(57)【要約】−  少なくとも1つの筒形外部電極(4)と、−  少なくとも部分的に両端で閉鎖され、セラミックで外側をコーティングした複数の筒形金属部分(8)を構成し、これらの筒形部分は1つずつ並べて置かれ、機械的に接続され、電気的に連結される少なくとも1つの内部電極(7)と、−  環状の放電すき間(I)を形成するための外部電極に対応する筒形部分を支える手段(10)と、−  筒形部分(8)を軸方向に通り、その両端に筒形部分を互いに軸方向にクランプで固定する手段(12、13)を提供されるロッド(11)と、−  すべての電極を交流電源に接続する手段(14)、および−  すき間で酸素を含む気体を循環させる手段(20、21)により構成されるオゾン発生器であって、各筒形金属部分(8)には、電気接触のための中心部分(18)を構成し、両端にほぼ球状キャップの形の外側に凸状の鏡板(8a、8b)を備え、およびセラミックコーティング(9)が、連続して溶着される少なくとも2つの層(9a、9b)を構成するオゾン発生器である。
2008518877.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
−  少なくとも1つの筒形外部電極(4)と、
−  少なくとも部分的に両端で閉鎖され、セラミックで外側をコーティングした複数の筒形金属部分(8)を構成し、これらの筒形部分は1つずつ並べて置かれ、機械的に接続され、電気的に連結される少なくとも1つの内部電極(7)と、
−  環状の放電すき間(I)を形成するための外部電極に対応する筒形部分を支える手段(10)と、
−  筒形部分(8)を軸方向に通り、その両端に筒形部分を互いに軸方向にクランプで固定する手段(12、13)を提供されるロッド(11)と、
−  すべての電極を交流電源に接続する手段(14)、および
−  すき間で酸素を含む気体を循環させる手段(20、21)により構成されるオゾン発生器であって、
各筒形金属部分(8)には、電気接触のための中心部分(18)を構成し、両端にほぼ球状キャップの形の外側に凸状の鏡板(8a、8b)を備え、およびセラミックコーティング(9)が、連続して溶着される少なくとも2つの層(9a、9b)を構成することを特徴とするオゾン発生器。
【請求項２】
セラミックコーティング(9)にひびが入ることなく、軸ロッド(11)の端に加えられる定格トルクの少なくとも2倍のトルクに耐えるように設計されることを特徴とする請求項1に記載の発生器。
【請求項３】
各層(9a、9b)の厚みが50μｍから300μｍの間であることを特徴とする請求項1または2に記載の発生器。
【請求項４】
セラミックコーティングの各層(9a、9b)が、スラリーコーティングまたは粉体コーティングまたはプラズマ溶射により溶着されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の発生器。
【請求項５】
筒形部分(8)の外部表面が、セラミックコーティングの下塗りをより良くするために、特に溝筋状のざらつきを見せることを特徴とする前記請求項のうちいずれか1項に記載の発生器。
【請求項６】
筒形部分(8)の外表面が溝付き(19)であることを特徴とする請求項5に記載の発生器。
【請求項７】
溝筋(9)の深さが、約0.1ｍｍであることを特徴とする請求項6に記載の発生器。
【請求項８】
筒形部分(8)の外部表面がサンドブラストによってざらざらになっていることを特徴とする請求項5に記載の発生器。
【請求項９】
筒形要素の各鏡板の中心部が、セラミックコーティング(9)を越えて、鏡板に対して軸方向に外側に突き出る円筒形のフランジリング(18)によって境界を定められる開口部(17)を構成することを特徴とする前記請求項のうちいずれか1項に記載の発生器。
【請求項１０】
外部電極(4)および内部電極(7)ならびに筒形部分(8)が、ステンレス鋼製であることを特徴とする前記請求項のうちいずれか1項に記載の発生器。
【請求項１１】
筒形部分(8)の各鏡板(8a、8b)の曲率半径が筒形部分(8)の円筒形の部分の半径に大体等しいことを特徴とする前記請求項のうちいずれか1項に記載の発生器。
【請求項１２】
少なくとも部分的に両端で閉鎖され、セラミックで外側をコーティングした複数の筒形金属部分(8)(これらの筒形金属部分は1つずつ並べて置かれ、機械的に接続され、電気的に連結される)と、筒形部分を軸方向に通り、その両端に筒形部分(8)をお互いに軸方向にクランプで固定する手段(12、13)を提供されるロッド(11)を構成し、各筒形金属部分(8)には、電気接触のための中心部分を構成する両端にほぼ球状キャップの形の外側に凸状の鏡板(8a、8b)が備わっているということ、およびセラミックコーティング(9)が、連続して溶着される少なくとも2つの層(9a、9b)を構成することを特徴とする前記請求項のうちいずれか1項に記載の内部電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下記により構成されるタイプのオゾン発生器に関するものである。
