專利名稱：臭氧發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有被積層的多個(gè)平板狀的高壓電極及低壓電極、其間迭加交流電壓使放電發(fā)生從而生成臭氧氣體的平板積層型臭氧發(fā)生裝置，特別在這種平板積層型臭氧發(fā)生裝置的關(guān)鍵部分中，具有高壓電極及低壓電極、供給含氧氣的氣體、生成臭氧氣體的臭氧發(fā)生器，本發(fā)明特別涉及在謀求臭氧發(fā)生器的薄型、大容量化及削減裝置的部件數(shù)量的同時(shí)、謀求裝置小型化構(gòu)造的臭氧發(fā)生裝置。
背景技術(shù)：
以圖49為例，在日本特公昭59-48761號公報(bào)中揭示的以往的同軸圓筒方式臭氧發(fā)生裝置的側(cè)剖視圖。圖50是沿圖49的同軸圓筒方式臭氧發(fā)生裝置中的F-F線的剖視圖。在圖49及圖50，同軸圓筒方式臭氧發(fā)生裝置，包括向高壓電極3迭加高電壓的電源1300、直徑φ40mm、長度約1m的玻璃感應(yīng)體管5、由形成于該玻璃感應(yīng)體管5的內(nèi)周面的導(dǎo)電膜層構(gòu)成的高壓電極3、與形成該高壓電極3的玻璃感應(yīng)體管5同軸配置的外徑φ50mm、長度約1.2m的圓筒型接地電極管7、形成于該圓筒型接地電極管7與玻璃感應(yīng)體管5間的放電空隙106、用以形成該放電空隙、設(shè)置于兩電極的對抗部的發(fā)條狀的撐擋113。在收納這些構(gòu)成部件的容器1100上，設(shè)置著含氧原料氣體的供給口1010及排出口111。此外，在容器1100的圓筒型接地電極管7的外周側(cè)設(shè)置著冷卻空間109。
玻璃感應(yīng)體管5，與圓筒型接地電極管7構(gòu)成二重管構(gòu)造，在圓筒型接地電極與高壓電極間形成插入感應(yīng)體的電極對。通過向高壓電極3迭加高電壓、在放電空隙106產(chǎn)生放電，使臭氧氣體發(fā)生。在冷卻空間109，水(冷媒)從流入口12a流向流出口112b，進(jìn)行冷卻。
把在玻璃感應(yīng)體管5的外周的一部設(shè)置發(fā)條狀的撐擋113的構(gòu)件嵌入圓筒型接地電極管7，在該圓筒型接地電極管7與玻璃感應(yīng)體管5之間以大約0.6mm左右的間隔(放電間隙)形成放電空隙106。在該放電間隙間，使原料氣體的氧氣或空氣在氣體壓力約0.1Mpa的條件下流動，形成使通過裝置的氣體取出的構(gòu)成。通常，在前述外徑φ50mm、長度約1.2m的1個(gè)臭氧發(fā)生單元中，使臭氧高效地發(fā)生用的功率注入密度低于0.2W/cm2。
在利用圓筒型接地電極管7及內(nèi)周面形成高壓電極3的玻璃感應(yīng)體管5構(gòu)成的電極間(間隙間)迭加交流高電壓，使發(fā)生功率密度0.2W/cm2左右的感應(yīng)體勢壘放電(無聲放電)，將原料氣體變換成臭氧濃度100g/m3左右的臭氧化氣體。這樣生成的臭氧化氣體使原料氣體流動，連續(xù)地從排出口111取出。通常，在前述的外徑φ50mm、長度約1.2m的1個(gè)臭氧發(fā)生單元中，每個(gè)產(chǎn)生約25g/h的臭氧發(fā)生量。得到1kg/h的臭氧氣體需要的臭氧效率約為10kWh/kg。此外，這1個(gè)臭氧發(fā)生裝置的容積為2000m3左右。
臭氧化氣體，可用于半導(dǎo)體·液晶制造裝置的洗凈、成膜及保護(hù)膜剝離工序，此外，在水處理裝置及紙張的漂白裝置也能應(yīng)用，但該領(lǐng)域要求大容量的臭氧。在前述半導(dǎo)體·液晶制造領(lǐng)域中使用的臭氧發(fā)生量，每單機(jī)約幾十g/h～500g/h，裝置方面，除了臭氧發(fā)生性能、還強(qiáng)烈要求小型性。例如，僅臭氧發(fā)生量250g/h的臭氧發(fā)生器部，要求幅度小于20cm，高度小于20cm，深度小于50cm，容積小于20000cm3(0.02m3)。此外，在水處理裝置及紙張的漂白領(lǐng)域，需要發(fā)生量為10～60kg/h的大容量臭氧。此時(shí)，如果用多個(gè)前述那樣的φ50mm-1.2m的臭氧發(fā)生單元、構(gòu)成60kg/h級的臭氧發(fā)生裝置，大約需要2400個(gè)(＝60000g/h/25g/h)臭氧發(fā)生單元，這以便體積相當(dāng)大、制造成本及維護(hù)成本也相當(dāng)高。60kg/h級的臭氧發(fā)生裝置的大小，理論計(jì)算為4.8m3，(＝2400個(gè)×2000cm3)實(shí)際大約為6m3左右的大型裝置。圖51及圖52中表示將該臭氧發(fā)生單元作成多管的裝置的情形。在該裝置中用8個(gè)臭氧發(fā)生單元構(gòu)成，而以往的大型裝置的構(gòu)成如圖53所示，在60kg/h級的臭氧發(fā)生裝置的實(shí)際裝置中裝入了2400支玻璃感應(yīng)體管5。
