(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極を冷却する冷媒の通路が内部に形成された第１の平板電極と第２の平板電極とを放電ギャップを介して多段に積層し、それら電極間に高電圧を印加して放電ギャップ間でオゾンを発生させるオゾン発生装置において、上記第１の電極と第２の電極に、平面視で相互に重ならない張出部をそれぞれ形成し、かつその第１と第２の電極の張出部間に、その第１の電極又は第２の電極の冷媒通路同士をそれぞれ連通させる冷媒通路が形成されたスペーサブロックを介在させて電極を多段に積層すると共に、それら第１の電極と第２の電極の冷媒通路に、それぞれ冷媒供給手段と冷媒排出手段とを接続したことを特徴とするオゾン発生装置。
【請求項２】
スペーサブロックが同電位の平板電極同士を電気的に接続し、その任意の段の第１と第２の電極間に高圧電源を接続した請求項１記載のオゾン発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平板電極が多段に積層されたオゾン発生装置に係り、特に平板電極を冷却しながらオゾンを発生させるオゾン発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
オゾン発生装置は、既に多くのものが商品化されている。その一つを図５に示す。
【０００３】
図５に示すように、このオゾン発生装置は、中央にオゾンの取出口１を有し正方形状に形成されると共に表面に誘電体層３が形成されたアルミ製平板電極１０ｅ，１０ｈが、放電ギャップを形成すべくテフロンやセラミック等からなる絶縁性スペーサ５を介して多段に積層されており、更に、一段おきに高圧電源の高圧２０側又はグランド３０側と接続されて主に構成されている。誘電体層３は、ある種のホウロウやセラミックスなどのアルミニウムと密着性の良い誘電体からなり、この誘電体を平板電極１０に溶射等によって直接的に被覆することで形成されている。
【０００４】
そして、これらの電極１０ｅ，１０ｈ間に高電圧を印加して放電を発生させながら、電極１０ｅ，１０ｈ間に空気などを導入して、空気中の酸素を反応させてオゾンを発生させ、上述した取出口１からオゾンを取り出すようにしている。
【０００５】
このように電極１０ｅ，１０ｈ間での放電を利用してオゾンを発生させる場合、オゾンの濃度は、電極１０ｅ，１０ｈ間のガス温度が低いほど、高濃度であることが知られている。このため、オゾン発生装置は、放電時に電極１０ｅ，１０ｈが冷却されている。
【０００６】
例えば、図５に示したオゾン発生装置は、各平板電極１０ｅ，１０ｈ内に冷媒を通すための冷媒通路１１が形成されていると共に、それら冷媒通路１１にそれぞれ冷媒通路１１に冷媒を供給するための冷媒供給手段４０と、冷媒通路１１を通過した冷媒を電極外に排出するための冷媒排出手段５０とが接続されている。
【０００７】
これら冷媒供給手段４０及び冷媒排出手段５０と各電極１０ｅ，１０ｈとは、パイプタップ（ＰＴ）継手などを取り付けて接続されており、更に各電極１０ｅ，１０ｈ間はテフロンチューブなどで絶縁して接続されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のオゾン発生装置は、平板電極の表面全体を放電面とするために、平板電極を、平面視で相互に重なるように積層していたので、各電極１０ｅ，１０ｈ毎に冷媒供給手段４０と冷媒排出手段５０を接続しなければならず、多数の電極１０ｅ，１０ｈを備えている場合、多数の配管及び継手を設けなければならなかった。尚、この問題を解決する方法として、特開平８−１２３０４号公報には、一方の電極内の冷媒通路出口と他方の電極内の冷媒通路入口とをリニアに接続して冷媒供給手段４０と冷媒排出手段５０の接続数を減少する方法が示されているが、この方法は、接続される電極同士の冷媒通路の出口と入口とが離れて形成されているので、これら出口と入口とを配管等で接続しなければならず、継手数を減少させることができなかった。
【０００９】