−  少なくとも1つの筒形外部電極と、
−  少なくとも部分的に両端で閉鎖され、セラミックで外側をコーティングした複数の筒形金属部分を構成し、これらの筒形金属部分は1つずつ並べて置かれ、機械的に接続され、電気的に連結される少なくとも1つの内部電極と、
−  環状の放電すき間を形成するための外部電極に対応する筒形部分を支える手段と、
−  筒形部分を軸方向に通り、その両端に筒形部分を互いに軸方向にクランプで固定する手段を提供されるロッドと、
−  すべての電極を交流電源に接続する手段、および
−  すき間で酸素を含む気体を循環させる手段。
【背景技術】
【０００２】
本タイプのオゾン発生器は、例えば、米国特許No.５１４５６５３号から分かる。当該発生器では、一定の制限条件を満たす電極に交流電圧を加えることによって、セラミックコーティングにより形成される誘電体の表面と外部電極との間のすき間でコロナ放電が起こる。これらの放電により、オゾンが生成される。誘電体のコーティングとしてセラミックを使用することで、ガラスコーティングより高いオゾン製造効率を得ることができる。
特に、発生器から出る気体のオゾン含有量は、重量で12%を超過することがある。
【０００３】
しかしながら、セラミックコーティングは比較的もろく、表面電荷の適正な配分を妨げるひびが出現することがあり、これがセラミックの許容電圧限度が局所的に超過する原因になることがある。これにより、結果的にセラミックコーティングの破損をもたらし、発生器が使用できなくなる原因となることがある。
【０００４】
セラミックでコーティングされた筒形部分の軸方向のクランプによる固定によって作り出される機械的応力はまた、セラミックコーティングのひびの出現の一因になることもある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、主として、上記の欠点を排除またはある程度低減したオゾン発生器を提供することである。特に、セラミックコーティングのひびの危険は著しく減少し、装置の効率が高まるように、機械的かつ電気的応力に対するセラミックコーティングの十分な電気抵抗を可能にする発生器の設計が望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、前に定義されるタイプのオゾン発生器は、各筒形金属部分に、電気接触のための中心部分を構成する、両端にほぼ球状キャップの形の外側に凸状の鏡板が備わっているという特徴、およびセラミックコーティングが、連続して溶着される少なくとも2つの層を構成するという特徴がある。その組立品は、機械的および電気的応力に対するより一層の電気抵抗を示す。
【０００７】
セラミックコーティングにひびが入る危険は、著しく減少する。
【０００８】
組立品は、セラミックコーティングにひびが入ることなく、各内部電極が、軸ロッドの端に加えられる定格トルクの少なくとも2倍のトルクに耐えるように設計されることが望ましい。
【０００９】
各層の厚みは、50μｍと300μｍの間が望ましい。
【００１０】
セラミックコーティングの各層は、スラリーコーティングまたは粉体コーティングまたはプラズマ溶射によって有利に溶着される。
【００１１】
筒形部分の外部表面は、セラミックコーティングの下塗りをよりよくするために、特に溝筋状のざらつきを見せることがある。溝筋または凸凹の深さは、都合よくは約0.1ｍｍである。改良型として、筒形部分の外部表面がサンドブラストでざらざらにできる。
【００１２】
筒形要素の各鏡板の中心部は、セラミックコーティング以上に、鏡板に対して軸方向に外側に突き出る円筒形のフランジリングによって境界を定められる開口部を構成する。
【００１３】
外部および内部電極ならびに筒形部分は、ステンレス鋼製であることが望ましい。
【００１４】
本発明はまた、前に規定されるオゾン発生器のための電気接触を確立するため、両端にほぼ球状キャップの形の外側に凸状の鏡板を備え、およびセラミックコーティングが連続して溶着される少なくとも2つの層を構成し、少なくとも部分的に両端で閉鎖され、セラミックで外側をコーティングした複数の筒形金属部分(これらの金属部分は1つずつ並べて置かれ、機械的に接続され、電気的に連結される)、筒形部分を軸方向に通り、その両端に筒形部分を互いに軸方向にクランプで固定する手段を提供されるロッドを構成することを特徴とする少なくとも1つの内部電極に関するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
上述の規定の他に、本発明は、添付図面を参照して説明される実施例に関して以下により明確に説明されるある一定数のその他の規定を含むが、それは決して制限的なものではない。これらの図面は以下のとおりである。
【００１６】
図１は、本発明によるオゾン発生器の概略縦方向垂直断面図である。
図２は、図１の線II‐IIに沿って左側から見た垂直断面図である。
