(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板電極を上下多段に積層すると共に、これら各平板電極間にオゾンを生成すべく放電ギャップを区画形成し、最上下に位置する平板電極に、それぞれ原料ガス入口又はオゾン出口を形成すると共に、この最上下平板電極間に位置する各平板電極に、上記放電ギャップ間をそれぞれ連通すべく連通孔を穿孔して反応器を構成し、この反応器の上記原料ガス入口及びオゾン出口にそれぞれ原料ガス供給管及びオゾン取出管を接続してなることを特徴とするオゾン生成装置。
【請求項２】
請求項１記載の反応容器を密閉容器内に収容し、この密閉容器に原料ガスを供給する原料ガス供給管を接続すると共に、上記反応器のオゾン出口にオゾンを取り出すオゾン取出管を密閉容器を貫通させて接続してなることを特徴とするオゾン生成装置。
【請求項３】
上記反応容器の放電ギャップを区画形成すべく、各平板電極間に額縁状のセラミック製スペーサを介在させると共に、このスペーサと平板電極同士を２００℃以下の低温焼成型の無機接着剤で接合したことを特徴とする請求項１又は２に記載のオゾン生成装置。
【請求項４】
上記各平板電極に、冷却水を流すための冷却水路又は冷却風を流すための冷却風路を形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のオゾン生成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は脱臭・殺菌作用などを有するオゾンを発生するオゾン生成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
強力な酸化力を有し、脱臭・殺菌剤等として用いられるオゾンは、一般に無声放電を利用して生成されており、そのための装置も種々提案されているが、本発明者らはこのオゾンを生成する装置の一つとして先に図４に示すような構造のオゾン生成装置を提案している（特願平５−６５４９４号）。
【０００３】
図示するように、このオゾン発生装置は、誘電体膜６を備えた平板状の電極１を複数枚上下多段に積層すると共に、これら電極１間にそれぞれ額縁状のスペーサ２を介して放電ギャップ３を区画形成した積層型の反応器４を備えて構成されている。そして、この反応器４を構成する各平板電極１に高電圧線Ｖとアース線Ａを交互に接続してアース電極と高電圧電極が対向するように形成した状態とした後、これに高電圧を印加して放電を行うと同時に、各放電ギャップ３にそれぞれ純酸素ガスあるいは空気等の酸素含有原料ガスを通過させることで原料ガスから酸素の同素体であるオゾンを連続的に生成するものである。尚、図中５は、放電による電極の加熱を防止すべく冷却水や冷却ガス等の冷媒を流すために、各平板電極１内に形成された冷媒流路である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような構造をしたオゾン生成装置では以下に示すような不都合点があった。
【０００５】
１．先ず、各放電ギャップ３がそれぞれ独立し、個々の放電ギャップ３を流路として原料ガスを流すようになっていることから、図示するように、それぞれの原料ガス入口８とオゾン出口９に原料ガスを供給する配管８ａと、オゾンを取り出す配管９ａとを放電ギャップ３と略同じ数だけ接続する必要があるため、多数の配管や継手の組み込み作業が必要となり、製造効率が良くなかった。しかも、これら配管８ａ、９ａ、特に、オゾンを取り出す側の配管９ａはオゾンに対する耐食性に優れたテフロン等の高価な樹脂製のものが数多く必要とされることから製造部品コストが高くなってしまうといった欠点があった。
【０００６】
２．また、従来のオゾン生成装置では反応器４自体が一応、ケーシング（図示せず）などで覆われているものの、基本的に大気中に開放された状態となっていることから、その周囲に空気中の水分が、平板電極１内を流れる冷却水等の冷媒によって冷却されてその反応器４表面に結露し、これによって電極１に印加している高電圧がリークしてしまうおそれがあった。
【０００７】
３．さらに、図示するように、この反応器４を構成する各放電ギャップ３は、これを区画形成すべく各電極１の外縁部に位置するガスケットなどのスペーサ２を上下押え板７，７とボルトナット７ａによって上下から圧縮することで気密性が保持されるようになっていることから、その間隔の大きさや幅を均一にするための寸法調整が困難であり、その調整作業には高度な熟練度を要するといった不都合があった。
【０００８】
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その主な目的は製造が容易で、しかも安価に得ることができる新規なオゾン生成装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために第一の発明は、平板電極を上下多段に積層すると共に、これら各平板電極間にオゾンを生成すべく放電ギャップを区画形成し、最上下に位置する平板電極に、それぞれ原料ガス入口又はオゾン出口を形成すると共に、この最上下平板電極間に位置する各平板電極に、上記放電ギャップ間をそれぞれ連通すべく連通孔を穿孔して反応器を構成し、この反応器の上記原料ガス入口及びオゾン出口にそれぞれ原料ガス供給管及びオゾン取出管を接続してなるものである。従って、反応器内の各放電ギャップ間が全て連通されて一つの流路を形成することとなるため、必要とする配管の数や継手の組み込み作業が少なくなって製造が容易となると共に、製造コストも安価に抑えることができる。
