(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一対の電極間に放電空間が形成され、この一対の電極の少なくとも一方の電極の放電空間側にセラミックの誘電体層が配置され、前記放電空間に原料ガスを供給して前記放電空間に無声放電を発生させることによりオゾンガスを生成するオゾン発生装置において、前記一対の電極が陰極であり、該陰極にはそれぞれ前記放電空間側にセラミックの誘電体層が配置され、該誘電体層間には陽極が配置され、この一対の陰極の間に陽極が配置され、前記放電空間内の無声放電が発生する部位に前記原料ガスを導くとともに前記放電空間内におけるガスの流れを均一化するための、前記放電空間内を流れるガスの流れ方向の向きに沿った壁面を有する仕切り壁を設け、前記仕切り壁が絶縁体からなり、前記仕切り壁を前記陽極のガス流れ方向の長さよりも短く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】
【０００１】
【発明の属する技術範囲】
この発明は、オゾン水製造装置などに用いられるオゾン発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来、オゾン発生装置として、一対の電極間に放電空間を形成し、前記電極の放電空間側にセラミックの誘電体を配置し、該誘電体の間に網目状の陽極を配置し、前記放電空間に酸素や空気などの原料ガスを流すことによってオゾンを発生するものが知られており、例えば特開平９−２４１００５号公報に記載されたものがある。この公報に記載されたオゾン発生装置は、陽極の両面に先端の尖った多数の突起が形成され、さらに多数の貫通穴が構成されているエキスパンドメタル等の網目状の陽極を備えている。ここで一対の電極は陰極である。
【０００３】
すなわち、図２１に示すように、陰極である冷却水が通る冷却手段１３，１４の放電空間側に配置されるセラミック誘電体２，３の間に陽極４が配置されており、陽極４はセラミック誘電体２，３に突起先端部４１，４２で接触している。セラミック誘電体２，３の間に原料ガスを流し、陰極と陽極４の間に高圧高周波電圧を印加し、陽極４がセラミック誘電体２，３に接触している突起先端部４１，４２付近に無声放電を発生させることによって原料ガスをオゾン化するようにしている。また、陽極４は図２２及び図２３に示すように公知のエキスパンドメタルのような構造をした網目状の電極であり、通過する原料ガスは陽極４の貫通穴４００を自由に通過するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の網目状の陽極４では、原料ガスの一部しか無声放電している領域を通過していない。つまり、陽極４とセラミック誘電体２，３とが接近している部分は無声放電が集中しやすいが、セラミック誘電体２，３と離れている貫通穴４００は無声放電が発生しにくい。ところが、無声放電が集中しやすい陽極４とセラミック誘電体２，３とが接近している部分はガス流れに対して抵抗が大きく、それ以外の貫通穴４００は抵抗が小さい。このため、原料ガスは無声放電が集中しやすい陽極４とセラミック誘電体２，３とが接近している部分ではなく、それ以外の貫通穴４００をその大半が流れることとなる。このためオゾン発生効率があまり高いとは言えなかった。
【０００５】
また、セラミック誘電体２，３の間隔にアンバランスがあれば、間隔の狭い部分では無声放電が発生しやすいが原料ガスが流れにくくなる。一方、間隔が広い部分では原料ガスが集中しやすいが無声放電が発生しにくくなる。このため、原料ガスが放電部と接触することが少なくなり、オゾン発生効率が低下する。従って、セラミック誘電体２，３の間隔を一定に保たなくては、オゾン発生効率が高くならない。ところが、従来技術ではセラミック誘電体２，３の間隔が非常に狭いため間隔を一定に保つのは容易ではなかった。
【０００６】
しかしながら、オゾン発生量を増やすために放電空間を大きくすると、放電空間の周辺部にしかセラミック誘電体２，３の間隔を一定に保つスペーサ５がないため、放電空間内のガス圧変動やセラミック誘電体２，３の反放電空間側に設置されている冷却手段１３，１４の水圧変動によってセラミック誘電体２，３が変形し、セラミック誘電体２，３の間隔にアンバランスが生じオゾン発生効率が低下する場合があった。このため、放電空間をあまり大きくすることができなかった。
【０００７】
さらにまた、一般にオゾン発生装置ではその抵抗による発熱によって陽極４やセラミック誘電体２，３や原料ガスの温度が上昇しオゾン発生効率が低下する場合がある。このため、従来例の構成にはセラミック誘電体２，３の反放電空間側に冷却手段１３，１４を備えているが、陽極４はセラミック誘電体２，３と点接触であるため、冷却手段１３，１４による陽極４の冷却効果はほとんどない。このため陽極４の温度が上昇しオゾン発生効率が低下する場合があった。