圖51及圖52是大型臭氧發(fā)生裝置，其中，把由圓筒型接地電極管及在內(nèi)周面形成高壓電極的φ40mm-1m的玻璃感應(yīng)體管5構(gòu)成的多個(gè)電極對收納在1個(gè)容器1100內(nèi)，圖51是它的側(cè)面剖視圖，圖52是圖51中沿J-J線的剖視圖。在圖51及圖52中表示的裝置，具有從兩側(cè)把玻璃感應(yīng)體管5插入1個(gè)圓筒型接地電極管7、使前述電極對兩頭突出(對排構(gòu)造)的構(gòu)造，這樣對排配置的2根電極對為1組，全部為4根，即亦，由合計(jì)8根的電極對構(gòu)成。(參照圖52)
圖54及圖55，是為了將以多個(gè)如圖51及52所示的φ50mm-1.2m的臭氧發(fā)生單元構(gòu)成的裝置做成緊湊型構(gòu)造、將平板狀的臭氧發(fā)生單元進(jìn)行多段積層的以往例，如同在特許公開1998-25104號公報(bào)“臭氧發(fā)生裝置用放電單元”中提出的以往的臭氧發(fā)生裝置的主要部分，圖54是橫剖視圖，圖55是沿圖54中G-G線的縱剖視圖。此外，圖54表示出從箭頭方向看圖55的H-H線的情形。在圖54、圖55，對臭氧發(fā)生器1100供給電力的高頻變換器部1300a、1300b、1300c被連接到臭氧發(fā)生器1100上。在臭氧發(fā)生器1100的內(nèi)部，配置著與高頻變換器部1300a、1300b、1300c電氣連接的、防止過電流用的熔斷器177a、177b、177c。防止過電流用的熔斷器177a、177b、177c，通過絕緣子被保持在低壓電極107x、107y的側(cè)面。
臭氧發(fā)生器1100，包括有底圓筒狀的發(fā)生器外罩1110，外罩內(nèi)部形成精密構(gòu)造。發(fā)生器外罩1110上，設(shè)置著將原料氣體(氧氣)從外部供給到發(fā)生器外罩1110內(nèi)部的原料氣體導(dǎo)入口1010。在臭氧發(fā)生器1100的內(nèi)部，配置著變形6角形平板狀的2張低壓電極107x，107y。低壓電極107x，107y，通過焊接制作機(jī)加工部件，內(nèi)部被成空洞。此外，該內(nèi)部空洞，如后所述，被作為冷卻水通路109使用。即亦，低壓電極107x，107y，在內(nèi)部使冷卻水作為冷媒流通，既作電極，又兼有散熱片功能。
在2張低壓電極107x，107y夾著的空間內(nèi)，3張圓板狀的低壓電極板107xa，107xb(107xc未圖示)被接合在低壓電極107x的低壓電極107y側(cè)的面上。另外，3張圓板狀的低壓電極板107ya，107yb(107yc未圖示)被接合在低壓電極107y的低壓電極107x側(cè)的面上。
此外，在2張低壓電極107x，107y夾著的空間內(nèi)，與圓板狀的低壓電極板107xa，107xb(107xc未圖示)對向，分別配置著3張圓板狀的感應(yīng)體板105a，105b，105c。另外，在低壓電極107y側(cè)，也與低壓電極板107ya，107yb(107yc未圖示)對向，分別配置著3張圓板狀的感應(yīng)體板105a，105b，105c。其中，各2張的感應(yīng)體板105a，105b，105c，分別成對。在成對的2張感應(yīng)體板105a，105b，105c各自對向側(cè)的面上，形成薄膜狀的導(dǎo)電性膜115a，115b，115c。
在低壓電極板107xa，107xb，(107xc未圖示)與感應(yīng)體板105a，105b，105c之間，分別夾入撐擋113。此外，在低壓電極板107xa，107xb，(107xc未圖示)與感應(yīng)體板105a，105b，105c之間，利用撐擋113分別形成放電領(lǐng)域106。該放電領(lǐng)域106，形成為微小的間隙。同樣，在低壓電極板107ya，107yb，(107yc未圖示)與感應(yīng)體板105a，105b，105c之間，利用撐擋113分別形成微小間隙的放電領(lǐng)域106。
在成對的2張的感應(yīng)體板105a，105b，105c的相互之間，被縮設(shè)著具有彈性的氣體密封材料131。此外，在成對的2張的感應(yīng)體板105a，105b，105c的相互之間，配置著薄板電極的高壓電極103。此外，在高壓電極103與感應(yīng)體板105a，105b，105c之間，分別縮設(shè)金屬發(fā)條132。即亦，高壓電極103，被形成為夾于具有彈性的2張的感應(yīng)體板105a，105b，105c的構(gòu)造。高壓電極103，經(jīng)金屬發(fā)條132與感應(yīng)體板105a，105b，105c的導(dǎo)電性膜115a，115b，115c面電氣連接，將高電壓供給到感應(yīng)體板105a，105b，105c。
在這種以往技術(shù)中，在從變形6角形成平板狀的低壓電極107x，107y、以角度120o的3等分的低壓電極面上，分別接合具有成為放電面的高精度的平坦度的圓板狀的低壓電極板107xa，107xb，(107xc未圖示)，在這些低壓電極板107xa，107xb，(107xc未圖示)上，分別使3張的感應(yīng)體板105a，105b，105c對向配置。這樣，就把具有共同的低壓電極107x、107y與一感應(yīng)體板105a或105b或105c的放電部分分別稱為臭氧發(fā)生放電單元199a、199b、(199c未圖示)。按照該以往技術(shù)，在共同的低壓電極107x、107y上，構(gòu)成具有3個(gè)放電單元199a，199b，199c的放電體，即放電組件。
