(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向して配置された同軸円筒金属電極のうち少なくとも1つの電極が誘電体により表面を覆われたもので構成され、前記電極間に放電ギャップを形成し、この放電ギャップに酸素を含む原料ガスを供給しながら、交流高電圧を印加することにより無声放電を発生させる電極ユニットを有するオゾン発生装置の電極ユニットの設定方法であって、
前記同軸円筒金属電極管で、前記誘電体と前記放電ギャップで形成される合成静電容量を測定し、該合成静電容量が最大値となる位置および対向して配置された前記同軸円筒金属電極の組み合わせを採用することにより前記放電ギャップのバラツキを最小に設定することを特徴とするオゾン発生装置の電極ユニットの設定方法。
【請求項２】
前記放電ギャップ空間における曲がりの許容範囲を予め設定し、該許容範囲にある円筒金属高電圧電極および円筒金属接地電極の組み合わせを選別して、採用することを特徴とする請求項１に記載のオゾン発生装置の電極ユニットの設定方法。
【請求項３】
対向して配置された同軸円筒金属電極のうち少なくとも1つの電極が誘電体により表面を覆われたもので構成され、前記電極間に放電ギャップを形成し、この放電ギャップに酸素を含む原料ガスを供給しながら、交流高電圧を印加することにより無声放電を発生させる電極ユニットを有するオゾン発生装置において、
対向して配置された前記同軸円筒金属電極の間に、前記誘電体と前記放電ギャップで形成される合成静電容量を測定する測定手段を接続し、前記同軸円筒金属電極を繋いだ状態で前記同軸円筒金属電極のいずれかを回転させることにより前記合成静電容量を前記測定手段にて測定し、前記同軸円筒金属電極管で、前記合成静電容量が最大値となる位置および対向して配置された前記同軸円筒金属電極の組み合わせを採用することにより前記放電ギャップのバラツキを最小にすべく設定された前記同軸円筒金属電極管を用いて、オゾン化ガスを生成するように構成したことを特徴とするオゾン発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電ギャップによる無声放電より酸素または酸素を含む気体からオゾンを発生するオゾン発生装置に係り、上下水処理、パルプ漂白処理、殺菌処理などに用いられるオゾン発生装置およびその電極ユニットの設定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
オゾンは、それが持つ殺菌・脱色・脱臭力を利用して、水処理施設などの広い分野で使用されている。従来用いられているオゾン発生装置の一例として、同軸円筒管型オゾン発生管が知られており、その模式図を図３に示している。
図３は、対向する２つの円筒型金属高電圧電極１と円筒型金属接地電極２と、その片方に誘電体３を配置した構成となっている。
図３において、内側に位置する円筒型金属高電圧電極１の表面に誘電体３が配置され、円筒型金属接地電極２が円筒型金属高電圧電極１の外側に配置されている。円筒型金属高電圧電極1と円筒型金属接地電極２との間には、放電ギャップ１２を持つ放電空間４を形成した電極ユニットとなっている。
【０００３】
前記円筒型金属高電圧電極１と円筒型金属接地電極２は、交流高電圧電源７により交流高電圧が印加され、放電空間４に無声放電が発生し、電極間には図４の放電柱１０が現れることになる。
また、放電空間４には、酸素を含む原料ガス８が流入し、放電空間４で原料ガス中の酸素が下記反応でオゾンとなり、オゾン化ガス９として生成されることになる。
Ｏ２ +  ｅ → Ｏ + Ｏ +  ｅ                   ・・・（１）
Ｏ２ +  Ｏ +  Ｍ →  Ｏ３ +  Ｍ  （Ｍ：第三体） ・・・（２）
【０００４】
図４は平面電極型オゾン発生装置の一例である。この場合、電極構造は基本的に図３の円筒型金属高電圧電極１および円筒型金属接地電極２を金属平板電極１１に置き換えた形式となっている。
図４では、前記したように、平面電極１１に置き換えた構成となっており、基本的に同等である。図中には明記されていないが、図３および図４のオゾン発生装置には、電極を冷却する装置を電極の片面、あるいは両面に付加して電極を冷却している。
【０００５】
放電を効率よく発生するためには、同軸円筒電極間に形成される放電ギャップ１２のジオメトリ、特に同心性が重要となってくる。放電ギャップ１２の保持には、一般的にステンレス製の薄板等を溶接や差し込み、あるいはワイヤ等の設置により構成されている
また、特許文献１（特開平４−２１４００３号公報）では、同軸円筒電極の同心性を高める手段として、円筒型金属高電圧電極１と円筒型金属接地電極２との間に、金属製のばね部材（スペーサ）を支持体として利用することで、一定の放電ギャップ１２を長期間保持することを提案している。
【０００６】
【特許文献１】特開平４−２１４００３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１においては、スペーサ（金属製のばね部材）を使用して同心性を確保する以外に、電極が有する曲がりが放電ギャップ１２の均一性に影響を与えることも大きい。