【０００８】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、オゾン発生効率が良好なオゾン発生装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための手段として本発明は、少なくとも一対の電極間に放電空間が形成され、この一対の電極の少なくとも一方の電極の放電空間側にセラミックの誘電体層が配置され、前記放電空間に原料ガスを供給して前記放電空間に無声放電を発生させることによりオゾンガスを生成するオゾン発生装置において、前記一対の電極が陰極であり、該陰極にはそれぞれ前記放電空間側にセラミックの誘電体層が配置され、該誘電体層間には陽極が配置され、この一対の陰極の間に陽極が配置され、前記放電空間内の無声放電が発生する部位に前記原料ガスを導くとともに前記放電空間内におけるガスの流れを均一化するための、前記放電空間内を流れるガスの流れ方向の向きに沿った壁面を有する仕切り壁を設け、前記仕切り壁が絶縁体からなり、前記仕切り壁を前記陽極のガス流れ方向の長さよりも短くしたことを特徴とするオゾン発生装置である。（請求項１）
【００１１】
ここで、前記絶縁体としては、前記誘電体層と同じ材質であるものが好適であり、またフッ素系樹脂であるものも好適である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１から図２０に本発明に関する実施の形態および参考図を示す。図１は本発明の第１実施形態を示すオゾン発生装置の図であり、（ａ）はその断面図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。
【００２１】
図１に示す第１実施形態に係わるオゾン発生装置は、一対の板状のフレーム１０８，１０９と、それらに取り付けられたセラミックからなる一対の誘電体層１０２，１０３と、この誘電体層１０２，１０３間に配置された陽極１０４とを備えている。上記フレーム１０８，１０９は互いに対向して配置され、その周辺部には誘電体層１０２，１０３を囲むようにスペーサ１０５が介在されて一対の誘電体層１０２，１０３が互いに所定の間隔を保つように保持されている。この一対の誘電体層１０２，１０３に挟まれた空間は無声放電が発生する放電空間１１２であり、上記フレーム１０８には、原料ガスを放電空間１１２に供給する原料ガス入口１０６及び発生したオゾンガスの取り出し口であるオゾンガス出口１０７が設置されている。また、誘電体層１０２，１０３の反放電空間側に陰極である冷却手段１１３，１１４が設置されており、その内部には冷却水が流れている。
【００２２】
上記陽極１０４と陰極である冷却水とには電源１１が接続されている。この陽極１０４は、図１の（ｂ）に示すような従来例のエキスパンドメタルと同様な網目状電極であり、その表裏両面に先端が尖った多数の突起が形成され、この突起先端部４１，４２が上記両側の誘電体層１０２，１０３の表面に接触するように設けられている。また、この陽極１０４には多数の貫通穴４００が構成されており、原料ガスが自由に通過できるようになっている。さらに、誘電体層１０２，１０３間には、誘電体層１０２，１０３に上下を接し、かつ陽極１０４を貫通した仕切壁１１５が設置されており、図１の（ｂ）に示すように、陽極１０４のガス流れ方向長さより短くし、ガス流れの幅方向に複数、ほぼ等間隔に設けられている。なお、図１の（ｂ）では貫通穴４００は陽極１０４の一部にしか図示していないが、実際にはその全面にわたっている。
【００２３】
上記構成において、陽極１０４と陰極である冷却水との間に電圧を印加すると、まず陽極１０４の先端とそれと対向した誘電体層１０２又は１０３の近接部に予備電離が発生して放電が開始する。この放電の開始によりその周辺の電子密度が増加し、その周辺の放電空間１１２に放電が広がっていき放電空間１１２を流れる原料ガスがオゾン化される。
【００２４】
第１実施形態によれば、仕切壁１１５がスペーサの役割をするため、誘電体層１０２，１０３の間隔を一定に保つことが容易である。また放電空間内のガス圧変動や冷却手段１１３、１１４の水圧変動による誘電体層１０２，１０３の変形を防止できる。さらに、陽極１０４の寸法精度、フレーム１０８、１０９とスペーサ１０５の寸法精度及び組み立て精度が悪い場合には、陽極１０４の貫通穴４００の大きさが不均一となり、大きい穴に原料ガス流れが集中する場合があるが、仕切壁１１５を設置し流れを規制することによって、貫通穴４００の穴の大きなものに原料ガスが集中することを防止でき、全体として原料ガス流れの均一性が増し、それらの結果オゾンの発生効率を向上することができる。
【００２５】
なお、仕切壁１１５が陽極１０４を貫通した場合を例に説明したが、仕切壁１１５は、仕切壁１１５で区切られた空間の一方の原料ガスが他の空間へ移動しなければ陽極１０４を貫通させてなくてもよい。また、仕切壁１１５の材質は原料ガスの流れを規制することができるものであれば何であってもかまわないが、金属であれば電解集中の問題が生じるため誘電体層１０２，１０３と同じ材質であることが好ましい。さらに、フッ素系樹脂例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）やＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとペルフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体）等の対オゾン性のよい絶縁体であれば、仕切壁１１５を介して誘電体層１０２，１０３と陽極１０４との間が放電を伴わない通電状態とならず通電ロスがないため望ましい。
【００２６】
また、図１の（ｂ）に示すように、仕切壁１１５は陽極１０４のガス流れ方向長さより短くしているが、これは、陽極１０４と同じ長さとすると、陽極１０４を分割してしまうこととなり配線が難しくなるとともに、原料ガス入口１０６に近づきすぎると、原料ガスが原料ガス入口１０６に近い仕切壁１１５で仕切られた空間に流れやすくなるため、これを防止するためである。このため、陽極１０４を分割せず、原料ガス入口１０６から適当な距離を離して仕切壁１１５を設置することが望ましい。