在感應(yīng)體板105a，105b，105c的中央，有臭氧氣體取出孔128a，128b，128c貫通。此外，低壓電極板107xa，107xb，(107xc未圖示)上也形成臭氧氣體取出孔，在該臭氧氣體取出孔，分別與貫通低壓電極107x的臭氧氣體排出管111a、111b、(111c未圖示)連通。臭氧氣體，可按如圖55的箭頭110所示方向流動、從臭氧發(fā)生器1100取出。
在低壓電極107x、107y的內(nèi)部，形成使作為冷媒的冷卻水流通的冷卻水通路109。冷卻水通路109，具有冷卻水的入口123a及出口123b。在入口123a及出口123b處，分別經(jīng)配管122a、122b與冷卻水給水龍頭121a及冷卻水排水龍頭121a連接。此外，冷卻水給水龍頭121a，與從外部將冷卻水供到臭氧發(fā)生器1100的主冷卻管的排出口112a連接，此外，冷卻水排水龍頭121a，與從臭氧發(fā)生器1100向外部將冷卻水排出的主冷卻管的吸入口112b連接。冷卻水，可按如圖54的箭頭120所示方向流動、供給到臭氧發(fā)生器1100。
這樣，在低壓電極107x、107y的主面上，各自設(shè)置3個(gè)放電領(lǐng)域106，此外，在高壓電極的兩面，形成放電領(lǐng)域106，所以，合計(jì)形成6個(gè)放電領(lǐng)域106。設(shè)置于6個(gè)放電領(lǐng)域106內(nèi)的、用來形成放電領(lǐng)域106的撐擋113，利用1組低壓電極107x、107y及6塊感應(yīng)體板105a，105b，105c、高壓電極103形成6組的放電單元，用一對的低壓電極107x、107y即可實(shí)現(xiàn)構(gòu)成具有6個(gè)放電領(lǐng)域106的、大容量的臭氧發(fā)生器的構(gòu)造。
此外，利用放電單元，在一對的低壓電極107x、107y的內(nèi)部形成冷卻水通路109，同時(shí)形成臭氧氣體通路108，在積層方向上形成設(shè)置3個(gè)臭氧氣體通路108的構(gòu)造。
下面對動作進(jìn)行說明。高頻變換器1300a，1300b，1300c發(fā)生的高電壓，經(jīng)過設(shè)置于低壓電極107x、107y側(cè)面的防過電流用的熔斷器177a、177b、177c、從高壓電極103經(jīng)金屬發(fā)條132被供給到感應(yīng)體板105a，105b，105c。這樣，當(dāng)從設(shè)置于發(fā)生器外罩1110的原料氣體導(dǎo)入口1010導(dǎo)入含氧的原料氣體時(shí)，原料氣體被從臭氧發(fā)生放電單元199a，199b，199c的外周方向吸入到放電空隙106，在放電空隙106處發(fā)生無聲放電，原料氣體變成臭氧氣體。從放電空隙106出來的臭氧氣體被導(dǎo)入臭氧氣體取出孔128a，128b，128c，按照箭頭110的方向從臭氧氣體排出管111a，111b，111c內(nèi)排出，送到外部。
在這樣構(gòu)成的臭氧發(fā)生器，為了增大放電面積、實(shí)現(xiàn)大容量化，可通過與共同的低壓電極107x、107y對向地配置多個(gè)的感應(yīng)體板105a，105b，105c，把為得到規(guī)定精度的平坦度必須加厚的感應(yīng)體板105a，105b，105c做大、以實(shí)現(xiàn)大容量化。此外，謀求能夠使低壓電極107x、107y以及與低壓電極107x、107y連接的、用以操控冷卻等的低壓電極部件的數(shù)量減少的臭氧發(fā)生量的大容量化。
將多個(gè)的放電單元199a，199b，199c有效地配置于共同的低壓電極107x、107y，以實(shí)現(xiàn)緊湊型的裝置。此外，共同的低壓電極107x、107y，由于分別地接合具有成為放電面的高精度的平坦度的圓板狀的低壓電極板107xa，107xb，107xc，因此可得到規(guī)定精度的平坦度。
在一對的低壓電極107x、107y的主面上，將合計(jì)6個(gè)的高壓電極103并列，通過在高壓電極103上迭加交流高電壓，使在經(jīng)感應(yīng)體板105a，105b，105c的電極間的放電領(lǐng)域106上發(fā)生感應(yīng)體勢壘放電。由于在6個(gè)高壓電極103與一對的低壓電極107x、107y的相互間迭加交流高電壓產(chǎn)生放電，3對(6個(gè))放電領(lǐng)域106大體形成于同一平面上。由于這一放電，使氧氣被暫時(shí)分解成氧原子，在幾乎同時(shí)該氧原子又與別的氧原子或壁面發(fā)生三維碰撞，以便從6個(gè)放電領(lǐng)域106同時(shí)生成臭氧氣體，從而得到大量的臭氧氣體。
低壓電極107x、107y，各自對3個(gè)放電領(lǐng)域106共用，所以，一塊低壓電極107x或107y上流過冷卻水，3個(gè)放電領(lǐng)域106的電極都得到冷卻。
此外，在以往的技術(shù)中，只有一對的低壓電極107x、107y，所以，通常都把由一對的低壓電極107x、107y與夾在兩者之間的多個(gè)電極構(gòu)成的多個(gè)組件按主面平行方式進(jìn)行積層，以圖發(fā)生氣體的大容量化。