図３は、図１と同様の縮小比率のより大きい一部縦方向垂直断面図である。
図４は、図２の線IV‐IVに沿った縮小比率のより大きい概略横断面図である。
図５は、筒形部分の壁およびそのコーティングの縮小比率のより大きい一部縦方向断面図である。
図６は、外部表面に溝筋のある、コーティング前の筒形部分の壁の縮小比率のより大きい一部横断面図である。
図７は、本発明による内部電極の筒形部分の端の斜視図である。
図８は、図７と異なる縮小比率での筒形部分の端の側面図である。
【００１７】
図面の図１に関して、タンク１に配置され、通例円筒形で、その両端で閉鎖されているオゾン発生器が示される。タンク１は、その縦の端のそれぞれの近くに、タンクの軸に対して直角の壁2、3を構成する。各壁には、一方の壁2からもう一方の壁3に達するぴったり合うように作られた円筒の対置する穴がある。円筒4の長さは、約2メートル以上の場合がある。円筒4の両端は、それぞれ壁2および壁3に溶接される。金属円筒4は、接地電位に接続される外部電極の構成要素となる。一組の円筒4は単独の外部電極を形成すると考えられる。明確にするために、図1に示される円筒4の数は制限されているが、実際には、円筒の数は100以上の場合もある。
【００１８】
円筒4は、漏れ止めを施され、タンクの内側および壁2、3に固定され、それらもまた漏れ止めを施され、特に溶接によってタンク1の円筒形の壁に固定される。例えば水などの冷却材は円筒4を外部から冷却するために使用される。冷却剤は、注入口5から取り入れられ、排出口6から排出される。
【００１９】
内部電極7は、各円筒4の内部に置かれる。各内部電極7は複数の筒形金属部分8で作られ、少なくとも部分的に各端で閉鎖され、外側のセラミックコーティング9が施されている。筒形部分8は1つずつ一直線上に置かれる。それらの部分は、お互いに接触しているその端によって機械的に接続され、電気的に連結される。
【００２０】
外部電極4に対応する筒形部分8を支える手段10は、セラミックコーティング9の外部表面および外部電極4の内部表面の間に、環状の放電すき間Iを形成するために提供される。例えば、円筒4の内壁に固定される突起部を絶縁することによって、手段10は形成される。
【００２１】
金属ロッド11は、軸方向に筒形部分8を通り各端から抜け出る。ロッド11の端部分はねじ山が切られ、最後の隣り合った部分8の鏡板を支える締め付けナット12、13が備わっている。図1によると右側にある各ロッド11の片端は、導体14に電気的に連結され、それが今度は交流電圧源15の高圧端子に連結される。絶縁体16は、容器1の壁を経てその入口地点で、導体14を取り囲む。
【００２２】
各筒形金属部分8は、各端に、電気接触のための中心部分を構成する、両端に大体球状キャップの形の外側に凸状の鏡板8a、8bが備わっており、それは特にほぼ半球体である。鏡板8a、8bの曲率半径は、筒形部分8の円筒部分の半径と異なる場合もある。
【００２３】
鏡板8a、8bの中心部分には、ロッド11が通るための開口部17がある。この開口部17は、鏡板8a、8bに対して外向きに置かれる円筒形のフランジリング18によって境界を定められる。
【００２４】
一定の厚みを得るためのセラミックコーティング9は、2つの薄い層9a、9bでできている(図4)。層9a、9bの厚みの合計は、望ましい厚みと一致する。層9a、9bは、筒形部分8に連続して置かれる。層9a、9bの数は、2つより多い、特に3つ程度であることがある。各層9a、9bの厚みは、50μｍから300μｍの間が望ましい。
【００２５】
セラミックコーティング9は、筒形部分の円筒部分および凸状鏡板8a、8bを覆うが、フランジリング18の軸方向の端はコーティング9から突き出ている。このため、2つの連続した筒形部分8のフランジリング18は、ロッド11およびナット12、13を用いて軸方向に固定されるとき、互いに支え合い電気接触を確立することができる。
【００２６】
都合よく、筒形部分8の外部表面には、セラミックコーティング9の下塗りを一層よくするために十分なざらつきがある。
【００２７】
第一の可能性によれば、筒形部分8は、その外部表面に、一般に当部分の軸の周りを環状に回転するような溝筋19(図6)を構成し、その深さは約0.1ｍｍである。改良型として、当部分8の外部表面のざらつきは、適切な圧縮空気圧でサンドラブラストすることにより得られる。
【００２８】
円筒4および筒形部分8は、壁2および壁3ならびにタンク1のようにステンレス鋼製であることが望ましい。
【００２９】
発生器内で酸素を含む気体、特に空気を循環させる手段は、壁3とタンクのその隣りの鏡板との間の空間へのタンクの開口部にある注入ノズル21を構成する。その気体は、壁2およびタンクのその他の鏡板によって境界を定められる空気室内に達するように、すき間I内を循環することができる。オゾンが豊かな気体は、排出ノズル20を通り排出される。
【００３０】
コーティング9に使用されるセラミックは、以下の要件を満たすように選択される。