また、その継手の接続部分では、水漏れすることがあり、それを防止するために多くのシール材を設けなければならなかった。このため、オゾン発生ユニットの構造が複雑になると共に、継手の材質としてテフロン、ステンレス（ＳＵＳ）等を用いる必要があり、これらは高価なので、コスト高にもなっていた。
【００１０】
更に、ＰＴ継手やテフロンチューブの接続には取付けに時間が掛かり、このため装置全体の組立てに長時間が必要となるなどの問題があった。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、継手数を減少させることにより、ユニット構造の簡略化、高信頼性化、及び装置の低コスト化を実現できるオゾン発生装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１の発明は、電極を冷却する冷媒の通路が内部に形成された第１の平板電極と第２の平板電極とを放電ギャップを介して多段に積層し、それら電極間に高電圧を印加して放電ギャップ間でオゾンを発生させるオゾン発生装置において、上記第１の電極と第２の電極に、平面視で相互に重ならない張出部をそれぞれ形成し、かつその第１と第２の電極の張出部間に、その第１の電極又は第２の電極の冷媒通路同士をそれぞれ連通させる冷媒通路が形成されたスペーサブロックを介在させて電極を多段に積層すると共に、それら第１の電極と第２の電極の冷媒通路に、それぞれ冷媒供給手段と冷媒排出手段とを接続したものである。
【００１３】
請求項２の発明は、上記スペーサブロックが同電位の平板電極同士を電気的に接続し、その任意の段の第１と第２の電極間に高圧電源を接続したものである。
【００１４】
上記構成によれば、冷却冷媒は、冷媒供給手段から一方のスペーサブロック内の冷媒通路を通って各電極内に導入され、電極全体に行きわたって電極を冷却した後、他方のスペーサブロック内の冷媒通路を通って冷媒排出手段より排出される。これにより、各電極毎に設けられていた冷媒供給手段及び冷媒排出手段をそれぞれ纏めることができるので、配管数及び継手数を大幅に減少でき、ユニット構造を簡略化できると共に、装置のコストを低下できる。
【００１５】
また、スペーサブロックにより、第１電極同士及び第２電極同士が電気的に接続される。これにより、スペーサブロックは、通電端子も兼用するので、高圧電源と接続するための、更に装置のコストダウンが図られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１７】
図１に本発明にかかるオゾン発生装置の概略図を示す。
【００１８】
図１に示すように、オゾン発生装置は、電極を冷却するための冷媒を通過させるための冷媒通路１１９が内部に形成された第１及び第２のアルミ製平板電極１１０ｈ，１１０ｅが、長方形に形成されていると共に、基台６０上にそれぞれ９０度ずらしてかつその長辺側端に、内部に電極内の冷媒通路１１９同士を接続するための冷媒通路７７が形成されたスペーサブロック７０を介在させて多段に積層されて、第１の電極１１０ｈ同士が接続された第１電極群１００ｈと、第２の電極１１０ｅ同士が接続された第２電極群１００ｅとが形成されている。
【００１９】
これら電極群１００ｈ，１００ｅにはそれぞれ高圧電源と電気的に接続するための接続端子１２０が形成されていると共に、第１電極群１００ｈは、高圧電源の高圧２０側と電気的に接続され、また、第２電極群１００ｅは、高圧電源のグランド３０側と接続されている。
【００２０】
更に、それぞれの電極群１００ｅ，１００ｈの冷媒通路１１９，７７には、その冷媒通路１１９，７７に冷媒を供給するための冷媒供給手段８０と、冷媒通路１１９，７７を通過した冷媒を電極外に排出するための冷媒排出手段９０が接続されている。
【００２１】