【００２７】
さらに、図１では、原料ガス入口１０６及びオゾンガス出口１０７をフレーム１０８に設置しているが、原料ガス入口１０６、オゾンガス出口１０７が放電空間１１２を挟んだ両側に配置されていればフレーム１０９側又はスペーサ１０５に設置してもよい。
【００２８】
図２は本発明の参考図を示すオゾン発生装置の図であり、（ａ）はその断面図であり、（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。
【００２９】
図２に示すオゾン発生装置は、一対の円盤状のフレーム２０８，２０９と、それらに取り付けられたセラミックからなる誘電体層２０２，２０３と、この誘電体層２０２，２０３間に配置された陽極２０４とを備えている。上記フレーム２０８，２０９は互いに対向して配置され、その周辺部には誘電体層２０２，２０３を囲むようにスペーサ２０５が介在されて一対の誘電体層２０２，２０３が互いに所定の間隔を保つように保持されている。この一対の誘電体層２０２，２０３に挟まれた空間は無声放電が発生する放電空間２１２であり、上記スペーサ２０５には、図２の（ｂ）に示すように、原料ガスを放電空間２１２に供給する原料ガス入口２０６が８ヶ所等間隔に設置されている。また、誘電体層２０２，２０３の反放電空間側に冷却手段２１３，２１４が設置されており、その内部には陰極である冷却水が流れている。
【００３０】
上記陽極２０４と陰極である冷却水とには電源１１が接続されている。この陽極２０４は図２の（ｂ）に示すような従来例のエキスパンドメタルと同様な網目状電極であり、表裏両面に先端が尖った多数の突起が形成され、この突起先端部４１，４２が上記両側の誘電体層２０２，２０３の表面に接触するように設けられている。また、この陽極２０４には多数の貫通穴４００が構成されており、原料ガスが自由に通過できるようになっている。さらに、陽極２０４、誘電体層２０２，２０３及びフレーム２０８，２０９は、図２の（ｂ）に示すように円形であり、フレーム２０８の中心部には発生したオゾンガスの取り出し口であるオゾンガス出口２０７が設置されている。このため、原料ガスは、オゾン発生装置１の周辺部から原料ガス入口２０６により供給され、オゾン発生装置の中心部からオゾンガス出口２０７により取り出される。なお、図２の（ｂ）では貫通穴４００は陽極２０４の一部にしか図示していないが、実際にはその全面にわたっている。
【００３１】
上記構成において、陽極２０４と陰極である冷却水との間に電圧を印加すると、まず陽極２０４の先端とそれと対向した誘電体層２０２又は２０３の近接部に予備電離が発生して放電が開始する。この放電の開始によりその周辺の電子密度が増加し、その周辺の放電空間２１２に放電が広がっていき放電空間２１２を流れる原料ガスがオゾン化される。
【００３２】
第２実施形態によれば、放電空間２１２を円形にしたことで長方形の場合よりもフレーム２０８、２０９やスペーサ２０５が製作しやすくなり、誘電体２０２，２０３の間隔を一定に保つことが容易となる。また、放電空間２１２が長方形の場合は、ガス流れ方向の両側にスペーサ２０５があるため、スペーサ２０５付近の流れと中心部の流れとの間に速度差が生じ、ガス流れ方向に凸な速度分布ができるが、放電空間２１２を円形にした場合は、ガス流れ方向にスペーサ２０５がないためこれによる速度分布ができずガス流れが均一化する。さらに、オゾン発生装置の周辺部のスペーサ２０５に設置した原料ガス入口２０６から供給し、放電空間２１２の中心部のオゾンガス出口２０７から取り出すことで、原料ガス入口２０６と陽極２０４及び陽極２０４とオゾンガス出口２０７との距離関係が同じとなり、各原料ガス入口２０６ごとの生産性が均一化される。それらの結果オゾンの発生効率を向上することができる。
【００３３】
ここで、原料ガス入口２０６は、一定間隔をおいて設ければ、原料ガスの流れが均一となりやすいため好ましい。また、第２実施形態における原料ガス入口２０６は８ヶ所であるが、上記により均一な原料ガス流れとなればこれに限らず、オゾン発生装置の大きさや原料ガスの量等によって適正な数を選べばよい。さらに、原料ガス入口２０６の断面上のガス流速分布及び各入口の流速を一定にすることが望ましい。
【００３４】
図３は本発明の参考図を示すオゾン発生装置の図であり、（ａ）はその断面図であり、（ｂ）はそのＣ−Ｃ断面図である。
【００３５】
図３に示すオゾン発生装置は、陽極３０４の構造を除き、図１と同一な構成である。この陽極３０４の両面には、放電空間３１２に供給される原料ガス流れと直角な方向に帯状の突起３１０を誘電体層１０２，１０３に対向して設けており、陽極３０４は誘電体層１０２，１０３に接していない。
【００３６】
上記構成において、陽極３０４と陰極である冷却水との間に電圧を印加すると、まず陽極３０４に設置した突起３１０の先端とそれと対向した誘電体層１０２又は１０３の近接部に予備電離が発生し放電が開始する。この放電の開始によりその周辺の電子密度が増加し、その周辺の放電空間３１２に放電が広がっていき放電空間３１２を流れる原料ガスがオゾン化される。このとき原料ガスは突起３１０の先端部の誘電体層１０２，１０３との間の放電が集中しやすい部分を必ず通過する。また、陽極３０４と誘電体層１０２，１０３とが接触していないため、放電のない通電が全くない。したがって、投入電力のすべてのエネルギーが放電に寄与することとなるとともに、原料ガスが放電の集中しやすい部分を必ず通過するためオゾンの発生効率が優れている。