專利文獻(xiàn)1特公昭59-48761號公報(bào)專利文獻(xiàn)2特開平10-25104號公報(bào)(第4～5頁，第1～2圖)專利文獻(xiàn)3特開平11-292516號公報(bào)但是，在這樣構(gòu)成的臭氧發(fā)生裝置，低壓電極107x、107y，通過機(jī)加工及焊接制作，這對于裝置的緊湊化是不可取的。
此外，具有取出臭氧氣體用的配管、及冷卻低壓電極107x、107y的許多配管的臭氧發(fā)生裝置，特別是，由一對的低壓電極107x、107y與夾在兩著間的多個(gè)電極構(gòu)成的多個(gè)組件按主面平行方式進(jìn)行積層的臭氧發(fā)生裝置，配管從各自的組件延伸出來，配管彎來彎去不僅復(fù)雜而且難弄，制造成本也高，對臭氧發(fā)生裝置是不小的問題。
本發(fā)明是針對以上課題提出的，其目的在于獲得可通過增大放電領(lǐng)域面積使臭氧發(fā)生量增大、即使對1個(gè)電極面增大放電領(lǐng)域也能使臭氧發(fā)生性能不受損失而且保證可靠性高、可確保電極面的高平面精度、容易形成組件的積層構(gòu)造、電極容易冷卻、裝置輕巧緊湊、配管結(jié)構(gòu)簡化、制造成本低的臭氧發(fā)生器。
此外，其目的還在于獲得平板電極的形狀細(xì)長、增大多段積層多個(gè)臭氧發(fā)生單元的臭氧發(fā)生組件的發(fā)生容量、減小臭氧發(fā)生組件的容器的外形、緊湊而且輕巧、符合氣體壓力容器強(qiáng)度的臭氧發(fā)生器。
此外，其目的還在于獲得將以多個(gè)發(fā)生器插入1個(gè)容器內(nèi)使發(fā)生容量進(jìn)一步增大的臭氧發(fā)生裝置做得緊湊、能減低制造成本、維護(hù)成本的臭氧發(fā)生裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一實(shí)施形態(tài)的臭氧發(fā)生器，對平板狀的第1電極、與第1電極的主面對向的平板狀的第2電極、具有設(shè)置于前述第1電極與第2電極間的平板狀的感應(yīng)體板以及形成放電領(lǐng)域的撐擋的電極組件進(jìn)行多層積層，在第1電極與第2電極間迭加交流電壓、在至少注入含氧氣的氣體的放電領(lǐng)域的間隙間產(chǎn)生放電使臭氧氣體發(fā)生，第1電極，在與放電領(lǐng)域?qū)ο虻碾姌O面與側(cè)部間形成將發(fā)生在該放電領(lǐng)域的臭氧氣體取出的臭氧氣體通路，將多個(gè)的前述臭氧氣體通路分散地配置于第1電極的放電領(lǐng)域內(nèi)、以便以臭氧氣體通路為中心的徑向的流速分布大體上均勻，多個(gè)的臭氧氣體通路，經(jīng)第1電極的內(nèi)部、使在放電領(lǐng)域的多處發(fā)生的臭氧氣體集中取出。
此外，本發(fā)明的別的實(shí)施形態(tài)的臭氧發(fā)生器，采用封口、焊接等將前述一實(shí)施形態(tài)的臭氧發(fā)生器的容器做成密封構(gòu)造。
此外，本發(fā)明的別的實(shí)施形態(tài)的臭氧發(fā)生器，將前述一實(shí)施形態(tài)的臭氧發(fā)生器收納于圓筒狀的容器內(nèi)，至少將冷媒的出入口配管，原料氣體取入配管，臭氧氣體取出配管，高壓襯套中的某一個(gè)從容器的端面取出，采用封口、焊接等將容器做成密封構(gòu)造。
此外，本發(fā)明的別的實(shí)施形態(tài)的臭氧發(fā)生器，將前述一實(shí)施形態(tài)的多個(gè)臭氧發(fā)生器的容器收納于1個(gè)容器內(nèi)，在構(gòu)造中包括在1個(gè)容器內(nèi)將來自多個(gè)臭氧發(fā)生器的冷媒分路的送出裝置、使冷媒集中的取出裝置及使臭氧氣體集中的取出裝置、以及向高壓電極供給電壓的裝置。


圖1是包括本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的臭氧發(fā)生器的平板積層型臭氧發(fā)生裝置的概略剖視圖。
圖2是從上方看圖1的平板積層型臭氧發(fā)生裝置的圖。
圖3是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的臭氧發(fā)生器的臭氧發(fā)生器電極的詳細(xì)示意剖視圖。
圖4是圖3的E部分的放大圖。
圖5是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1的臭氧發(fā)生器的低壓電極的上面圖。
圖6是圖5沿A-A線的剖視圖。
圖7是圖5沿B-B線的剖視圖。
圖8是圖5沿C-C線的剖視圖。
圖9是圖5沿D-D線的剖視圖。
圖10是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1的臭氧發(fā)生器的高壓電極的上面圖。
圖11是圖10的高壓電極的正面圖。
圖12是圖10的高壓電極的側(cè)面圖。
圖13是表示實(shí)施形態(tài)1的乘積p×d與放電電壓的關(guān)系的特性圖。