−  鋼製筒形部分8の表面にしっかり付着すること、
−  機械的応力に対する高い電気抵抗、
−  適切な熱膨張率、
−  10 kV/mmを越える高い誘電性耐力、
−  調節可能な誘電能力、
−  酸化剤に関する安定性。
【００３１】
これらの要件の中で、最初の2要件は満たすのが最も困難である。
【００３２】
セラミックの付着力は、セラミックの表面をたたくハンマーを用いて簡単に試験することができる。その結果生じる剥片または細長い破片の形状は、円錐形の穴に似ていることが望ましく、その先端部は、筒形部分の壁にある鋼のとがった先端によって形成される。筒形部分の鋼壁のより大きな部分を示す形状によって、セラミック付着力が不十分なことが明確に表される。
【００３３】
前述のとおり得られる筒形部分8の表面のざらつきは、セラミックコーティングの下塗りをかなり良くする。
【００３４】
セラミックコーティングの機械的強度は、筒形部分8を発生器に組み付ける際に確認できる。このために、定格トルクより大きいトルクが、軸ロッド11の両端にあるナット12または13に加えられる。例えば、試験トルクは定格トルクの2倍大きい。そのためにナット12、13のトルクが約1Nmに設計されるとき、セラミックコーティングの機械的抵抗試験は、およそ3
Nmのトルクで実施される。本発明によると、少なくとも2つの層9a、9bでコーティングされる凸状の鏡板のある筒形部分8は、ひびがセラミックコーティングに現れることなく、当該トルクに耐える。
【００３５】
筒形部分の両端8a、8bに、ほぼ球状キャップの形の凸面には、最適な電界遷移を確保する曲率半径がある。両端8a、8bが丸い形であるために、外部電極と内部電極の間の電界の過度にとがった角および過度に急な変化を避けることができる。
【００３６】
本発明による発生器は、圧力および/または電圧および/または温度の衝撃に十分耐える。当該衝撃が現れるのは、特に、オゾンの含有量が重量で気体の12%を越えるときのオゾンの分解に起因する不安定な状態の結果である。当該含有量については、オゾンが分解するとき熱の放出を伴う圧力衝撃が起こる。
【００３７】
本発明による発生器の働きは、上記説明の直接の結果である。
【００３８】
ノズル21から入る空気はすき間Iを流れ、内部電極7、8と外部電極4の間の電圧による放電の影響を受ける。オゾンが生成され、オゾンが豊かな空気がノズル20を通り出ていく。
【００３９】
本発明による発生器は以下の場合、正確に作動した。
−  通常供給される10 kVの代わりに16 kVの高試験電圧
−  通常作動で、外部絶縁故障を引き起こす6 kw/m2の代わりに最大12 kw/m2の電荷
−  通常提供される2 Nmの代わりに最大6 Nmのナット12または13に加えられる機械的トルク
【００４０】
これらの非常に厳しい作動条件にもかかわらず、筒形部分8のセラミックコーティングにはひびがまったく現れなかった。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図1は、本発明によるオゾン発生器の概略縦方向垂直断面図である。
【図２】図2は、図1の線II‐IIに沿って左側から見た垂直断面図である。
【図３】図3は、図1と同様の縮小比率のより大きい一部縦方向垂直断面図である。
【図４】図4は、図2の線IV‐IVに沿った縮小比率のより大きい概略横断面図である。
【図５】図5は、筒形部分の壁およびそのコーティングの縮小比率のより大きい一部縦方向断面図である。
【図６】図6は、外部表面に溝筋のある、コーティング前の筒形部分の壁の縮小比率のより大きい一部横断面図である。
【図７】図7は、本発明による内部電極の筒形部分の端の斜視図である。
【図８】図8は、図7と異なる縮小比率での筒形部分の端の側面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  タンク
２、３  壁
４  円筒
５  注入口
６  排出口
７  内部電極
８  筒形部分
９  セラミックコーティング
１０  手段
１１  金属ロッド
１２、１３  締め付けナット
１４  導体
１５  交流電圧源
１６  絶縁体
１７  開口部
１８  フランジリング
１９  溝筋
２０  排出ノズル
２１  注入ノズル
【図１】
2008518877.tif 000003
【図２】
2008518877.tif 000004
【図３】
2008518877.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2008518877.tif 000008
【図７】
2008518877.tif 000009
【図８】
2008518877.tif 000010
【国際調査報告】
2008518877.tif 000011
2008518877.tif 000012
2008518877.tif 000013
2008518877.tif 000014