これらの電極群１００ｈ，１００ｅを構成する平板電極１１０ｅ，１１０ｈは、図２に示すように、高圧電源の高圧側と接続される高圧電極１１０ｈとグランド側と接続されるアース電極１１０ｅとが上述したように９０度ずらして設けられており、それぞれ、長方形に形成された電極本体１１１の中央にオゾンの取出口１１３が形成されると共に、その長辺側両端に形成された張出部１１５の積層面を残して誘電体層１１７が形成されている。誘電体層１１７は、ある種のホウロウやセラミックスなどのアルミニウムと密着性の良い誘電体からなり、この誘電体を電極本体１１１に溶射等によって直接的に被覆することで形成されている。また、張出部１１５には、上述した冷媒供給手段から冷媒通路へ冷媒を供給するための供給口１１９ｉと、冷媒通路を通過した冷媒を冷媒排出手段に排出するための排出口１１９ｏが所定の位置に形成されている。この供給口１１９ｉ及び排出口１１９ｏは、上述したように積層した時に高圧電極１１０ｈ同士の供給口１１９ｉ及び排出口１１９ｏが同軸上に整列するように形成されていると共に、アース電極１１０ｅ同士の供給口１１９ｉ及び排出口１１９ｏも同様に同軸上に整列するように形成されている。更に、これら供給口１１９ｉと排出口１１９ｏの周りには、これを取り囲むように、平板電極の冷媒通路とスペーサブロックの冷媒通路との接続部分をシールするためのＯリングが挿入される溝１１９ｇが適宜な深さで形成されている。
【００２２】
また、スペーサブロック７０は、第１及び第２の平板電極１１０ｈ，１１０ｅ同士を電気的に接続するために、上述したように材質が導電性材料、例えば硬質のアルミで形成されており、その表面に平板電極と接触する面を残して琺瑯などの絶縁層が形成されている。更に、このスペーサブロック７０は、図３に示すように、電極間に所定間隔を形成するためのスペーサ部７１、そのスペーサ部７１を支持するための支持部７３、及び電極間に原料ガスを導入するための空間でなる原料ガス導入部７５とから構成されており、Ｈ字状に形成されている。
【００２３】
このスペーサ部７１は、高さが、電極厚さ＋ギャップ幅×２に形成されており、内部には、一方の電極の供給口あるいは排出口と、他方の電極の排出口あるいは供給口とを繋ぐ冷媒通路７７が形成されている。すなわち、この冷媒通路７７は、上述した平板電極の供給口及び排出口と同軸上に整列するように形成されていることで、供給口と排出口とを繋いでいる。更に、スペーサ部７１の電極と接触する両端面７１ｆには、上述したＯリングが挿入される溝７１ｇが、冷媒通路７７を取り囲むように適宜な深さで形成されている。
【００２４】
このＯリングを挿入するための溝１１９ｇ，７１ｇは、冷媒通路１１９，７７同士の接続部分の全てに形成されており、図４に示すように、上述した基台６０に冷媒通路６１が形成されている場合には、その冷媒通路６１と接続されるスペーサブロック７０内の冷媒通路７７との接続部分にもＯリング７９が挿入される溝６１ｇが形成される。そして、図示していないが、基台６０とスペーサブロック７０、及びスペーサブロック７０と平板電極１１０は、ボルトで固定されている。
【００２５】
次に、本発明の作用を説明する。
【００２６】
まず、本発明を組み立てる際には、基台６０に、Ｏリングを挟んでスペーサブロック７０を９０度ずつずらして設け、更にそれらスペーサブロック７０上に第１及び第２電極１１０ｈ，１１０ｅを９０度ずつずらして設け、同様に、スペーサブロック７０を介して第１及び第２電極１１０ｈ，１１０ｅを９０度ずつずらして設け、第１電極１１０ｈ同士及び第２電極１１０ｅ同士をボルトにより固定して、それぞれ電気的に接続された第１電極群１００ｈと第２電極群１００ｅを組み立てる。
【００２７】
このように第１及び第２電極１１０ｅ，１１０ｈを積み重ねると、冷媒供給口及び冷媒排出口とスペーサブロック７０の冷媒通路７７とが同軸上に並ぶと共に、各Ｏリングはつぶれ、スペーサブロック７０と電極１１０ｅ，１１０ｈの冷媒通路７７，１１９の接続部分がシールされる。更に、第１電極１１０ｈと第２電極１１０ｅとが所定のギャップ幅を隔てて第１電極１１０ｈ同士と第２電極１１０ｅ同士が接続される。すなわち、ギャップ幅は、スペーサブロック７０のブロック厚さのみによって管理できる。また、スペーサブロックにより、第１電極１１０ｈ同士及び第２電極１１０ｅ同士が電気的にも接続される。これにより、スペーサブロック７０は、通電端子も兼用できる。
【００２８】
そして、第１電極１１０ｈを高圧電源の高圧２０側に、第２電極１１０ｅを高圧電源のグランド３０側に接続し、更に、第１電極群１００ｈと第２電極群１００ｅにそれぞれ冷媒供給手段８０と冷媒排出手段９０を接続して、オゾン発生装置の組立てが完了する。
【００２９】