これは円筒型電極を製作する過程で、熱による加工等で円筒電極は、軸方向に対して曲がりが生じる。特に軸方向に長さの大きい電極を製作する場合では、その曲がりが大きくなるために同軸円筒管内に形成する放電空間４の放電ギャップ１２は、不均一となる。
【０００８】
したがって、放電ギャップ１２を均一にするためのスペーサを設けても、円筒電極の曲がりによって前記空間内において放電が起こる条件に適当でない領域が形成され、その領域については放電しにくくなり、オゾン化ガス９の生成効率が低下することが懸念される。
また、この場合、ガスの流れ方向である管長手方向に対し、スペーサとして使用しているばね部材の断面積が大きくなり、ガスの流れを阻害することにより圧力損失となり、オゾン発生効率が低下するおそれがある。
【０００９】
本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、使用する円筒電極の組合せの中で、最も放電空間の放電ギャップが均一になる条件を精度良く決定し、より効率的にオゾン化ガスを生成するための手段を得るためのオゾン発生装置およびその電極ユニットの設定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明は、対向して配置された同軸円筒金属電極のうち少なくとも1つの電極が誘電体により表面を覆われたもので構成され、前記電極間に放電ギャップを形成し、この放電ギャップに酸素を含む原料ガスを供給しながら、交流高電圧を印加することにより無声放電を発生させる電極ユニットを有するオゾン発生装置の電極ユニットの設定方法であって、前記同軸円筒金属電極管で、前記誘電体と前記放電ギャップで形成される合成静電容量を測定し、該合成静電容量が最大値となる位置および対向して配置された前記同軸円筒金属電極の組み合わせを採用することにより前記放電ギャップのバラツキを最小に設定している。
【００１１】
また、本発明において、前記放電ギャップ空間における曲がりの許容範囲を予め設定し、該許容範囲にある円筒金属高電圧電極および円筒金属接地電極の組み合わせを選別して、採用することが好ましい。
【００１２】
また、本発明は、対向して配置された同軸円筒金属電極のうち少なくとも1つの電極が誘電体により表面を覆われたもので構成され、前記電極間に放電ギャップを形成し、この放電ギャップに酸素を含む原料ガスを供給しながら、交流高電圧を印加することにより無声放電を発生させる電極ユニットを有するオゾン発生装置において、対向して配置された前記同軸円筒金属電極の間に、前記誘電体と前記放電ギャップで形成される合成静電容量を測定する測定手段を接続し、前記同軸円筒金属電極を繋いだ状態で前記同軸円筒金属電極のいずれかを回転させることにより前記合成静電容量を前記測定手段にて測定し、前記同軸円筒金属電極管で、前記合成静電容量が最大値となる位置および対向して配置された前記同軸円筒金属電極の組み合わせを採用することにより前記放電ギャップのバラツキを最小にすべく設定された前記同軸円筒金属電極管を用いて、オゾン化ガスを生成するように構成している。
【発明の効果】
【００１３】
上述の如く、本発明に係るオゾン発生装置の電極ユニットの設定方法においては、同軸円筒金属電極管で、誘電体と放電ギャップで形成される合成静電容量を測定し、該合成静電容量が最大値となる位置および対向して配置された前記同軸円筒金属電極の組み合わせを採用することにより前記放電ギャップのバラツキを最小に設定している。静電容量は電極間の距離に反比例し、誘電体が形成する層の厚さは変化しないため、放電ギャップの平均距離のバラツキが最小になる条件において合成静電容量は最大となる。
したがって、前記合成静電容量が最大値となる位置および対向して配置された前記同軸円筒金属電極の組み合わせを採用することにより、前記放電ギャップの平均距離のバラツキを最小に設定することができる。
【００１４】
よって、このような曲がりを持つ電極を使用する場合において、放電ギャップのバラツキを最小値に形成することが可能となるので、同軸円筒電極表面の広い領域で放電が発生し、原料ガスをより効率的にオゾン化ガスに変換できる。
【００１５】
また、本発明において、前記放電ギャップ空間における曲がりの許容範囲を予め設定し、該許容範囲にある円筒金属高電圧電極および円筒金属接地電極の組み合わせを選別して、採用するので、電極曲がりの許容範囲内にある円筒金属高電圧電極および円筒金属接地電極の組み合わせを容易に選別することができる。
【００１６】
