(57)【要約】 【課題】  両面冷却方式を用いた従来のオゾン発生装置では、高圧電極と接地電極およびオゾン発生器本体との間の絶縁性を保つため、高圧電極に接している冷却媒体の導電率を十分に低く維持するためのメンテナンスが煩雑であり、費用を要する。【解決手段】  接地電極１と、接地電極１に所定の間隔で配置された高電圧が印加される高圧電極８と、高圧電極８と接地電極１の間に設けられた誘電体７と、高圧電極８と接地電極１の間に酸素を含む原料ガスを流す原料ガス供給部とを備え、高圧電極８と接地電極１の間で発生する放電によりオゾンを生成するオゾン発生装置であって、高圧電極８の接地電極１に対向しない側の面を空冷する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地電極と、該接地電極に所定の間隔で配置された高電圧が印加される高圧電極と、該高圧電極と前記接地電極の間に設けられた誘電体と、該高圧電極と前記接地電極の間に酸素を含む原料ガスを流す原料ガス供給部とを備え、前記高圧電極と前記接地電極の間で発生する放電によりオゾンを生成するオゾン発生装置であって、
前記高圧電極の前記接地電極に対向しない側の面を空冷することを特徴とするオゾン発生装置。
【請求項２】
前記高圧電極と前記接地電極の間を流れる前の前記原料ガスを前記高圧電極の前記接地電極に対向しない側の面に流すことを特徴とする請求項１に記載のオゾン発生装置。
【請求項３】
前記高圧電極の前記接地電極に対向しない側の面を流れた後の前記原料ガスを液冷する冷却器を備えることを特徴とする請求項２に記載のオゾン発生装置。
【請求項４】
前記接地電極を金属製の円筒管とし、前記誘電体を円筒管として前記接地電極に挿入し、前記高圧電極を前記誘電体の前記円筒管の内面に設けることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のオゾン発生装置。
【請求項５】
前記接地電極および前記高圧電極を金属製の円筒管とすることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のオゾン発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、放電によって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。
【背景技術】
【０００２】
放電によってオゾンを発生させるオゾン発生装置は、投入された電力のうち、オゾン発生に用いられる電力は約１０％にすぎず、残りの約９０%は熱となる。オゾン発生が行われる電極間のギャップ内、すなわち放電場は、温度が高くなるほどオゾンの発生効率が低下するため、冷却することが必要である。従来のオゾン発生装置のうち、片面冷却方式のオゾン発生装置は、接地電極側を水冷により冷却するのが一般的な方法である。これに対して、より冷却性能を向上させた両面冷却方式を用いた従来のオゾン発生装置では、接地電極管側を水冷により冷却するとともに、高圧電極側も水冷により冷却する構造である。（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
【特許文献１】特開平９−３１５８０３号公報（第６−７頁、第１図）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
両面冷却方式を用いた従来のオゾン発生装置は以上のように構成されているので、高圧電極と接地電極およびオゾン発生器本体との間の絶縁性を保つため、高圧電極に接している冷却媒体は、導電率の非常に低い液体である必要がある。しかし、最初は導電率の低い液体を冷却媒体として供給したとしても、冷却媒体として循環する間に、金属イオンの溶出によって徐々に導電率が上昇してしまう。そのため、常に導電率の低い状態に保持するためには、冷却媒体をイオン交換樹脂を通過させて導電性イオンを除去して、導電率を低い状態に保つ必要がある。このため、構造が複雑になるとともに、イオン交換樹脂膜を定期的に交換するというメンテナンスが必要といった問題があった。このメンテナンスは、煩雑であるとともに費用を要するものである。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、冷却液体に関するメンテナンスが不要であり、かつ、オゾン発生効率のよいオゾン発生装置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】
