
【図２】図１に示すオゾン発生ユニットの断面図。
【図３】本発明の第２の実施の形態におけるオゾン発生ユニットの断面図。
【図４】本発明の第２の実施の形態におけるオゾン発生ユニットの断面図。
【図５】本発明の第３の実施の形態におけるオゾン発生ユニットの平面図。
【図６】オゾン発生ユニットが冷却体の一面のみに配置された状態を示す断面図。
【図７】オゾン発生ユニットが冷却体の両面に配置された状態を示す断面図。
【図８】本発明の第４の実施の形態におけるオゾン発生装置を示す図。
【図９】図８に示すオゾン発生装置の断面模式図。
【図１０】本発明の第５の実施の形態におけるオゾン発生装置を示す図。
【図１１】本発明の第６の実施の形態におけるオゾン発生ユニットを圧力容器へ収納した状態を示す構成図。
【図１２】本発明の第７の実施の形態における冷却体の平面図。
【図１３】図１２に示す冷却体の部分断面拡大図。
【図１４】冷却体の構成を示す平面図。
【図１５】図１４に示す冷却体の断面図。
【図１６】本発明の第８の実施の形態における間隔片の形状および配置を示す平面図。
【図１７】間隔片の形状および配置の変形例を示す平面図。
【図１８】間隔片の形状および配置の変形例を示す平面図。
【図１９】間隔片の形状および配置の変形例を示す平面図。
【図２０】間隔片の形状および配置の変形例を示す平面図。
【図２１】間隔片の部分断面拡大図。
【図２２】本発明の第９の実施の形態におけるオゾン発生装置を示すフロー図。
【図２３】本発明の第１０の実施の形態におけるオゾン発生装置を用いた上水高度処理システム図。
【図２４】オゾン発生装置を用いた下水高度処理システム図。
【図２５】本発明の第１１の実施の形態におけるオゾン発生ユニットの平面図。
【図２６】本発明の第１１の実施の形態におけるオゾン発生ユニットの断面図。
【図２７】本発明の第１２の実施の形態におけるオゾン発生ユニットの平面図。
【図２８】本発明の第１２の実施の形態におけるオゾン発生ユニットの断面図。
【図２９】本発明の第１３の実施の形態におけるオゾン発生ユニットの平面図。
【図３０】本発明の第１３の実施の形態におけるオゾン発生ユニットの断面図。
【図３１】従来の沿面放電オゾン発生器を示す平面図。
【図３２】図３１に示すオゾン発生器の断面構成図。
【図３３】従来の無声放電オゾン発生器を示す概念図。
【符号の説明】
【０１９２】
１ａ  線状電極
１ｂ  線状電極
１  沿面電極
２  誘電体
３  電極基板
４  間隔片
５  ガスガイド
６  放電空間
７  冷却体
８ａ  給電部
８ｂ  給電部
９  原料ガス
１０  オゾン
１４  冷却水室
１５  冷却水
１６  冷却水入口ポート
１７  冷却水出口ポート
１９ａ  弾性体
１９ｂ  弾性体
２０  保持板
２１  ボルト
２２  ボルトガイド
２３  オゾン排出空間
２４  パッキン
２５  貫通スタッド
２６  ナット
２７  オーリング
２８  オゾン取出口
２９  閉止板
３０  圧力容器
３３  支柱
３４  摺動ガイド
３５  架台
３６  摺動ガイド
３７  ベース
３８  カバー
３９  補強板
４０  補強板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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