【００１０】
また、第二の発明では、この反応器自体を密閉容器に収容し、この密閉容器内に直接原料ガスを供給して原料ガスの流路として用いたことから、上述した効果に加えて、この原料ガスの露点を管理するだけで、反応器表面への結露が防止され、これによる高電圧のリーク等の不都合を未然に防止できる。
【００１１】
さらに、第三の発明では、上記反応容器の放電ギャップを区画形成するために、従来のガスケットに代えて、額縁状のセラミック製スペーサを用いたことから、従来のような圧縮による放電ギャップの寸法調整が不要となり、高精度の反応器を容易に得ることができ、さらにこのスペーサと平板電極同士を２００℃以下の低温焼成型の無機接着剤で接合したため、放電ギャップの気密性を容易確実に保持することができる。
【００１２】
また、第四の発明では、従来と同様に、各平板電極に、冷却水を流すための冷却水路又は冷却風を流すための冷却風路を形成することで、電極を直接冷却することができるため、発熱に伴うオゾン生成率の低下を未然に防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を実施する好適一形態を説明する。
【００１４】
図１は本発明に係るオゾン生成装置の一形態を示す構成図である。
【００１５】
まず、図中４は本発明装置を構成する反応器であり、この反応器４は平板電極１，１を複数枚上下多段に積層すると共に、これら各平板電極１，１間に、樹脂製ガスケットなどからなる額縁状のスペーサ２を介して放電ギャップ３が区画形成されている。また、この各平板電極１，１の表面には誘電体膜６が被覆形成されると共に、各平板電極１，１には交互にアース電線Ａと高電圧電線Ｖが接続されてアース電極と高電圧電極が交互に形成されており、このアース電極と高電圧電極間に高電圧を印加することで、放電ギャップ３内に放電が発生されるようになっている。
【００１６】
また、最上部に位置する平板電極１には、その側面から下面側にかけて連通された原料ガス入口８が穿孔されると共に、原料ガスを供給するための原料ガス供給管８ａが接続されており、この平板電極１の下面に位置する放電ギャップ３側に原料ガスを供給するように反応器４が構成される。一方、反応容器４の最下部に位置する平板電極１側にもその外側からその上面側にかけて連通されたオゾン出口９が穿孔されると共に、オゾンを取り出すためのオゾン取出管９ａが接続されており、この平板電極１の下面に位置する放電ギャップ３側のガスを反応器４外へ取り出すようになっている。さらに、これら最上下に位置する平板電極１，１間の各平板電極１，…には、これを上下に貫通するような連通孔１０が、各平板電極１の対角付近に交互にそれぞれ穿孔されており、各平板電極１，…の上下に位置する放電ギャップ３，３がこの連通孔１０によって上下に連通されている。
従って、原料ガス供給管８ａから原料ガス入口８側に供給された原料ガスは、滞留することなく、図示矢印に示すように各放電ギャップ３を蛇行するように下方に流れた後、最下部に位置する平板電極１に形成されたオゾン出口９を通過してオゾン取出管９ａから反応器４の外へ流れることになる。ここで、本発明装置に用いる原料ガスとしては、純酸素ガスや空気等のオゾンの原料となる酸素を含むものをいい、特に具体的に限定されるものではない。また、平板電極１の積層枚数も少なくとも３枚以上あれば本発明の効果が得られることから、３枚以上であればその数は勿論、大きさや形状、板厚等は特に限定されるものではない。さらに、この平板電極１を構成する材質も導電性を有するものであれば、特に限定されるものでもないが、例えば、鉄、銅、アルミニウム等の良導電体単体あるいはこれらの合金であれば、加工性やコスト的にも適している。
【００１７】
そして、このような状態で、上述したように各平板電極１，１間に高電圧を印加し、放電ギャップ３内に放電を発生させることで、これらの放電ギャップ３内を流れる原料ガスが徐々にオゾンに変換され、オゾン取出管９ａから取り出されることになる。
【００１８】
このように本発明は各平板電極１に連通孔１０を形成して隣り合う放電ギャップ３を連通させて、順次原料ガスを流すようにしたことから、原料ガスの流路の数を大幅に減少することができる。すなわち、本形態では原料ガスの流路が一つになるため、これに原料ガスを供給する原料ガス供給管８ａと、オゾンを取り出すオゾン取出管９ａの数がそれぞれ１本ずつで済むことになる。従って、従来のものに比較して構造がシンプルとなって装置全体の製造効率が上昇すると同時に、高価な配管を多数使用する必要が無くなって製造コストの低減も達成される。尚、図中７，７はこの反応器４を固定する押え板、５は放電に伴う平板電極１の加熱を防止するための冷却水や冷却ガスを流すための冷媒流路であり、これらの構造は特に従来のものと大きく異なるものではない。
【００１９】