圖14是表示實(shí)施形態(tài)1的放電電壓與高電壓的絕緣距離的關(guān)系的特性圖。
圖15是表示實(shí)施形態(tài)1的乘積p×d的值可變時(shí)的乘積p×d與放電單元的容積比的關(guān)系的一例的特性圖。
圖16是表示實(shí)施形態(tài)1的放電功率密度可變時(shí)的放電功率密度與放電單元的容積比的關(guān)系的一例的特性圖。
圖17是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1的臭氧發(fā)生器的感應(yīng)體板的上面圖。
圖18是圖17的感應(yīng)體板的正面圖。
圖19是圖17的感應(yīng)體板的側(cè)面圖。
圖20是包括本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2的臭氧發(fā)生器的平板積層型臭氧發(fā)生裝置的概略剖視圖。
圖21是從上方看圖20的平板積層型臭氧發(fā)生裝置的圖。
圖22是從上方看表示包括本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)2的臭氧發(fā)生器的平板積層型臭氧發(fā)生裝置的他例的圖20的平板積層型臭氧發(fā)生裝置的圖。
圖23是包括本發(fā)明實(shí)施形態(tài)3的臭氧發(fā)生器的平板積層型臭氧發(fā)生裝置的正面剖視圖。
圖24是圖23的平板積層型臭氧發(fā)生裝置的氣體出入口側(cè)的側(cè)面圖。
圖25是圖23的平板積層型臭氧發(fā)生裝置的高電壓供給部側(cè)的側(cè)面圖。
圖26是圖23的平板積層型臭氧發(fā)生裝置的臭氧發(fā)生器組件的正面剖視圖。
圖27是圖23的平板積層型臭氧發(fā)生裝置的臭氧發(fā)生器組件的平面圖。
圖28是圖23的平板積層型臭氧發(fā)生裝置的臭氧發(fā)生器組件的氣體出入口側(cè)的側(cè)面圖。
圖29是圖23的平板積層型臭氧發(fā)生裝置的臭氧發(fā)生器組件的高電壓供給部側(cè)的側(cè)面圖。
圖30是包括本發(fā)明實(shí)施形態(tài)4的臭氧發(fā)生器的平板積層型臭氧發(fā)生裝置的概略縱剖視圖、是圖31中沿K-K線的剖視圖。
圖31是包括本發(fā)明實(shí)施形態(tài)4的臭氧發(fā)生器的平板積層型臭氧發(fā)生裝置的概略橫剖視圖、是圖30中沿L-L線的剖視圖。
圖32是包括本發(fā)明實(shí)施形態(tài)5的臭氧發(fā)生器的平板積層型臭氧發(fā)生裝置的概略剖視圖。
圖33是包括本發(fā)明實(shí)施形態(tài)6的臭氧發(fā)生器的平板積層型臭氧發(fā)生裝置的概略剖視圖。
圖34是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)7的臭氧發(fā)生器的低壓電極的示意圖。
圖35是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)8的臭氧發(fā)生器的低壓電極的示意圖。
圖36是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)9的臭氧發(fā)生器的低壓電極的示意圖。
圖37是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)10的臭氧發(fā)生器的高壓電極的上面圖。
圖38是圖37的高壓電極的正面剖視圖。
圖39是圖37的高壓電極的側(cè)面剖視圖。
圖40是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)11的臭氧發(fā)生器的高壓電極的上面圖。
圖41是圖40的高壓電極的正面剖視圖。
圖42是圖40的高壓電極的側(cè)面剖視圖。
圖43是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)12的臭氧發(fā)生器的感應(yīng)體板的上面圖。
圖44是圖43的感應(yīng)體板的正面圖。
圖45是圖43的感應(yīng)體板的側(cè)面圖。
圖46是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)13的臭氧發(fā)生器的電極組件的剖視圖。
圖47是圖46的電極組件的感應(yīng)體板的上面圖。
圖48是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)14的臭氧發(fā)生器的感應(yīng)體板的上面圖。
圖49是以往的同軸圓筒方式臭氧發(fā)生裝置的側(cè)剖視圖。
圖50是圖49的同軸圓筒方式臭氧發(fā)生裝置沿F-F線的剖視圖。
圖51是表示以往的同軸圓筒方式臭氧發(fā)生裝置的他例的側(cè)剖視圖。
圖52是圖51的同軸圓筒方式臭氧發(fā)生裝置沿J-J線的剖視圖。
圖53是表示以往的大型的同軸圓筒方式臭氧發(fā)生裝置的一部分的斷面的側(cè)面圖。
圖54是表示以往的臭氧發(fā)生裝置的又一他例的要部的橫剖視圖、是圖55中沿H-H線的剖視圖。