【００３７】
なお、陽極３０４と誘電体層１０２，１０３との構成は図３に示すものに限らず、図４のように、突起４１０が陽極４０４ではなく誘電体層４０２，４０３に設置させ、原料ガスを放電空間４１２に供給する構造としてもよい。
【００３８】
また、図３の陽極３０４及び誘電体層１０２，１０３、フレーム１０８，１０９の形も長方形に限らず、図５に示すように、図２と同様に円形でもよい。この場合、陽極５０４、誘電体層２０２，５０３、フレーム２０８，５０９は円盤状で、陽極５０４の両面には、誘電体層２０２，５０３の間の無声放電の発生する放電空間５１２に供給される原料ガス流れに直角な方向、つまり図５の（ｂ）に示すように、陽極５０４の中心を中心とする同心円状に突起５１０を誘電体２０２，５０３に対向して設けている。そして、原料ガスは原料ガス入口２０６から供給され、オゾンガス出口２０７，５０７から取り出すようになっている。このような構成によれば、第３実施形態で得られる効果に加え、第２実施形態で得られるガス流れの均一化を図ることができる。
【００３９】
さらに、図６に示すような構成でもよい。この場合、直径の異なる円筒型のフレーム６０８，６０９が、原料ガス入口６０６とオゾンガス出口６０７とが設けられたスペーサ６０５を介して二重管状に配置されており、対向するフレーム６０８の内表面及びフレーム６０９の外表面とのそれぞれに誘電体層６０２，６０３が設置され、この誘電体層６０２，６０３の間に形成された放電空間６１２の中に円筒型の陽極６０４が配置され、この誘電体層６０２，６０３の反放電空間側に陰極である冷却水が流れる冷却手段６１３，６１４が設置されている。そして、この陽極６０４の両面に突起６１０が原料ガス流れと直角な方向に帯状に設置されている。このような構成によれば、第３実施形態で得られる効果に加え、省スペース化が図られる。
【００４０】
図７は本発明の参考図を示すオゾン発生装置の図であり、（ａ）はその断面図であり、（ｂ）はそのＥ−Ｅ断面図である。
【００４１】
図７に示すオゾン発生装置は、陽極７０４の構造及びその配置以外は図３に示す第３実施形態と同一な構成である。この陽極７０４の誘電体層１０２に対向する面のみに、放電空間７１２に供給される原料ガス流れと直角な方向に帯状の突起７１０を設けている。また、陽極７０４は誘電体層１０３に密着している。
【００４２】
この構成によれば、オゾン発生装置の薄型化が図れ、また、陽極７０４は誘電体層１０３を介して冷却手段１１３に面接触しているため、陽極７０４の冷却が効率的にできる。
【００４３】
なお、陽極７０４と誘電体層１０２，１０３の構成は図７に限らず図８に示すように、突起８１０を誘電体層１０２に設置し、突起のない平板状の陽極８０４を誘電体層１０３に密着させ、放電空間８１２に原料ガスを供給するように構成してとしても、図７と同様な効果が得られる。
【００４４】
また、陽極７０４及び誘電体層１０２，１０３、フレーム１０８，１０９の形も図７のように長方形に限らず、図９のように、陽極９０４の構造及びその配置以外は図２の第２実施形態と同様に円形としてもよい。この場合、陽極９０４は図５に示される陽極５０４と同様な構成であるが、その誘電体層２０２に対向する面のみに、放電空間９１２に供給される原料ガス流れの直角な方向に帯状の突起９１０を設けている。そして、陽極９０４は誘電体層２０３に密着している。この構成によれば図７で得られる効果に加え、図２又は図５で得られる、ガス流れの均一化が図れる。
【００４５】
さらに、図１０のように、陽極１００４の構造とその配置以外を図６と同様にしてもよい。すなわち、誘電体層６０２，６０３の間に、突起１０１０を誘電体層６０３に面する側だけに設けられた円筒型の陽極１００４を、誘電体層６０２に密着して配置し、放電空間１０１２に原料ガスを供給する構成としてもよい。この構成によれば図７で得られる効果に加え、省スペース化が図られる。
【００４６】
なお、図示しないが、図９又は図１０では、陽極９０４又は陽極１００４に突起９１０又は突起１０１０が設置されているが、図８で示すように誘電体層に突起を設ける形態でもよい。つまり、図９では誘電体層２０２側に突起９１０を、図１０では誘電体層６０３側に突起１０１０を設置させても、図９又は図１０と同様な効果が得られる。
【００４７】
ここで、図３から図１０において、突起は、原料ガス流れと直角な方向で直線的な帯状に設けているが、原料ガス流れの幅方向であれば必ずしも原料ガス流れに直角ではなく角度をもたせて配置してもさしつかえない。また、直線状に限らず曲線状でもよい。さらに突起の断面形状は山型、半円型、長方形型などであってもよい。さらに、その材質は、金属などの導電体、陽極と同じ材質、誘電体層と同じ材質等であってもよい。
【００４８】
図１１は本発明の参考図を示すオゾン発生装置の図であり、（ａ）はその断面図であり、（ｂ）はそのＧ−Ｇ断面図である。
【００４９】