【０００６】
この発明に係るオゾン発生装置は、接地電極と、該接地電極に所定の間隔で配置された高電圧が印加される高圧電極と、該高圧電極と前記接地電極の間に設けられた誘電体と、該高圧電極と前記接地電極の間に酸素を含む原料ガスを流す原料ガス供給部とを備え、前記高圧電極と前記接地電極の間で発生する放電によりオゾンを生成するオゾン発生装置であって、前記高圧電極の前記接地電極に対向しない側の面を空冷することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係るオゾン発生装置は、接地電極と、該接地電極に所定の間隔で配置された高電圧が印加される高圧電極と、該高圧電極と前記接地電極の間に設けられた誘電体と、該高圧電極と前記接地電極の間に酸素を含む原料ガスを流す原料ガス供給部とを備え、前記高圧電極と前記接地電極の間で発生する放電によりオゾンを生成するオゾン発生装置であって、前記高圧電極の前記接地電極に対向しない側の面を空冷することを特徴とするものなので、冷却液体に関するメンテナンスが不要であり、かつ、オゾン発生効率のよいオゾン発生装置を提供することができるという効果が有る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るオゾン発生装置の構造を説明する軸方向の断面図である。接地電極１は、内径約２５ｍｍのステンレス製の円管である。接地電極１は、図における左側の原料ガスの上流側で上流側仕切り板２に溶接され、下流側では下流側仕切り板３に溶接されている。上流側仕切り板２と下流側仕切り板３は、オゾン発生器タンク４に溶接されている。なお、図１では、構造の要部を分かりやすく説明するために、接地電極１およびその内部に配置される構造物を１組だけ示している。接地電極１などの組数は、オゾン発生量により決まる。少容量のオゾン発生装置では１組の場合があるが、通常は複数組である。
【０００９】
オゾン発生器タンク４内部の上流側仕切り板２と下流側仕切り板３で挟まれる部分は、接地電極１の内部と外部が分離されている。接地電極１の内部は気体が充満し、外部は接地電極１を冷却する冷却水が充満している。冷却水は、オゾン発生器タンク４の下部に設けられた冷却水入口５からオゾン発生器タンク４の内部に入り、上部に設けられた冷却水出口６からオゾン発生器タンク４の外側に出る。オゾン発生器タンク４から出た冷却水は、図示しない冷却装置により冷却されて冷却水入口５からオゾン発生器タンク４の内部に入る。
【００１０】
接地電極１、上流側仕切り板２、下流側仕切り板３、およびオゾン発生器タンク４は電気的に導通されている。オゾン発生器タンク４が接地されているので、接地電極１、上流側仕切り板２、下流側仕切り板３、およびオゾン発生器タンク４は接地電位となる。
【００１１】
接地電極１の内部には、外径約２４ｍｍで厚さ約１ｍｍの円筒状のガラス製の誘電体管７がある。誘電体管７の内面には接地電極１と対向するように、溶射、蒸着、メッキ、塗布等の方法により高圧電極８が形成されている。高圧電極８に交流の高電圧を印加すると、高圧電極８と接地電極１の間に無声放電が発生する。誘電体管７は誘電体なので、無声放電は安定して発生する。接地電極１の内径は、誘電体管７の外径よりも約１ｍｍ大きいので、接地電極１の内面と誘電体管７の外面の間には図示しないスペーサを配置して、接地電極１の内面と誘電体管７の外面の間にある放電場であるギャップ９の間隔が軸方向と周方向ともに約０．５ｍｍで均一になるようにしている。間隔を均一にすることにより、放電を均一に安定して発生させることができる。なお、ギャップの間隔は、０．５ｍｍでなくてもよい。
