JP2010248018A - オゾン発生電極および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来のオゾン発生装置の問題点を改善し、更に安定して効率よくオゾンを生成させることができるオゾン発生電極及び装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、筒状の筒壁部及びその両端部をそれぞれ閉塞させる一対の端壁部を有し、冷媒の入口及び出口が設けられた内側電極と、空間を介して対向するように前記内側電極の外側に配置された外側電極と、前記内側電極及び前記外側電極の対向した面の少なくとも一方に設けられた誘電体とを備え、前記内側電極が前記入口及び前記出口を通じて循環する冷媒によって内側から冷却されることを可能とされたオゾン発生電極であって、前記出口が、前記内側電極の内部のうち最も高い部位を含むように設けられている、オゾン発生電極である。
【選択図】図１

Description

本発明は、水処理などに用いられるオゾン発生装置に使用するオゾン発生電極に関し、高電圧電極の中の冷媒流路の中の空気の滞留を防止したオゾン発生電極、及びこれを用いたオゾン発生装置に関する。

オゾン発生装置は、上下水道における水処理に用いられる装置である。

従来から使用されているオゾン発生装置としては、二つの平板状の電極を対向させ、対向した電極の少なくとも一方に誘電体が配置され、その間に放電空間を形成して、この放電空間に酸素を含む原料ガスを流し、二つの電極に交流高電圧を印加してオゾンを発生させる方法がある。また、電極として円筒形状のものを用い、外側に外側電極である接地電極を設け、円筒形状の接地電極の内部に内側電極である高電圧電極を配置した同軸円筒型のオゾン発生電極も使用されている。

同軸円筒型のオゾン発生電極の場合には、図３に示すように、酸素を含む原料ガス２０を接地電極（外側電極）１と高電圧電極（内側電極）３の間の放電空間４に流通させる。接地電極１と高電圧電極３を交流高電圧の電源装置（図示していない）に接続し、この電源装置から供給される電力により放電空間４に無声放電を発生させる。放電による電子衝突により、放電空間４を流れる原料ガス２０に含まれる酸素分子から酸素原子が生成され、酸素原子とその周辺にあるほかの酸素分子とが再結合することでオゾンが生成される。生成したオゾン化ガス２１は放電空間４から図示していないオゾンと接触する被処理物質のある装置や場所に供給される。

接地電極１又は高電圧電極３は、放電により熱を発生する。この発生した熱を除去するために、電極を冷却する冷媒流路が設けられており、ここに冷媒を流通させて高電圧電極３または接地電極１を冷却する。例えば、図３に示すように、高電圧電極３の内部を空間としてここに冷媒を冷媒入口１０から導入し、高電圧電極３の内部を流れる過程で高電圧電極３を冷却し、冷媒出口１１から流出する。

このような接地電極１の中に設けられた円筒形状の高電圧電極３の内部の空間部分に冷媒を通す場合では、冷媒の入口１０と出口１１は一般的に円筒形状の高電圧電極３の中心軸の位置に取り付けられている。しかし、最初に高電圧電極３の内部の空間部分に存在していた空気などのガスが完全には抜け切らず、この場合には図３に示すように、その空間部分の上部にガス溜まり９として残留してしまう。このようにガスが内部に残留すると、この部分には冷媒が流れなくなり、十分な冷却が達成されないという問題があった。

本発明は、従来の同軸円筒型のオゾン発生電極のこのような問題点を改善し、高電圧電極３の内部の空間部分に冷媒を通した場合に、この空間部分への空気などのガスの滞留を防止することができ、効率のよい冷却を達成することができるオゾン発生電極を提供するものである。

即ち、本発明は、以下の内容をその要旨とする発明である。
（１）筒状の筒壁部及びその両端部をそれぞれ閉塞させる一対の端壁部を有し、冷媒の入口及び出口が設けられた内側電極と、空間を介して対向するように前記内側電極の外側に配置された外側電極と、前記内側電極及び前記外側電極の対向した面の少なくとも一方に設けられた誘電体とを備え、前記内側電極が前記入口及び前記出口を通じて循環する冷媒によって内側から冷却されることを可能とされたオゾン発生電極であって、前記出口が、前記内側電極の内部のうち最も高い部位を含むように設けられている、オゾン発生電極。