圖55是以往的臭氧發(fā)生裝置的要部的縱剖視圖、是圖54中沿G-G線的剖視圖。
標(biāo)號說明1高壓電極冷卻板3，33，43高壓電極(第2電極)3a～3f，33a～33f，43a～43f凸部5，35，45，55感應(yīng)體板5a～5f，35a～35f，45a，55a導(dǎo)電性膜7，17，27，37低壓電極(第1電極)8臭氧氣體通路9冷卻水通路(冷媒通路)13撐擋24基座24aL字型材27a～27f放電領(lǐng)域28a～28f臭氧氣體取出孔100臭氧發(fā)生器102電極組件110發(fā)生器外罩110a壓片700，1700，2700，3700電極放電部710出入部720凹縮部710，1710出入部720，1720，2710，3710凹縮部2710，3710出入部(第1出入部)2730，3730，3740出入部(第2出入部)具體實(shí)施形態(tài)實(shí)施形態(tài)1本發(fā)明的內(nèi)藏臭氧發(fā)生器的平板積層型臭氧發(fā)生裝置，通常與半導(dǎo)體制造裝置及洗凈裝置等裝置一起并設(shè)。在各裝置上一般都有操作面板及操作部，該操作面板及操作部，考慮到作業(yè)者的操作性，理想的做法常常各自例如面向通路并排設(shè)置。另外，這樣對著操作面板并排的面、有關(guān)直角方向的深度上允許較大的長度(面積)。這樣，各種裝置，面向通路、通常在幅度狹窄的深度方向上、將長度做成細(xì)長的形狀。
在水處理裝置及紙張的漂白領(lǐng)域，作為大容量的臭氧裝置采用這種平板積層型臭氧發(fā)生裝置時(shí)，必須作成對氣體壓力具有充分強(qiáng)度的容器。此外，放電單元的電極形狀做成細(xì)長矩形狀以確保電極面積，在形成臭氧發(fā)生器的容器中，直徑小的筒狀容器有利于增強(qiáng)壓力強(qiáng)度，此外，可減輕裝置而且成本低。
這樣，內(nèi)藏本申請發(fā)明的臭氧發(fā)生器的平板積層型臭氧發(fā)生裝置，一般要求做成細(xì)長的形狀。另外，平板積層型臭氧發(fā)生裝置，以謀求臭氧發(fā)生器100的發(fā)生臭氧的大容量化的目的、要求把容積做得最大。按照這樣2個(gè)要求，平板積層型臭氧發(fā)生裝置，在容許空間內(nèi)做成最大寬度的正方形形狀，詳細(xì)的說，理想情況是在水平面上作成斷面細(xì)長的長方形狀。
圖1是包括本發(fā)明的臭氧發(fā)生器的平板積層型臭氧發(fā)生裝置的概略的剖視圖。圖2是從上方看圖1的平板積層型臭氧發(fā)生裝置的圖。在圖1及圖2，平板積層型臭氧發(fā)生裝置，由作為使臭氧發(fā)生的主要構(gòu)成的臭氧發(fā)生器100、及向該臭氧發(fā)生器100供給電力的臭氧變壓器200及高頻變換器300構(gòu)成。
高頻變換器300把從輸入電源404輸入的電力變換成需要的頻率數(shù)，經(jīng)逆變器輸出電纜403輸出。臭氧變壓器200，以臭氧變壓器自身的電感改善負(fù)荷的功率，使該電力達(dá)到規(guī)定的電壓，作為臭氧發(fā)生需要的電力，經(jīng)高壓電纜401供給給臭氧發(fā)生器100。高壓電纜401，貫通高壓襯套120，與后述的臭氧發(fā)生器100內(nèi)的高壓電極3電氣連接。高頻變換器，控制供給到具有控制電流/電壓功能的臭氧發(fā)生器100的電力注入量。
由臭氧變壓器200供給的高電壓，由高壓電纜401通過高壓襯套120送到臭氧發(fā)生器100的高壓電極3上。另外，由臭氧變壓器200供給的低電壓，用低壓電纜402經(jīng)基座24送到低壓電極7上。
臭氧發(fā)生器100，是將多個(gè)的電極組件102積層而成的。單個(gè)的電極組件102，具有作為第1電極的低壓電極7及作為第2電極的高壓電極3。關(guān)于電極組件102的構(gòu)造放在后面說明。規(guī)定數(shù)量的電極組件102按照圖1的上下方向被積層于基座24上、構(gòu)成臭氧發(fā)生器電極101。被積層的多個(gè)的電極組件102，借助重疊設(shè)置于最上面的電極組件102的電極壓板22、和貫通電極壓板22及各電極組件102的緊固螺釘21a，以規(guī)定的緊固力固定于基座24。有關(guān)該緊固力的內(nèi)容將后述。
臭氧發(fā)生器電極101，以發(fā)生器外罩110覆蓋。發(fā)生器外罩110，去掉一面，做成大體的箱形，用外罩緊固螺釘26將設(shè)置于開口周邊部的發(fā)蘭盤緊固于基座24。發(fā)生器外罩110的開口周邊部與基座24之間，用O型圈使發(fā)生器外罩110與基座24形成的內(nèi)部空間成為密閉構(gòu)造。
在基座24的內(nèi)部空間，設(shè)置著供氧氣(內(nèi)含微量的氮和二氧化碳)用的氧氣入口130。從氧氣入口130供給的氧氣，充滿發(fā)生器外罩110內(nèi)，并進(jìn)入后述的放電領(lǐng)域的間隙。在基座24，設(shè)置著把經(jīng)后述的放電領(lǐng)域生成的臭氧氣體從臭氧發(fā)生器100送到外部的臭氧氣體出口11和供冷卻電極組件102的冷卻水出入用的冷卻水出入口12。即亦，臭氧氣體出口11，是設(shè)置于基座24的臭氧氣體通路8的端部開口，冷卻水出入口12，是設(shè)置于基座24的冷卻水通路9的端部開口。