誘電体管７は、その外側で接地電極１との間にガスが流れる空間を作り、接地電極１との間に所定の間隔を持つように高圧電極８を配置する構造部材としての役割を持ち、放電を安定させるという機能も果たしている。誘電体管としては、セラミックス管などを用いてもよい。ガラスの方が安価であり、コスト上はガラスの方が望ましい。
【００１２】
高圧電極８は、給電部材１０により高圧電源１１に接続されている。高圧電源１１はオゾン発生器タンク４の外にある。給電部材１０がオゾン発生器タンク４から出る部分には、給電部材１０とオゾン発生器タンク４とを絶縁する絶縁碍子１２を設けている。
【００１３】
オゾン発生器タンク４の図における右側には、誘電体管７の内部に連通する空間と外部に連通する空間とを分離するオゾン隔離板１３を設ける。誘電体管７の外部で放電により発生したオゾンを原料ガスに混入させないように隔離するためのものなので、オゾン隔離板１３と呼ぶ。オゾン隔離板１３は、ステンレス製で発生器タンク４に溶接されている。オゾン隔離板１３の誘電体管７の端面に相当する位置には、ステンレス製の短パイプ１４が、オゾン隔離板１３に溶接されている。短パイプ１４の長さは約３０ｍｍであり、その外径は誘電体管７と同じである。誘電体管７と短パイプ１４は、接続チューブ１５により連結している。接続チューブ１５は、オゾンにより侵食されない素材である必要があり、シリコンゴムにテフロン（登録商標）のコートを施したものを用いる。なお、耐オゾン性があれば他の素材でもよい。なお、定期点検時には接続チューブが劣化していないか点検し、劣化している場合は接続チューブを交換する。
【００１４】
オゾン発生器タンク４の図における右端に近い上部には、原料ガスである酸素を供給する原料ガス入口１６と、発生したオゾンを含むオゾン化ガスが排出されるオゾン化ガス出口１７とが設けられている。原料ガス入口１６が連通する空間と、オゾン化ガス出口１７が連通する空間は、オゾン隔離板１３により隔てられている。なお、図示しない原料ガス供給部により、原料ガスが原料ガス入口１６からオゾン発生器タンク４の内部に流される。
オゾン発生器タンク４の内部の上流側仕切り板２よりも左側の空間は、ギャップ９に入る前に原料ガスが通る空間であり、後述するようにガスの経路の中間付近に位置するので、中間ヘッダ１８と呼ぶ。なお、一般的にはヘッダといった場合には部材を指すこともあるが、ここでは、今後の説明を簡単にするため、図１に示すとおりの空間を指すものとする。
オゾン発生器タンク４の内部に、オゾン隔離板１３、短パイプ１４、接続チューブ１５、および誘電体管７を設けているので、原料ガス入口１６からオゾン化ガス出口１７までの経路は、原料ガス入口１６→オゾン隔離板１３の図における右側の空間→短パイプ１４の内部→接続チューブ１５の内部→誘電体管７の内部→中間ヘッダ１８→ギャップ９（誘電体管７の外側かつ接地電極１の内側）→オゾン隔離板１３の左側の空間→オゾン化ガス出口１７となる。なお、誘電体管７の内部において、高圧電極の接地電極に対向しない側の面に原料ガスが触れる。
【００１５】
次に動作について説明する。原料ガスである酸素を原料ガス入口１６から供給する。酸素はここでは、図示しない液体酸素タンク、蒸発器、減圧弁等から構成される原料ガス供給部である液体酸素設備から供給されている。酸素から放電によってオゾンを生成する際には、微量の窒素も必要なことが一般的知られているため、微量（酸素の１％以内の流量）の窒素も供給する必要がある。一方、ＰＳＡ（圧力スイング吸着）装置等の酸素製造装置を利用して空気から酸素を作製するようにしてもよい。この場合には、空気は窒素を含むので、窒素供給は不要である。
供給された原料ガスである酸素は、短パイプ１４と接続チューブ１５の内部を経由し、誘電体管７内を通過して、中間ヘッダ１８に到達する。原料ガスは誘電体管７の周囲のギャップ９を流れる。ギャップ９に原料ガスが流れる状態で高圧電源８により高圧電極８に交流の高電圧を印加すると、ギャップ９において無声放電が発生し、供給された酸素の一部がオゾンとなり、オゾン化ガスが生成される。生成されたオゾン化ガスは、オゾン化ガス出口１７からオゾン発生器タンク４の外へ出て、図示しない配管等を経由して、必要な場所へ供給されて利用される。