（２）横置き型のオゾン発生電極であって、前記内側電極が、その内部空間を筒壁内周部側と筒壁外周部側とに画するように一方の端壁部から他方の端壁部に向けて延出する筒状延出壁を有しており、前記筒壁内周部側に係る空間に流入した冷媒が前記他方の端壁部で折返して前記筒壁外周部側に係る空間から流出するように、前記入口が該筒壁内周部側に係る前記一方の端壁部側に設けられ、かつ、前記出口が該筒壁外周部側に係る該一方の端壁部側に設けられている、前記（１）に記載のオゾン発生電極。

（３）横置き型のオゾン発生電極であって、前記内側電極が、その筒壁部が長さ方向の全体に亘って同一の横断面形状である円筒状に形成されており、かつ、前記一方の端壁部側が前記他方の端壁部側よりも高くなるように設けられている、前記（２）に記載のオゾン発生電極。

（４）前記（１）〜（３）のいずれかに記載のオゾン発生電極を用いた、オゾン発生装置。

オゾン発生電極において、本発明のように高電圧電極に冷媒の出口を取付け、更には冷媒の出口の位置を水平位置よりも高くなるように設置することによって、高電圧電極の内部空洞に空気などのガスの滞留を防止することができ、冷媒を内部に十分に流通させることができ、効率よく高電圧電極の冷却を行なうことができ、より良好なオゾン化ガスの生成を行なうことができる。

本発明のオゾン発生電極の高電圧電極の冷媒の入口と出口の取付け位置を示す説明図である。 本発明のオゾン発生装置の設置状態を示す説明図である。 従来の方法によるオゾン発生電極の高電圧電極のガス溜りの状態を示す説明図である。

次に、本発明を図面を用いてさらに詳しく説明する。図１に示すように、本発明のオゾン発生電極は、筒状の筒壁部３ａ及びその両端部をそれぞれ閉塞させる一対の端壁部１５ａ，１５ｂを有し、冷媒の入口１０及び出口１１が設けられた内側電極（高電圧電極）３と、空間を介して対向するように内側電極３の外側に配置された外側電極（接地電極）１と、内側電極３及び外側電極１の対向した面の少なくとも一方に設けられた誘電体２とを備え、内側電極３が入口１０及び出口１１を通じて循環する冷媒によって内側から冷却されることを可能とされたものであり、冷媒の出口１１が、内側電極３の内部のうち最も高い部位を含むように設けられている。

このオゾン発生電極では、接地電極１と高電圧電極３の間の放電空間４に酸素を含む原料ガス２０を流通させ、この接地電極１と高電圧電極３の間に交流高電圧を印加して放電によりオゾン化ガスを生成させる。生成したオゾン化ガス２１は放電空間４の原料ガスの流入口２０と反対側２１から流出する。

そして、放電によるオゾン化ガスの生成により接地電極１および高電圧電極３が発熱するため、高電圧電極３の内部を空洞として、ここに冷媒を流通させて高電圧電極３を冷却する。冷媒は、円筒形の高電圧電極３の一方の端部から導入し、同一側のまたは反対側の端部に冷媒の出口１１を設けてここから流出させる。この場合に、図３に示す従来の方法のように高電圧電極３の円筒の中心軸の位置に冷媒の入口１０と出口１１を取付けると、内部に存在していた空気などのガスが完全には流出することができず、図３のガス溜り９のように高電圧電極３の内部の空洞にガス溜りとして滞留してしまう。

本発明のオゾン発生電極では、図１に示すように、冷媒の出口１１を高電圧電極３の内部の円筒型空洞の断面の最も高い位置に取付ける。このようにすることによって内部の空洞に空気などのガスが冷媒の出口１１から冷媒と一緒に流出し、内部の空間にガスが滞留することを防止することができる。