這樣構(gòu)成的平板積層型臭氧發(fā)生裝置，是本發(fā)明特別涉及的屬于臭氧發(fā)生裝置主要部件的臭氧發(fā)生器100的類型。詳細(xì)地說，是涉及以臭氧發(fā)生器100的大容量化、改善裝置的空間利用系數(shù)為目的、將臭氧發(fā)生器100做成矩形形狀、并將電極組件102內(nèi)的高壓電極、感應(yīng)體板、低壓電極分別做成與該臭氧發(fā)生器100的矩形化相適配的形狀、以及有關(guān)冷卻構(gòu)造、臭氧氣體取出等方面構(gòu)造的類型。此外，也是涉及謀求高效生成臭氧用的形狀及發(fā)生器的緊湊化、減低制造成本、輕量化及增大容器的壓力強(qiáng)度用的容器的密封方法、以及關(guān)于容器形狀等的構(gòu)造和將發(fā)生器多個(gè)設(shè)置的大容量臭氧發(fā)生器的構(gòu)造的類型。
圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1的臭氧發(fā)生器的發(fā)生器電極的模式的詳細(xì)剖視圖。圖4是圖3中E部分的放大圖。在圖3及圖4，臭氧發(fā)生器電極101，包括作為第1電極的平板狀的低壓電極7、作為與低壓電極7對向的第2電極的平板狀的高壓電極3、設(shè)置于低壓電極7與高壓電極3之間的平板狀的感應(yīng)體板5、以及在積層方向上形成薄放電領(lǐng)域用的撐擋13。單個(gè)的電極組件102，使高壓電極3、低壓電極7、感應(yīng)體板5、及撐擋13組合，形成后述的放電領(lǐng)域。此外，使該電極組件102多段積層、構(gòu)成臭氧發(fā)生器電極101。
臭氧發(fā)生器電極101，在低壓電極7與高壓電極3間迭加交流電壓，在注入含氧氣的氣體(原料氣體)的放電領(lǐng)域產(chǎn)生放電，使臭氧氣體發(fā)生。從圖1中的臭氧變壓器200經(jīng)高頻變換器120向高壓電極2的供電端子4供給電力。高壓電極3，用不銹鋼，鋁等金屬制作。感應(yīng)體板5的主面，通過后述的導(dǎo)電性膜密著于高壓電極3。感應(yīng)體板5可用陶瓷，玻璃，硅等材料制作。在感應(yīng)體板5與低壓電極板7之間，利用撐擋13形成放電領(lǐng)域。在本實(shí)施形態(tài)，放電領(lǐng)域被分割成如圖2中虛線所示的6個(gè)放電領(lǐng)域27a～27f。各放電領(lǐng)域27a～27f，形成帶圓角的略正方形，充滿圖1的發(fā)生器外罩110的原料氣體，如圖2中箭頭所示，從各放電領(lǐng)域周圍，全方位地向各放電領(lǐng)域的中心方向進(jìn)入。
通過在高壓電極3與低壓電極7之間迭加交流·高電壓，將放電領(lǐng)域27a～27f中流動的原料氣體變換為臭氧。各放電領(lǐng)域27a～27f中變換成臭氧化氧的臭氧氣體，從后述的臭氧氣體取出孔28a～28f進(jìn)入低壓電極7的內(nèi)部，經(jīng)由設(shè)置于低壓電極7的臭氧氣體通路8到達(dá)臭氧氣體出口11。
低壓電極板7，與用不銹鋼板構(gòu)成的4塊金屬板接合、成為在板間形成臭氧氣體通路8的薄板狀的導(dǎo)電性剛體。在低壓電極7，除臭氧氣體通路8外，還形成用來提高臭氧發(fā)生效率的冷卻水通路9。此外，作為冷媒的冷卻水在冷卻水通路9中流動，使放電領(lǐng)域27a～27f內(nèi)的氣體溫度降低。
形成于低壓電極7的臭氧氣體通路8，經(jīng)由形成于集流組合體23的臭氧氣體通路8與設(shè)置在基座24的臭氧氣體出口11連通。另外，形成于低壓電極7的冷卻水通路9，經(jīng)由形成于集流組合體23的冷卻水通路9與設(shè)置于基座24的冷卻水出入口2連通。
雖然未圖示，但是，在低壓電極7與集流組合體23或基座24之間，為了水的密封和氣體的密封，應(yīng)采用O型圈。
由低壓電極7、高壓電極3、感應(yīng)體板5、撐擋13構(gòu)成的電極組件102，利用貫通各構(gòu)成要素的緊固螺釘21a，在電極壓板22與基座24間進(jìn)行緊固固定。
下面，對低壓電極7的構(gòu)造進(jìn)行詳細(xì)說明。圖5是低壓電極的上面圖。圖6是沿圖5的A-A線的箭頭方向的剖視圖。圖7是沿圖5的B-B線的箭頭方向的剖視圖。圖8是沿圖5的C-C線的箭頭方向的剖視圖。圖9是沿圖5的D-D線的箭頭方向的剖視圖。
低壓電極7由耐臭氧性高的金屬材料制作，為了確保面積大，發(fā)生器外罩110的水平斷面內(nèi)，全域內(nèi)形成寬闊的略矩形(長方形)平板狀的形狀。
低壓電極7，包括在主面形成電極、在內(nèi)部形成臭氧氣體通路8及冷卻水通路(冷媒通路)9的矩形平板狀的低壓電極放電部700，及設(shè)置于低壓電極放電部700的一側(cè)的邊的側(cè)部、形成臭氧氣體通路8的氣體取出口8a及冷卻水通路9的冷卻水入口(冷媒入口)9a、冷卻水出口(冷媒出口)9b的出入部710。作為設(shè)置于低壓電極放電部700內(nèi)的冷媒通路的冷卻水通路9，遍布形成于低壓電極放電部700，使作為冷媒的冷卻水將低壓電極放電部700整體圍繞。