【００１６】
放電を発生させるために消費される電力は、その約９０％が熱になる。熱は大部分がギャップ９内で発生するが、誘電体管７は誘電体なので交流電圧が印加されると、誘電体損失と呼ばれる発熱がある。高圧電極８は僅かながら抵抗値を持つので、高圧電極８で銅損が発生する。なお、放電による発熱と比較すれば、誘電体損失と銅損は格段に小さい。
接地電極１でも銅損が発生するが、ここでは考慮しない。これは、接地電極１で発生する銅損は僅かであり、接地電極１は冷却水により冷却されているので、接地電極１で発生する銅損を考慮してもしなくても、ギャップ９のガス温度がほとんど同じになるからである。
【００１７】
接地電極１の外側には冷却水が流れているので、ギャップ９で発生する放電による熱が接地電極１を介して冷却水に移動し、温められた冷却水が冷却水出口６からオゾン発生器タンク４の外側に出ることにより、排熱する。また、原料ガスよりも高温になるオゾン化ガスがオゾン化ガス出口１７から出ることも、排熱に寄与する。誘電体管７の内部を外気温または所定の温度に冷却された原料ガスが流れるので、ギャップ９で発生して誘電体管７に伝わってくる熱が原料ガスに移動して、誘電体管７およびギャップ９を冷却する。誘電体管７で発生する誘電損失および高圧電極８で発生する銅損も、原料ガスにより冷却される。
【００１８】
熱等価回路で表現すると、図２となる。図２は、この発明の実施の形態１に係るオゾン発生装置の冷却方法を説明する熱等価回路である。熱等価回路では、発熱すなわち熱源を電気回路における電流源に対応するとし、温度を電気回路における電圧に対応するとし、熱抵抗を電気回路における抵抗と対応するとして表現する。熱源Ｉ１がギャップ９での発熱を表現し、熱源Ｉ２が誘電体管７で発生する誘電損失を表現し、熱源Ｉ３が接地電極１での銅損を表現する。熱源Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３がそれぞれ接続する点は、ギャップ９にあるガス、誘電体管７、高圧電極８にそれぞれ対応し、その温度はそれぞれＶ１、Ｖ２、Ｖ３として表現する。
【００１９】
定温度点ＶＡは接地電極を冷却する冷却水のオゾン発生器タンク４に入る際での温度を表現し、定温度点ＶＢは原料ガスのオゾン発生器タンク４に入る際での温度を表現する。熱抵抗Ｒ１Ａはギャップ９にあるガスと冷却水の間の熱抵抗である。同様に、熱抵抗Ｒ１２、Ｒ２３、Ｒ３Ｂは、それぞれギャップ９にあるガスと誘電体管７の間、誘電体管７と高圧電極８の間、高圧電極８と原料ガスとの間の熱抵抗である。熱源Ｉ１が接続する点と定温度点ＶＢの間にある熱抵抗Ｒ１Ｂは、オゾン化ガスがオゾン化ガス出口１７から外に出ることによる冷却効果を表すものである。この冷却効果は、厳密にはギャップ９にあるガスの温度Ｖ１に比例するが、解析を容易にするために熱抵抗として表現する。
【００２０】
本発明による冷却性能の向上の効果を説明するために、従来のオゾン発生装置における熱等価回路を図３に示す。図２と異なる点だけを説明する。図２にはあった熱抵抗Ｒ３Ｂが、図３では無い。これは、従来は、誘電体管７の内部に原料ガスを流していないことを意味する。
【００２１】
発熱量が同じ場合に、本発明による図２の熱等価回路でのギャップ９にあるガスの温度をＶ１Ｘとし、従来の場合である図３の熱等価回路での温度をＶ１Ｙで表現する。他の温度についても同様に表現する。熱抵抗Ｒ３Ｂが存在することにより、熱源Ｉ１が接続する点から定温度点を１個にまとめた仮想的な点への縮約等価抵抗は、本発明による図２の方が小さくなるため、Ｖ１Ｘ＜Ｖ１Ｙとなる。Ｖ２、Ｖ３に関しても同様である。
【００２２】
従来は、熱源Ｉ２、Ｉ３からの熱は、熱源Ｉ１が接続する点（ギャップ９にあるガス）を経由して流れる必要があるので、Ｖ１Ｙ＜Ｖ２Ｙ＜Ｖ３Ｙである。これに対して、本発明によると、熱源Ｉ１からの熱が熱抵抗Ｒ１２、Ｒ２３、Ｒ３Ｂを通って流れるので、Ｖ３Ｘ＜Ｖ２Ｘ＜Ｖ１Ｘとなる。以上をまとめて１個の式にすると、以下となる。