図１１に示すオゾン発生装置は、一対の板状のフレーム１１０８，１１０９と、フレーム１１０８に取り付けたセラミックからなる誘電体層１１０２と、この誘電体層１１０２と対向するようにフレーム１１０９に配置された陽極１１０４とを備えている。上記フレーム１１０８，１１０９は互いに対向して配置され、その周辺部には誘電体層１１０２を囲むようにスペーサ１１０５が介在されて誘電体層１１０２と陽極１１０４とが互いに所定の間隔を保つように保持されている。この誘電体層１１０２と陽極１１０４とに挟まれた空間は無声放電が発生する放電空間１１１２であり、図１１の（ｂ）に示すように、上記フレーム１１０８及び誘電体層１１０２には、原料ガスを放電空間１１１２に供給する原料ガス入口１１０６がその全面に多数設置されており、スペーサ１１０５には発生したオゾンガスの取り出し口であるオゾンガス出口１１０７が設置されている。また、フレーム１１０８，１１０９には冷却手段１１１３，１１１４が設置されており、冷却手段１１１３の内部には陰極である冷却水が流れている。
【００５０】
上記陽極１１０４と陰極である冷却水とには電源１１が接続されている。上記構成において陽極１１０４と陰極である冷却水との間に電圧を印加すると、まず、誘電体層１１０２に設置した原料ガス入口１１０６の貫通穴の周辺とそれと対向した陽極１１０４の近接部に予備電離が発生し放電が開始する。この放電の開始によりその周辺の電子密度が増加し、その周辺の放電空間１１１２に放電が広がっていき放電空間１１１２を流れる原料ガスがオゾン化される。このとき原料ガスは原料ガス入口１１０６の貫通穴の周辺の放電が集中しやすい部分を必ず通過する。また、陽極１１０４と誘電体層１１０２とが接触していないため放電のない通電が全くない。したがって投入電力のすべてのエネルギーが放電に寄与することとなるとともに、原料ガスが放電が集中しやすい部分を必ず通過するためオゾンの発生効率が優れている。さらに、第１実施形態および図２〜図１０の陽極、誘電体層の構造に比べ、貫通穴をあけるだけなので加工が簡単であり、放電空間１１１２を構成している誘電体層１１０２及び陽極１１０４は平面であるので、この間隔を保ちやすい。
【００５１】
なお、原料ガス入口１１０６はフレーム１１０８及び誘電体層１１０２に設置されているが、原料ガス入口１１０６を陽極１１０４及びフレーム１１０９側に設置してもよい。
【００５２】
また、図１１に限らず、図１２のように、図１１と同じフレーム１１０８及び誘電体層１１０２とそれらに設置された原料ガス入口１１０６を備え、オゾンガス出口１２０７を陽極１２０４と、冷却手段１２１４を備えたフレーム１２０９側に設置し、放電空間１２１２に原料ガスを供給する構成でもよい。但し、この場合は、原料ガス入口１１０６、オゾンガス出口１２０７の位置が重なっていると、原料ガス入口１１０６から供給された原料ガスが、無声放電が発生しやすい原料ガス入口１１０６、オゾンガス出口１２０７の周辺部分を通過せずそのままオゾンガス出口１２０７から取り出されることになるため、図１２の（ａ）に示すようにその位置は重ならないようにずらす必要がある。
【００５３】
この構成によれば、図１１で得られる効果に加え、原料ガス入口１１０６、オゾンガス出口１２０７の周辺の無声放電が集中しやすい部分が２ヶ所となるので、より確実にオゾン化ができる。
【００５４】
図１３は本発明の参考図を示すオゾン発生装置の図であり、（ａ）はその断面図であり、（ｂ）はその側面図、（ｃ）はそのＩ−Ｉ断面図である。
【００５５】
図１３に示されるオゾン発生装置は、円筒型のフレーム１３０８と、その外表面に配置されたセラミックからなる誘電体層１３０２と、その外方にスペーサ１３０５を介して取り付けられた円筒形の陽極１３０４とを備えている。そして、円筒型のフレーム１３０８の内部には、その内面に接するようにスパイラル状の冷却手段１３１３が設けられている。さらに、円筒形のフレーム１３０８の上面にはオゾンガス排出口１３１９が設置されている。前記円筒形のフレーム１３０８と、誘電体層１３０２とには、図１３の（ｂ）に示すように、これらを貫通するオゾンガス出口１３０７が、フレーム１３０８と、誘電体層１３０２の全面に複数、図１３の（ｃ）に示すように、円周方向にほぼ等間隔に設置されている。そして、前記円筒型の陽極１３０４には、前記オゾンガス出口１３０７と重ならないようずらした位置に陽極１３０４を貫通する原料ガス入口１３０６が、円周方向にほぼ等間隔に複数個設置されている。これは、もし、原料ガス入口１３０６とオゾンガス出口１３０７との位置が重なっていれば、原料ガス入口１３０６から供給された原料ガスが、無声放電が発生しやすい原料ガス入口１３０６及びオゾンガス出口１３０７である貫通穴の周辺部分を通過せずそのままオゾンガス出口１３０７を通過し、充分にオゾン化しないまま、オゾンガス排出口１３１９から取り出されるためである。ここで陰極はフレーム１３０８である。
【００５６】
この構成では、原料ガスは原料ガス入口１３０６、オゾンガス出口１３０７の周辺の無声放電が集中しやすい部分を必ず通過する。また、陽極１３０４と誘電体層１３０２とが接触していないため、放電のない通電が全くない。したがって投入電力のすべてのエネルギーが放電に寄与することとなるとともに、原料ガスが放電が集中しやすい部分を必ず通過するためオゾンの発生効率が優れている。さらに、省スペース化が図れる。さらにまた、冷却手段１３１３をスパイラル状に設置しているため、製作がやりやすく、メンテナンス性にも優れている。
【００５７】