次に、図２は本発明の第二の形態を示したものであり、放電ギャップ３を区画形成するためのスペーサ２の材質として硬質のセラミック材を用いると共に、このスペーサ２とその上下に位置する平板電極１，１同士を２００℃以下の低温焼成型の無機接着剤１２で接合したものである。すなわち、上述したように、従来の反応器ではスペーサとして樹脂系のガスケット等のような比較的可撓性を有する材料を用い、押え板７，７で圧縮することによってこのガスケットを潰し、その反発力によって放電ギャップ３の気密性を保つようしていたが、このような方法では、気密性と放電ギャップ３の間隔のバランスが難しいといった不都合があった。さらに、ＰＴＦＥ等の樹脂系ガスケットを使用した場合、放電によりガスケット自体が浸食されてしまうため、交換（メンテナンス）の頻度が多くなる。そこで、本形態ではスペーサ２として高耐久性、高硬度の特長を有するセラミック材を用いたことから、放電ギャップ３の寸法調整が不要となって高精度の反応器を容易に得ることができる上に、放電による劣化に伴うメンテナンス頻度を少なくすることができる。そして、このセラミック製スペーサと平板電極同士を２００℃以下の低温焼成型の無機接着剤１２で接合することにより、放電ギャップ３の気密性を容易確実に保持することができる。具体的には、上述したような低温焼成型の無機接着剤をペースト状にしてその接合部に塗布にした後、加熱することで、接着と共に、気密性を保持することが可能となる。
【００２０】
次に、図３は本発明の第三の形態を示したものである。図示するように本形態は、上述したような構成をした反応器４全体を密閉容器１１内に収容すると共に、この密閉容器１１の区画壁に原料ガスを供給する原料ガス供給管８ａを直接接続して、密閉容器１１内を原料ガスの通路として用いたものであり、これによって原料ガスの露点を管理するだけで、反応器４表面への結露が防止され、高電圧のリーク等の不都合を未然に防止できる。すなわち、従来の装置は、その反応器４が一応、ケーシングなどに収容されている場合があるものの、基本的に大気開放されて大気中に曝された状態となっているため、これを湿潤雰囲気などで使用した際に、その雰囲気中の水分が平板電極１内を流れる冷却水などの冷媒によって冷却されて平板電極１の表面に結露してしまい、この結露部分から電極に印加された高電圧がリークする虞があったが、本形態のように反応器４全体を密閉容器１１内に収容し、この密閉容器１１内に直接原料ガスを供給すれば、この原料ガスの露点を予め管理しさえしておけば、いかなる湿潤雰囲気下でも結露によるリークなどが発生せず、安全に使用することが可能となる。特に本形態では、平板電極１を冷却するための冷媒として、露点の低い冷媒、例えば、アンモニアやフロンなどのような露点の低い冷媒を用いた場合にはその効果が顕著に現れる。尚、通常、このようなオゾン生成装置に用いられる原料ガスはその露点が−５０℃以下のものが使用されていることから、通常の使用ではさらに原料ガスの露点を調整する必要等はない。しかもこのような構成とすることにより、反応器４内の気密性が低下して内部の高濃度オゾンが漏れだしたとしても、大気中に拡散することがなくなり、高い安全性を維持することも可能となる。
【００２１】
また、密閉容器の内圧と放電ギャップの内圧が同じになるため、放電ギャップの気密性が容易に保持できる。
【００２２】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、以下の如く優れた効果を発揮する。
【００２３】
１．先ず、反応器を構成する平板電極のうち最上下の平板電極に挟まれた電極に、それぞれ連通孔を形成したことから、必要とする配管及び継ぎ手の数を大幅に減少することが可能となる。従って、配管組立に要する時間が短縮されて製造効率が上昇すると共に、高価な配管の数を減って製造コストが大幅に低減される。
【００２４】
２．放電ギャップを区画形成するスペーサとしてセラミック製のものを用い、これを２００℃以下の低温焼成型の無機接着剤で平板電極側に接合したため、放電ギャップの寸法調整が容易となり、高精度高品質の反応器を容易に得ることができる。
【００２５】
３．反応器全体を密閉容器に入れ、この密閉容器内に直接原料ガスを流すように構成したことから、湿潤雰囲気下での使用においても密閉容器への結露による高電圧の短絡事故が未然に防止されると同時に、万が一反応器内の高濃度オゾンが漏れだしてもそのまま大気中に拡散することが無くなり、信頼性及び安全性が保証される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るオゾン生成装置の第一の形態を示す構成図である。
【図２】本発明に係るオゾン生成装置の第二の形態を示す構成図である。
【図３】本発明に係るオゾン生成装置の第三の形態を示す構成図である。
【図４】従来のオゾン生成装置の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
１  平板電極
２  スペーサ
３  放電ギャップ
４  反応器
５  冷媒流路
８  原料ガス入口
8a  原料ガス供給管
９  オゾン出口
9a  オゾン取出管
10  連通孔
11  密閉容器
【図１】
0003855287.tif 000002
【図２】
0003855287.tif 000003
【図３】
0003855287.tif 000004
【図４】
0003855287.tif 000005