Ｖ３Ｘ＜Ｖ２Ｘ＜Ｖ１Ｘ＜Ｖ１Ｙ＜Ｖ２Ｙ＜Ｖ３Ｙ                    （１）
【００２３】
この発明によると、発熱量が同じ場合にギャップ９すなわち放電場でのガス温度を従来よりも低下できる。オゾン発生効率は温度が低い方が高いので、オゾン発生装置のオゾン発生効率およびオゾン発生能力の向上につながる。放電場の温度を従来と同じにすると、発熱量すなわち放電で消費する電力は従来よりも大きくなり、オゾン発生装置のオゾン発生能力を大きくできる。ほぼ１００％の酸素である原料ガスから１０重量％のオゾンを含むオゾン化ガスを製造する場合では、オゾン発生効率が１５％程度向上する。オゾン化ガスのオゾン濃度が高くなるほど、効率向上の効果がより大きくなる。
また、従来よりも誘電体管の温度を低くできる。誘電体管は高温になると壊れやすくなるので、従来は、誘電体管の温度を所定の範囲内にするためにオゾン発生装置で消費する電力を制約する場合があった。この発明によると、誘電体管の温度を所定の範囲にするという制約が緩和されることになる。
【００２４】
高圧電極およびガラス管ひいては放電場を内側から空冷すると液冷の場合よりも冷却能力は小さいが、冷却液体のメンテナンスが不要である。そのため、放電場を内側から液冷する場合と比較して、オゾン発生装置の保守が容易になる。放電場を内側から冷却しない場合と比較して、保守の手間を増やすことなく、オゾン発生能力を向上させることができる。
【００２５】
原料ガスは、空気でもよく、所定の濃度の酸素を含み、放電により有害物質を生成しないガスであればどのようなものでもよい。空気の場合は生成されるオゾン濃度が低いため、接続チューブとして用いる耐オゾン性を有する材質の選択範囲が広がる点では好都合である。
接地電極を水冷したが、空冷してもよい。
高圧電極を誘電体管の内部に蒸着により設けたが、高圧電極を金属管にしてもよい、高圧電極を金属管とする場合には、高圧電極と接地電極の間に放電を安定化させるための誘電体を配置する。接地電極を外側に高圧電極を内側に配置したが、接地電極を内側に高圧電極を外側に配置し、高圧電極の外側を空冷するようにしてもよい。
高圧電極の接地電極に向かない側の面を空冷するための気体は、原料ガス以外、例えば外気でもよい。電極構造として円筒型のものを示したが、平板型でもよく、同様の効果を奏する。平板型の場合は、高圧電極の接地電極に対向しない側の面を原料ガスまたは他のガスで空冷する。
以上のことは、他の実施の形態にもあてはまる。
【００２６】
実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２に係るオゾン発生装置の構造を説明する軸方向の断面図である。実施の形態１の場合である図１と異なる点だけを説明する。原料ガスを冷却する冷却器２１が、中間ヘッダ１８内に設けられている。なお、冷却器２１の表面には図示しないフィン等を設け、表面積を拡大することが好ましい。冷却器２１内には冷却水が流れており、この冷却水は、冷却水入口５および冷却水出口６を通過する冷却水と同一のものでもよいし、また、別の系統のものでもよい。
【００２７】
原料ガスが誘電体管７内を流れていく間に、放電による熱が伝わってくる誘電体管７を冷却して温度上昇する。温度上昇した原料ガスが中間ヘッダ１８を通過する際に、冷却器２１に触れることによりその温度が低下する。
原料ガスはギャップ９で放電に触れて、供給された酸素の一部がオゾンとなり、オゾン化ガスが生成される。放電により発生する熱は、実施の形態１と同様に冷却される。ギャップ９を通過することによるオゾン化ガスの温度上昇量は、実施の形態１の場合とほぼ同じである。ギャップ９に入る時点でのガス温度が実施の形態１の場合よりも低いので、ギャップ９でのガス温度およびギャップ９を出るオゾン化ガスの温度は実施の形態１の場合よりも低くなる。つまり、冷却性能が実施の形態１の場合よりも向上する。
【００２８】
この実施の形態でも、放電場を内側から空冷することにより、放電場を内側から液冷する場合と比較して、オゾン発生装置の保守が容易になる。放電場を内側から冷却しない場合と比較して、保守の手間を増やすことなく、オゾン発生能力を向上させることができる。さらに、放電場を内側から冷却した原料ガスを冷却する冷却器を備えたので、冷却性能をより向上できる。