ここで陽極１３０４は図１４の参考図で示すような網目状電極である陽極１４０４であってもさしつかえない。この陽極１４０４は図１又は図２で示される図１又は図２の網目状電極と同様なものであり、図１、図２では平面状で使用されるのに対し、この場合はフレーム１４０８に巻付けて使用される。また、スペーサはなくてもよく、陽極１４０４と誘電体層１３０２は接触していてもよい。但しこの場合は、図１４の（ｂ）の側面図に示すようにオゾンガス出口１３０７の直上には陽極１４０４の貫通穴４００ではない部分がくるように、かつ図１４の（ｃ）のＪ−Ｊ断面図に示すように、オゾンガス出口１３０７と陽極１４０４が接触しないように設置する必要がある。これは、もし、オゾンガス出口１３０７の直上に陽極１４０４の貫通穴４００があれば、陽極１４０４の貫通穴４００から供給された原料ガスが、無声放電の発生しやすいオゾンガス出口１３０７の周辺部を通過せずそのままオゾンガス出口１３０７を通過してしまう可能性があるからである。
【００５８】
この構成では、誘電体層に設置したオゾンガス出口１３０７の周辺とそれに対向した陽極１４０４の近接部の放電が集中しやすい部分を、原料ガスが必ず通過するためオゾンの発生効率が優れている。また、図１３の形態のスペーサ１３１５に相当する部分が必要なくなり、製作しやすく、より安価でコンパクトなオゾン発生装置を提供できる。
【００５９】
図１５は本発明の参考図を示すオゾン発生装置の図であり、（ａ）はその断面図であり、（ｂ）はそのＫ−Ｋ断面図である。
【００６０】
図１５のオゾン発生装置は、一対の板状のフレーム１５０８，１５０９と、それらに取り付けたセラミックからなる誘電体層１５０２，１５０３と、この誘電体層１５０２，１５０３間に配置された陽極１５０４とを備えている。上記フレーム１５０８，１５０９は互いに対向して配置され、その周辺部には誘電体層を囲むようにスペーサ１１０５が介在されて誘電体層１５０２，１５０３とが互いに所定の間隔を保つように保持されている。この誘電体層１５０２，１５０３と陽極１５０４とに挟まれた空間は無声放電が発生する放電空間１５１２であり、上記フレーム１５０８，１５０９、誘電体層１５０２，１５０３には原料ガスを放電空間１５１２に供給する原料ガス入口１５０６が、図１５の（ｂ）に示すようにその全面に複数設置されている。上記スペーサ１５０５には発生したオゾンガスの取り出し口であるオゾンガス出口１１０７が設置されている。また、フレーム１５０８，１５０９の反放電空間側に冷却手段１５１３，１５１４が設置されておりその内部には陰極である冷却水が流れている。
【００６１】
上記陽極１５０４と陰極である冷却水とには電源１１が接続されている。上記構成において陽極１５０４と陰極である冷却水との間に電圧を印加すると、まず誘電体層１５０２，１５０３に設置した貫通穴である原料ガス入口１５０６の周辺とそれと対向した陽極１５０４の近接部に予備電離が発生し放電が開始する。この放電の開始によりその周辺の電子密度が増加し、その周辺の放電空間１５１２に放電が広がっていき放電空間１５１２を流れる原料ガスがオゾン化される。
【００６２】
この構成によれば、原料ガスは原料ガス入口１５０６の貫通穴の周辺の放電が集中しやすい部分を必ず通過する。また陽極１５０４と誘電体層１５０２，１５０３とが接触していないため放電のない通電が全くない。したがって投入電力のすべてのエネルギーが放電に寄与することとなるとともに、原料ガスが放電が集中しやすい原料ガス入口１５０６の貫通穴の周辺部分を必ず通過するためオゾンの発生効率が優れている。さらに、原料ガス入口１５０６の総面積を大きくとれるので大容量の発生の向いている。
【００６３】
また、図１６に示す参考図のように、図１と同じフレーム１０８，１０９、誘電体層１０２，１０３、冷却手段１１３，１１４を備え、陽極１６０４とスペーサ１６０５との間にシール材１６１７を配置し、陽極１６０４の表裏両面に面する放電空間を分離し、原料ガス入口１６０６をスペーサ１６０５の誘電体層１０２に面した放電空間１６１２側へ及びオゾンガス出口１６０７をスペーサ１６０５の誘電体層１０３に面した放電空間１６１２側に別々に設け、誘電体層１０２に面した放電空間１６１２側に設けた原料ガス入口１６０６から原料ガスを供給し、陽極１６０４に設けた原料ガス通路１６１６を通過させ、誘電体層１０３に面した放電空間１６１６側に設けたオゾンガス出口１６０７から取り出すようにしてもよい。
【００６４】
この構成であれば、陽極１６０４にのみ貫通穴である原料ガス通路１６１６を設けるだけでよいので、製作がやりやすく、原料ガスが誘電体層１０２に面した放電空間１６１２側と、誘電体層１０３に面した放電空間１６１２側とで２回にわたって放電が発生しやすい原料ガス通路１６１６の周辺部分を通過するので確実にオゾン化ができる。
【００６５】
さらに、図１７に示す参考図のように、冷却手段１７１３を備えるフレーム１７０８及び誘電体層１７０２に原料ガス入口１７０６を、冷却手段１７１４を備えるフレーム１７０９及び誘電体層１７０３にオゾンガス出口１７０７を、図１６に示す図１６と同様に陽極１６０４に原料ガス通路１６１６を、図１７の（ｂ）のようにそれぞれの全面に多数の貫通穴として設けた構成でもよい。但し、この場合は、図１７の（ａ）のように、それぞれの貫通穴の位置をずらし重ならないように配置し、原料ガスを通過させる必要がある。これは、それぞれの貫通穴が重なった位置にあった場合、原料ガス入口１７０６から誘電体層１７０２に面する放電空間１７１２へ供給された原料ガスが、原料ガス入口１７０６周辺及び原料ガス通路１６１６の周辺及びオゾンガス出口１７０７の周辺の放電が発生しやすい部分を通過せずそのまま原料ガス入口１７０６から原料ガス通路１６１６を通過し、そして、充分オゾン化しないまま誘電体層１７０３に面する放電空間１７１２よりオゾンガス出口１７０７から取り出されることとなるためである。