このように、本発明は、冷媒供給手段８０と冷媒排出手段９０を組み立てる際に、ＰＴ継手による配管の接続は平板電極１１０ｅ，１１０ｈの数に関係なく第１電極群１００ｈと第２電極群１００ｅとでそれぞれ２ヶ所ずつの計４ヶ所となるので、組立て時間を大幅に短縮できる。更に、配管数とＰＴ継手数が大幅に減少するので、ユニット構造を簡略化でき、装置のコストも低下する。
【００３０】
更に、スペーサブロック７０が通電端子としても兼用できるので、従来各電極毎に設けられていた通電端子及び接続金具を大幅に減少できる。
【００３１】
また、本発明によりオゾンを製造するに際しては、第１電極１１０ｈと第２電極１１０ｅとの間に、高電圧を印加し、放電を発生させると共に、その隙間に空気又は、酸素を導入する。酸素は、放電により、オゾンに反応する。
【００３２】
この反応時、放電により電極１１０ｅ，１１０ｈ間のガス温度が上昇するが、高圧電極１１０ｈ内では、一方の冷媒供給手段８０から水が導入され、その水はスペーサブロック７０内の冷媒通路７７を通って高圧電極群１００ｈ全体に行きわたり、十分に吸熱した後、一方の冷媒排出手段９０より排出される。同様に、アース電極１１０ｅ内でも、他方の冷媒供給手段８０から水が導入され、その水はスペーサブロック７０内の冷媒通路７７を通ってアース電極群１００ｅ全体に行きわたり、十分に吸熱した後、他方の冷媒排出手段９０より排出される。
【００３３】
これにより、電極１１０ｅ，１１０ｈは冷却され、酸素は低温下で反応するので、高濃度のオゾンに反応され、オゾン取出口１１３よりオゾンを効率的に取り出せる。
【００３４】
以上説明したように、本発明によれば、各電極１１０ｅ，１１０ｈ毎に冷媒供給手段８０と冷媒排出手段９０を接続する必要がなくなり、高圧電極群１００ｈとアース電極群１００ｅで２ヶ所ずつＰＴ継手により接続されるので、配管数及び継手数を大幅に減少でき、これにより、装置の組立て時間を大幅に短縮できると共に、ユニット構造を簡略化でき、装置のコストを低減できる。更に、本発明は、電極１１０ｅ，１１０ｈ内の冷媒通路１１９同士を最短で繋ぎ、冷媒通路１１９の長さを大幅に短縮できるので、電極１１０ｅ，１１０ｈを効率良く冷却でき、従来よりも高濃度のオゾンが得られる。また更に、高圧電源と電気的に接続するための通電端子や接続金具を減少できるので、装置を低コスト化できる。
【００３５】
また、本発明の変形例として、本実施の形態ではスペーサブロック７０と平板電極１１０ｅ，１１０ｈ及び基台６０とをＯリング７９を介してボルトで固定したが、溶接にて固定しても良い。このように、本発明は、電極本体１１１に放電面以外に張出部１１５を形成したので、電極１１０ｅ，１１０ｈとスペーサブロック７０を溶接により接続できるようになり、電極１１０ｅ，１１０ｈ間を固定する固定部材を必要としないので、部品点数を減少できる。
【００３６】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、配管数及び継手数を大幅に減少できるので、組立て時間を大幅に短縮できると共に、ユニット構造を簡略化でき、更に、装置を低コスト化でき、また信頼性を向上できる。
【００３７】
また、スペーサブロックを通電端子としても兼用できるので、更に装置のコストダウンが図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るオゾン発生装置の概略図である。
【図２】図１の平板電極の平面図である。
【図３】図１のスペーサブロックの斜視図である。
【図４】図１の平板電極とスペーサブロックとの接続部分の拡大図である。
【図５】従来のオゾン発生装置の概略図である。
【符号の説明】
７０  スペーサブロック
７７  冷媒通路
８０  冷媒供給手段
９０  冷媒排出手段
１１０ｈ  第１平板電極（高圧電極）
１１０ｅ  第２平板電極（アース電極）
１１９  冷媒通路
【図１】
0003900662.tif 000002
【図２】
0003900662.tif 000003
【図３】
0003900662.tif 000004
【図４】
0003900662.tif 000005
【図５】
0003900662.tif 000006