冷却器は水冷としたが、水以外の液体を用いてもよい。冷却器として、ヒートパイプなどを使用してもよい。
このことは、他の実施の形態にもあてはまる。
【００２９】
実施の形態３． 
図５は、この発明の実施の形態３に係るオゾン発生装置の構造を説明する軸方向の断面図である。実施の形態１の場合である図１と異なる点だけを説明する。誘電体管７の替わりにステンレス製の円筒管である高圧電極管８Ａがある。接地電極１の内周面にガラスライニング層１Ａが形成されている。ガラスライニング層１Ａが、放電を安定させる誘電体である。ガラスライニング層１Ａの内面と高圧電極管８Ａとの間が、ギャップ９Ａである。図示しないスペーサにより、ギャップ９Ａの間隔が、軸方向と周方向ともに約０．５ｍｍで均一になるようにしている。高圧電極管８Ａと短パイプ１４の間は、テフロン（登録商標）製の接続チューブ１５Ａにより連結している。接続チューブ１５Ａ、高圧電極管８Ａ、および短パイプ１４の外径は、すべて同じにする。内径もすべて同じ方が、望ましい。接続チューブ１５Ａと高圧電極管８Ａの間は、外側から金属製の継手３１を用いて接続する。接続チューブ１５Ａと短パイプ１４の間も、同様に外側から継手３２を用いて接続する。高圧電極管８Ａが金属管であるため、継手を用いて、十分な気密性を有する接続が可能になる。継手はＳｗａｇｅｌｏｋ社の製品が好適である。
【００３０】
供給された原料ガスである酸素は、短パイプ１４と接続チューブ１５Ａの内部を経由し、高圧電極管８Ａを通過して、中間ヘッダ１８に到達する。原料ガスは高圧電極管８Ａの周囲のギャップ９Ａを通過して、オゾンを含むガスであるオゾン化ガスとなりオゾン化ガス出口１７からオゾン発生器の外へ出る。
ギャップ９Ａに原料ガスが流れる状態で高圧電源８により高圧電極管８Ａに交流の高電圧を印加すると、ギャップ９Ａにおいて無声放電が発生し、供給された酸素の一部がオゾンとなり、オゾン化ガスが生成される。高圧電極管８Ａと接地電極１の間には誘電体であるガラスライニング層１Ａが存在するので、無声放電は安定に発生する。
実施の形態１と同様に、ギャップ９Ａで放電により発生する熱は、高圧電極管８Ａに伝わり、さらにその内側を流れる原料ガスに伝わる。熱をもらって温度が上昇した原料ガスは、ギャップ９Ａを通過する際にさらに温度が上昇してオゾン化ガス出口１７からオゾン発生器の外へ出る。
【００３１】
この実施の形態でも、放電場を内側から空冷することにより、放電場を内側から液冷する場合と比較して、オゾン発生装置の保守が容易になる。放電場を内側から冷却しない場合と比較して、保守の手間を増やすことなく、オゾン発生能力を向上させることができる。
テフロン（登録商標）製の接続チューブを用いることにより、１０年程度以上の装置寿命の間に劣化した接続チューブを交換することは、通常の動作環境における装置では不要となる。なお、運転時間が極度に長い、何らかの異常現象が発生したなどの装置では、定期点検時などに接続チューブの交換が必要となる場合もありえる。
【００３２】
実施の形態４． 
図６は、この発明の実施の形態４に係るオゾン発生装置の構造を説明する軸方向の断面図である。実施の形態４は、高圧電極管８Ａの内側にオゾン発生装置が設置された部屋の空気を送るように、実施の形態３を変更した場合である。実施の形態３と異なる点だけを説明する。
【００３３】
オゾン発生器タンク４の両側の端面に開口部を設けている。ここで、原料ガスの流れる方向を基準にして、図における左側の端面を上流側端面４１と呼び、図における右側の端面を下流側端面４２と呼ぶ。下流側端面４２では、開口部に短パイプ４３がある。短パイプ４３は、実施の形態３における短パイプと同様に、継手３１、継手３２、接続チューブ１５Ａにより、高圧電極管８Ａに接続される。上流側端面４１の開口部にも同様に短パイプ４４があり、継手４５、継手４６、接続チューブ４７により、高圧電極管８Ａに接続される。接続チューブ４７と短パイプ４４の内部には給電部材１０が通り、オゾン発生装置４の外部に設けられた円筒状の高電圧保護部４８に設けられた絶縁碍子１２Ａを通って高圧電源に接続する。高電圧保護部４８の端面には、空気が通り、給電部材１０に人の手などが接触することを防止する保護網４９を設ける。原料ガス入口１６Ａは、上流側仕切り板２の図における左側に設けられる。