【００６６】
この構成であれば、原料ガス入口１７０６、原料ガス通路１６１６、オゾンガス出口１７０７の周辺の放電が発生しやすい部分を、少なくとも３回通過するため、より確実にオゾン化が図れる。さらに、原料ガス及びオゾンガスの通路の総面積を大きくとれるので大容量の発生の向いている。
【００６７】
図１８は本発明の参考図を示すオゾン発生装置の断面図である。
【００６８】
図１８に示すオゾン発生装置１は、図１５の形態を円筒状にしたものであり、フレーム１８０８，１８０９と、誘電体層１８０２，１８０３とは直径の異なる円筒型で、スペーサ１８０５を介して二重管状となっており、この誘電体層１８０２，１８０３と陽極１８０４とに挟まれた空間は無声放電が発生する放電空間１８１２であり、誘電体層１８０２，１８０３の間に円筒型の陽極１８０４を備えている。また、フレーム１８０８，１８０９と、誘電体層１８０２，１８０３とには、原料ガス入口１８０６である貫通穴が設置されており、前記スペーサ１８０５にはオゾンガス出口１８０７が設置されている。さらに、フレーム１８０８，１８０９には冷却手段１８１３，１８１４が設置されておりその内部には冷却水が流れている。さらにまた、フレーム１８０８の上部端面には原料ガス供給口１８１８が設置されている。
【００６９】
上記陽極１８０４と冷却手段１８１３，１９１４の内部を流れる陰極である冷却水とには電源１１が接続されており、図１５に示す第１５実施形態と同様に無声放電が発生し、原料ガスがオゾン化される。このとき、原料ガスは原料ガス入口１８０６周辺の放電が集中しやすい部分を必ず通過する。また陽極１８０４と誘電体層１８０２，１８０３とが接触していないため放電のない通電が全くない。この構成であれば第１５実施形態で得られる効果に加え、省スペース化が図れる。
【００７０】
なお、図１９に示す形態のような構成でもよい。図１９の形態は、図１６に示す形態を円筒状にしたものであり、フレーム６０８，６０９と、誘電体層６０２，６０３と、冷却手段６１３，６１４は図６と同じ構成である。フレーム６０８とフレーム６０９は直径の異なる円筒型で、スペーサ１９０５を介して二重管状となっており、対向する表面にはそれぞれ誘電体層６０２，６０３が備えられている。また、誘電体層６０２，６０３の間には陽極１９０４が備えられており、陽極１９０４とスペーサ１９０５の間には、陽極１９０４の内外面に面した放電空間を誘電体層６０２側放電空間１９１２と誘電体層６０３側放電空間１９１２に分割するシール部材１９１７が備わっている。この構成であれば図１６の形態で得られる効果に加え、省スペース化が図れる。
【００７１】
また、図２０に示す参考図のような構成でもよい。図２０の形態は、図１７に示す形態を円筒状にしたものであり、フレーム２００８とフレーム２００９とは直径の異なる円筒型で、スペーサ２００５を介して二重管状となっており、対向する表面にはそれぞれ誘電体層２００２，２００３が備えられている。また、誘電体層２００２，２００３の間には陽極２００４が備えられており、陽極２００４とスペーサ２００５の間には、陽極２００４の内外面に面した放電空間を誘電体層２００２側放電空間２０１２と誘電体層２００３側放電空間２０１２に分割するシール部材２０１７が備わっている。そして、フレーム２００８及び誘電体層２００２にはオゾンガス出口２００７、フレーム２００９及び誘電体層２００３には原料ガス入口２００６、陽極２００４には原料ガス通路２０１６がそれぞれその全面に多数の貫通穴として設置されており、それぞれの貫通穴の位置が重ならないようにずらして配置している。この構成であれば図１７の形態で得られる効果に加え、省スペース化が図れる。
【００７２】
以上の形態では、一つのオゾン発生装置について説明したが、これらは各形態の装置を複数備えた装置としてもよい。
【００７３】
また、陽極に対する陰極は冷却手段を流れる冷却水又はフレームに相当するが、公知のように、誘電体層の反放電側に設置される金属板やフレームや冷却水等を陰極としてもよい。
【００７４】
さらに、冷却手段については水冷に限らず空冷でもよい。又、その構造もジャケット方式やチューブ方式などいかなる方法でもよい。但し、フレームとそれに接した陽極又は誘電体を貫通する貫通穴を設置している場合は、当然のことながら、フレームと陽極又は誘電体に設置している原料ガス入口又はオゾンガス出口である貫通穴を流れる原料ガス又はオゾンガスの通過を妨げないように設置する必要がある。
【００７５】
さらにまた、図２、図５、図９の形態を除く形態では、それぞれの原料ガス入口とオゾンガス出口の位置は逆でもよい。すなわち、原料ガス入口をオゾンガス出口として、オゾンガス出口を原料ガス入口としてもなんら問題ない。
【００７６】
【発明の効果】