横置き型のオゾン発生電極としては、図１に示すように、内側電極（高電圧電極）３が、その内部空間を筒壁内周部側５と筒壁外周部側６とに画するように一方の端壁部１５ｂから他方の端壁部１５ａに向けて延出する筒状延出壁７を有しており、筒壁内周部側に係る空間５に流入した冷媒が他方の端壁部１５ａで折返して筒壁外周部側に係る空間６から流出するように、入口１０が筒壁内周部側に係る一方の端壁部１５ｂ側に設けられ、かつ、出口１１が筒壁外周部側に係る一方の端壁部１５ｂ側に設けられていることが好ましい。

冷媒ははじめに内側電極（高電圧電極）３の筒壁内周部側に係る空間５に流入し、端壁部１５ａで折返して筒壁外周部側に係る空間６に移動し、高電圧電極３の電極面を冷却しつつ、この筒壁外周部側に係る空間６を流れて、冷媒の出口１１から流出する。

内側電極（高電圧電極）３は、その筒壁部３ａが長さ方向の全体に亘って同一の横断面形状である円筒状に形成されており、かつ、一方の端壁部１５ｂ側が他方の端壁部１５ａ側よりも高くなるように設けられていることが好ましい。このような二重管構造とすることによって、高電圧電極３の電極面が冷媒によって効率よく冷却されるとともに、内部に残っていた空気などの滞留ガスが冷媒とともに完全に外に押し流され、内部に残留することがない。

次に、図２は、複数の本発明のオゾン発生電極を組み合わせて得られるオゾン発生装置の設置状態を示す説明図である。

図１に示すような本発明のオゾン発生電極の複数個を組み合わせて、図２に示すようなオゾン発生装置とする。この際に、冷媒の入口１０と出口１１はオゾン発生装置の片方の側に取付けられているが、オゾン発生装置のこの冷媒の入口１０と出口１１を取り付けた側を反対側よりも高くなるように設置することが好ましい。

このように冷媒の入口１０と出口１１を取り付けた側を水平面より高くなるように設置することによって、それぞれの電極の高電圧電極３の中の空洞に残っていた空気などのガスを、冷媒を流すことによってより簡単にかつ迅速に電極の外部に排出することができる。

本発明のオゾン発生電極を用いることにより、安定して効率よくオゾンを製造することができ、従来からオゾンの利用されている水処理設備などのさまざまな産業分野で、より有効に本発明を利用することができる。

１．外側電極（接地電極）、２．誘電体、３．内側電極（高電圧電極）、４．放電空間、５．筒壁内周部側に係る空間、６．筒壁外周部側に係る空間、７．筒状延出壁、８．冷媒流路、９．ガス溜り、１０．冷媒入口、１１．冷媒出口、１５ａ，１５ｂ．一対の端壁部、２０．原料ガス、２１．オゾン化ガス。

Claims (4)

1. 筒状の筒壁部及びその両端部をそれぞれ閉塞させる一対の端壁部を有し、冷媒の入口及び出口が設けられた内側電極と、空間を介して対向するように前記内側電極の外側に配置された外側電極と、前記内側電極及び前記外側電極の対向した面の少なくとも一方に設けられた誘電体とを備え、前記内側電極が前記入口及び前記出口を通じて循環する冷媒によって内側から冷却されることを可能とされたオゾン発生電極であって、
   前記出口が、前記内側電極の内部のうち最も高い部位を含むように設けられている、オゾン発生電極。
2. 横置き型のオゾン発生電極であって、
   前記内側電極が、その内部空間を筒壁内周部側と筒壁外周部側とに画するように一方の端壁部から他方の端壁部に向けて延出する筒状延出壁を有しており、
   前記筒壁内周部側に係る空間に流入した冷媒が前記他方の端壁部で折返して前記筒壁外周部側に係る空間から流出するように、前記入口が該筒壁内周部側に係る前記一方の端壁部側に設けられ、かつ、前記出口が該筒壁外周部側に係る該一方の端壁部側に設けられている、請求項１に記載のオゾン発生電極。
3. 横置き型のオゾン発生電極であって、
   前記内側電極が、その筒壁部が長さ方向の全体に亘って同一の横断面形状である円筒状に形成されており、かつ、前記一方の端壁部側が前記他方の端壁部側よりも高くなるように設けられている、請求項２に記載のオゾン発生電極。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のオゾン発生電極を用いた、オゾン発生装置。

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