【００３４】
下流側端面４２の開口部の外側には送風機５０を設け、オゾン発生装置が設置された部屋の空気を高圧電極管８Ａの内部に送り込む。なお、送風機５０は高圧電極管８Ａの内部から空気を吸い出す向きの風を起こしてもよい。送風機を上流側端面４１の開口部の外側に設置してもよい。原料ガスの流れと高圧電極管８Ａの内部を通る空気の流れが逆向きになるようにする方が、同じ向きになる場合よりも冷却効果が高いので望ましい。
実施の形態３の場合と同様に動作する。ギャップ９Ａで放電が発生する間または原料ガスを流している間は、送風機５０により高圧電極管８Ａの内部に空気を送り込む。高圧電極管８Ａの内部に空気を送り込むことにより、高圧電極管８Ａを内側から冷却する。
【００３５】
この実施の形態でも、放電場を内側から空冷することにより、放電場を内側から液冷する場合と比較して、オゾン発生装置の保守が容易になる。放電場を内側から冷却しない場合と比較して、保守の手間を増やすことなく、オゾン発生能力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】この発明の実施の形態１に係るオゾン発生装置の構造を説明する軸方向の断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るオゾン発生装置の冷却方法を説明する熱等価回路である。
【図３】従来のオゾン発生装置の冷却方法を説明する熱等価回路である。
【図４】この発明の実施の形態２に係るオゾン発生装置の構造を説明する軸方向の断面図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係るオゾン発生装置の構造を説明する軸方向の断面図である。
【図６】この発明の実施の形態４に係るオゾン発生装置の構造を説明する軸方向の断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  ：接地電極
１Ａ：ガラスライニング層（誘電体）
２  ：上流側仕切り板
３  ：下流側仕切り板
４  ：オゾン発生器タンク
５  ：冷却水入口
６  ：冷却水出口
７  ：誘電体管
８  ：高圧電極
８Ａ：高圧電極管
９  ：ギャップ
９Ａ：ギャップ
１０  ：給電部材
１１  ：高圧電源
１２  ：絶縁碍子
１２Ａ：絶縁碍子
１３  ：オゾン隔離板
１４  ：短パイプ
１５  ：接続チューブ
１５Ａ：接続チューブ
１６  ：原料ガス入口
１６Ａ：原料ガス入口
１７  ：オゾン化ガス出口
１８  ：中間ヘッダ
２１  ：冷却器
３１  ：継手
３１Ａ：継手
３２  ：継手
３２Ａ：継手
４１  ：上流側端面
４２  ：下流側端面
４３  ：短パイプ
４４  ：短パイプ
４５  ：接続チューブ
４６  ：継手
４７  ：継手
４８  ：高電圧保護部
４９  ：保護網
５０  ：送風機
Ｉ１：放電による発熱を表現する熱源
Ｉ２：誘電体管での誘電体損失による発熱を表現する熱源
Ｉ３：高圧電極での銅損による発熱を表現する熱源
Ｖ１：ギャップにあるガスの温度
Ｖ２：誘電体管の温度
Ｖ３：高圧電極の温度
ＶＡ：接地電極を冷却する冷却水のオゾン発生器タンクに入る際での温度
ＶＢ：原料ガスのオゾン発生器タンクに入る際での温度
Ｒ１Ａ：ギャップにあるガスと冷却水の間の熱抵抗
Ｒ１２：ギャップにあるガスと誘電体管の間の熱抵抗
Ｒ２３：誘電体管と高圧電極の間の熱抵抗
Ｒ３Ｂ：高圧電極と原料ガスの間の熱抵抗
Ｒ１Ｂ：オゾン化ガスが排出されることによる冷却効果を表現する熱抵抗
【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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