さらに、本発明に係るオゾン発生装置においては、対向して配置された同軸円筒金属電極の間に、誘電体と放電ギャップで形成される合成静電容量を測定する測定手段を接続し、前記同軸円筒金属電極を繋いだ状態で前記同軸円筒金属電極のいずれかを回転させることにより前記合成静電容量を前記測定手段にて測定し、前記同軸円筒金属電極管で、前記合成静電容量が最大値となる位置および対向して配置された前記同軸円筒金属電極の組み合わせを採用することにより前記放電ギャップのバラツキを最小にすべく設定された前記同軸円筒金属電極管を用いて、オゾン化ガスを生成するように構成しているので、上記発明と同様の効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係るオゾン発生装置およびその電極ユニットの設定方法について、図面を参照しながら、その実施形態に基づき詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態を示す円筒金属高電圧電極の曲がりの影響を最小化させるための調整時の電極ユニット模式図、図２は上記円筒金属高電圧電極の曲がりの影響を最小化したときの同軸円筒管型オゾン発生装置の電極ユニット模式図である。
【００１８】
本発明の実施の形態に係るオゾン発生装置１００は、図１および図２に示すように、対向して配置され、同軸円筒状に構成された２つの電極のうち、外側の電極を金属からなる円筒型金属接地電極２とし、内側の電極を金属からなる円筒型金属高電圧電極１としており、円筒型金属高電圧電極１の外周表面には、誘電体を施すことにより誘電体層３が形成さている。このため、円筒型金属高電圧電極１の外周表面は、誘電体層３により覆われている。また、円筒型金属高電圧電極１と円筒型金属接地電極２との間には、放電空間４が形成されている。
そして、同軸になっている円筒型金属高電圧電極１と円筒型金属接地電極２との間には、ＬＣＲメーター（測定手段）５が接続されており、該ＬＣＲメーター５によって、誘電体層３と放電空間４の合成静電容量を測定するように構成されている。
【００１９】
上記合成静電容量の測定は、図１に示すように、２つの電極１，２を繋いだ状態で円筒型金属高電圧電極１もしくは円筒型接地電極２のいずれかを回転させることにより行われている。
図１の場合は、円筒型金属高電圧電極１を回転方向６に動かして、LRCメーター５にて測定すると、放電ギャップ１２が変化するために合成静電容量も随時変化することになる。
【００２０】
そして、図２に示すように、円筒型金属高電圧電極１と円筒型金属接地電極２の曲がりの向きが同じになったときに、放電空間４内での放電ギャップ１２のバラツキが最大となり、合成静電容量が最小となる。
静電容量は電極１，２間の距離に反比例するので、この場合は誘電体が形成する誘電体層３の厚さは変化しないことから、放電ギャップ１２の平均距離のバラツキが最小になる条件において合成静電容量は最大となる。
したがって、上記合成静電容量が最大値となる位置および組み合わせを採用することにより、放電ギャップ１２の平均距離のバラツキを最小に設定できる。
つまり、本発明の実施形態の方法を用いることで、非常に狭い放電ギャップ１２のバラツキを最小値に設定することができる。
【００２１】
また、図に明示しないが、図１のような曲がり以外を持つ電極の一例として、電極が軸方向に波打つような状態においても、本発明の実施形態の方法により放電ギャップ１２のバラツキを最小値に調整できる。このような曲がりを持つ電極１，２を使用する場合において、放電ギャップ１２のバラツキを最小値に形成することが可能となるので、同軸円筒電極表面の広い領域で放電が発生し、原料ガス８をより効率的にオゾン化ガス９（図３参照）に変換できる。
【００２２】
また、電極１，２の曲がりについては、形成する放電ギャップ１２の空間により、曲がりの許容範囲を予め設定し、その許容範囲内にある電極１，２を採用することとする。
例えば、電極１，２の組合せの選定方法としては、電極曲がりの許容範囲内にある円筒金属高電圧電極１および円筒金属接地電極２を選別する。
そして、上記円筒金属接地電極２を固定し、その内側に円筒金属高電圧電極1を挿入して円筒金属高電圧電極1の所定位置において、回転方向６にて円筒金属高電圧電極１を回転させたときに、途中で回転が止まることなく１回転できることとすれば、ギャップスペーサ以外で両電極１，２同士が接触することがなく、配置することが可能となる。
【００２３】
以上、本発明の実施の形態について述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変更および変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係る円筒金属高電圧電極の曲がりの影響を最小化させるための調整時の電極ユニットを示す模式図である。
【図２】前記実施形態に係る円筒金属高電圧電極の曲がりの影響を最小化したときの同軸円筒管型オゾン発生装置の電極ユニットを示す模式図である。
【図３】従来の同軸円筒管型オゾン発生装置の一例を示す図１に対応する模式図である。
【図４】従来の平板型オゾン発生装置の一例を示す図１に対応する模式図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  円筒型金属高電圧電極
２  円筒型金属接地電極
３  誘電体層
４  放電空間
５  ＬＣＲメーター
１２  放電ギャップ    
１００  オゾン発生装置
【図１】
0005346170.tif 000002
【図２】
0005346170.tif 000003
【図３】
0005346170.tif 000004
【図４】
0005346170.tif 000005