以上のように本発明は、放電空間内の無声放電が発生する部位に前記原料ガスを導くとともに、前記放電空間内におけるガスの流れを均一化するガス流規制手段としての仕切壁を設けたことによって、オゾン発生効率を向上する効果がある。また、仕切壁がスペーサの役割をするため誘電体層の間隔を一定に保つことが容易である。また、放電空間内のガス圧変動や変動やセラミック誘電体層の反放電空間側に設置されている冷却手段の水圧変動で誘電体層が変形を防止できる。さらに仕切壁により流れを規制してやることで無声放電が発生しやすい陽極と誘電体層とが接近している部分ではなくそれ以外の貫通穴に原料ガスが集中することを防止でき、その結果オゾンの発生効率を向上することができる。さらに、上記仕切壁の材質を絶縁体としてあるので、電解集中や放電をともなわない通電が生じない。そして、一対の電極が陰極であり、該陰極にはそれぞれ前記放電空間側にセラミックの誘電体層が配置され、該誘電体層間には陽極が配置されているので陽極の表裏両面を使用しオゾンを発生することができるためより大容量のオゾンを生成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態を示すオゾン発生装置の図であり、（ａ）はその断面図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。
【図２】  本発明の参考の形態を示すオゾン発生装置の図であり、（ａ）はその断面図であり、（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。
【図３】  本発明の参考の形態を示すオゾン発生装置の図であり、（ａ）はその断面図であり、（ｂ）はそのＣ−Ｃ断面図である。
【図４】  本発明の参考の形態を示すオゾン発生装置の断面図である。
【図５】  本発明の参考の形態を示すオゾン発生装置の図であり、（ａ）はその断面図であり、（ｂ）はそのＤ−Ｄ断面図である。
【図６】  本発明の参考の形態を示すオゾン発生装置の断面図である。
【図７】  本発明の参考の形態を示すオゾン発生装置の図であり、（ａ）はその断面図であり、（ｂ）はそのＥ−Ｅ断面図である。
【図８】  本発明の参考の形態を示すオゾン発生装置の断面図である。
【図９】  本発明の参考の形態を示すオゾン発生装置の図であり、（ａ）はその断面図であり、（ｂ）はそのＦ−Ｆ断面図である。
【図１０】  本発明の参考の形態を示すオゾン発生装置の断面図である。
【図１１】  本発明の参考の実施形態を示すオゾン発生装置の図であり、（ａ）はその断面図であり、（ｂ）はそのＧ−Ｇ断面図である。
【図１２】  本発明の参考の形態を示すオゾン発生装置の図であり、（ａ）はその断面図であり、（ｂ）はそのＨ−Ｈ断面図である。
【図１３】  本発明の参考の形態を示すオゾン発生装置の図であり、（ａ）はその断面図あり、（ｂ）はその側面図であり、（ｃ）はそのＩ−Ｉ断面図である。
【図１４】  本発明の参考の形態を示すオゾン発生装置の図であり、（ａ）はその断面図あり、（ｂ）はその側面図であり、（ｃ）はそのＪ−Ｊ断面図である。
【図１５】  本発明の参考の形態を示すオゾン発生装置の図であり、（ａ）はその断面図であり、（ｂ）はそのＫ−Ｋ断面図である。
【図１６】  本発明の参考の形態を示すオゾン発生装置の図であり、（ａ）は断面図であり、（ｂ）はそのＬ−Ｌ断面図である。
【図１７】  本発明の参考の形態を示すオゾン発生装置の図であり、（ａ）はその断面図であり、（ｂ）はそのＭ−Ｍ断面図である。
【図１８】  本発明の参考の形態を示すオゾン発生装置の断面図である。
【図１９】  本発明の参考の形態を示すオゾン発生装置の断面図である。
【図２０】  本発明の参考の実施形態を示すオゾン発生装置の断面図である。
【図２１】  従来例のオゾン発生装置の断面図である。
【図２２】  従来例のオゾン発生装置で使用される陽極の部分切り欠き平面図である。
【図２３】  図２２のＮ−Ｎ断面図である。
【符号の説明】
１：オゾン発生装置                  １１：電源
１０２，１０３：誘電体層            １０４：陽極
１０５：スペーサ                    １０６：原料ガス入口
１０７：オゾンガス出口              １０８，１０９：フレーム
１１２：放電空間                    １１３，１１４：冷却手段
１１５：仕切壁                      ４１，４２：突起先端部
【図１】
0003839179.tif 000002
【図２】
0003839179.tif 000003
【図３】
0003839179.tif 000004
【図４】
0003839179.tif 000005
【図５】
0003839179.tif 000006
【図６】
0003839179.tif 000007
【図７】
0003839179.tif 000008
【図８】
0003839179.tif 000009
【図９】
0003839179.tif 000010
【図１０】
0003839179.tif 000011
【図１１】
0003839179.tif 000012
【図１２】
0003839179.tif 000013
【図１３】
0003839179.tif 000014
【図１４】
0003839179.tif 000015
【図１５】
0003839179.tif 000016
【図１６】
0003839179.tif 000017
【図１７】
0003839179.tif 000018
【図１８】
0003839179.tif 000019
【図１９】
0003839179.tif 000020
【図２０】
0003839179.tif 000021
【図２１】
0003839179.tif 000022
【図２２】
0003839179.tif 000023
【図２３】
0003839179.tif 000024