低壓電極放電部700，構(gòu)成高壓電極3，感應(yīng)體板5，及撐擋13，同時(shí)構(gòu)成電極組件102，并在基座24上積層，用緊固螺釘21a緊固。另外，出入部710，為了插補(bǔ)制作高壓電極3、感應(yīng)體板5、及撐擋13的積層方向的高度，在相鄰的上下間分別夾著集流組合體23進(jìn)行積層，再用緊固螺釘21b緊固。在該集流組合體23上，設(shè)置著在積層方向上延伸的臭氧氣體通路8及冷卻水通路9。
在低壓電極放電部700與出入部710之間，設(shè)置凹縮部720。形成作為剛性小部件的凹縮部720的用意是當(dāng)?shù)蛪弘姌O放電部700與出入部710分別用緊固螺釘21a和緊固螺釘21b緊固時(shí)，在低壓電極放電部700與出入部710中的某一個(gè)上發(fā)生的變形，都不影響到另一方的緊固力。
即亦，低壓電極放電部700，利用緊固螺釘21a，將高壓電極3、感應(yīng)體板5及撐擋13同時(shí)用緊固螺釘21a以規(guī)定的緊固力緊固于基座24上，該緊固力應(yīng)進(jìn)行非常精細(xì)的控制，以達(dá)到正確地控制間隙非常薄的放電領(lǐng)域27a～27f的高度(厚度)。
另外，出入部710，利用緊固螺釘21b與集流組合體23一起被緊固于基座24。出入部710與集流組合體23，通過控制高度的尺寸制作。制作誤差不可能為理想的0。
此外，在積層低壓電極放電部700、高壓電極3、感應(yīng)體板5及撐擋1 3中發(fā)生的累計(jì)誤差，以及積層出入部710與集流組合體23中發(fā)生的累計(jì)誤差，究其原因，是由于在低壓電極放電部700與出入部710間發(fā)生彎曲應(yīng)力所致。為了吸收該彎曲應(yīng)力，在兩者之間設(shè)置剛性的小凹縮部720。利用該剛性小凹縮部720，使低壓電極放電部700與出入部710相互不產(chǎn)生應(yīng)力影響。
在低壓電極放電部700的上下兩主面，為了使以前述的臭氧氣體通路為中心的徑向的流速分布大體均勻，在低壓電極放電部700面的放電領(lǐng)域內(nèi)，使各6個(gè)的臭氧氣體取出孔28a～28f穿通。該穿通的6孔中分別流入均勻的臭氧氣體，使低壓電極放電部700面的臭氧發(fā)生量均勻，從而得到高濃度的臭氧，臭氧氣體的取出效率也高。此外，不僅設(shè)置6個(gè)臭氧氣體取出孔28a～28f，還在臭氧氣體取出孔的周圍將高壓電極分割成6個(gè)，使放電領(lǐng)域分散，實(shí)現(xiàn)從各放電領(lǐng)域的周圍流入的原料氣體的均勻化。本實(shí)施形態(tài)，如前所述，分成為6個(gè)放電領(lǐng)域27a～27f。此外，設(shè)置臭氧氣體取出孔28a～28f，使位于6個(gè)放電領(lǐng)域27a～27f的大體中央部，在各放電領(lǐng)域27a～27f發(fā)生的臭氧氣體，被從該臭氧氣體取出孔28a～28f吸入低壓電極7內(nèi)。從臭氧氣體取出孔28a～28f進(jìn)入低壓電極7的臭氧氣體，通過形成于低壓電極7內(nèi)的臭氧氣體通路8，在低壓電極7內(nèi)合流為一，向著形成于出入部710的臭氧氣體通路8。
低壓電極7，如圖6～9所示，以2塊的第1金屬電極7a、及2塊的第2金屬電極7b合計(jì)4塊的金屬電極面對面地制作而成。在各自的金屬電極7a、7b的片側(cè)主面，通過腐蝕或機(jī)加工刻成多條深度為幾mm的斷面為ㄈ字型的槽。此外，首先，制作2塊的第1金屬電極7a，使槽對向貼合，并在內(nèi)部形成臭氧氣體通路8，接著，制作2塊的第2金屬電極7b，使形成槽的面向著各電極7a的外側(cè)面貼合，形成冷卻水通路9。這樣的4塊的金屬電極7a、7b，利用封口或熱壓使之重合接合，內(nèi)部構(gòu)成密閉構(gòu)造。
此外，在出入部710，形成沿積層方向延伸的臭氧氣體通路8及冷卻水通路9。這里，冷卻水通路9，分在冷卻水入口(冷媒入口)9a和冷卻水出口(冷媒出口)9b設(shè)置。連通冷卻水入口9a和冷卻水出口9b的冷卻水通路9，在圖5中用點(diǎn)線表示，在低壓電極7的內(nèi)部幾乎遍布整體地形成。即亦，冷卻水通路9，在矩形平板狀的低壓電極放電部700，從中央部到外周部遍布整體地形成多個(gè)同心形狀體。此外，相鄰的同心狀的冷卻水通路9，用窄幅的凸緣隔開。冷卻水，以圖5中的虛線箭頭方向流動。
另外，形成于低壓電極放電部700內(nèi)部的臭氧氣體通路8，從形成于出入部717的積層方向上延伸的通路分叉延伸到低壓電極放電部700，在分叉的頭部與形成于兩側(cè)主面的臭氧氣體取出孔28a～28f連通。該臭氧氣體取出孔28a～28f，將低壓電極放電部700進(jìn)行6等分后就設(shè)置于該6等分的放電領(lǐng)域27a～27f的各自中心。在該6等分的放電領(lǐng)域，原料氣體對著設(shè)置于各自中心的臭氧氣體取出孔28a～28f流動，周圍的略均一的氣體流入臭氧氣體取出孔28a～28f。此外，形成于低壓電極7的臭氧氣體取出孔28a～28f與分叉的臭氧氣體通路8，構(gòu)成使發(fā)生在多個(gè)放電領(lǐng)域27a～27f的臭氧氣體集合取出的集合取出裝置。在本實(shí)施形態(tài)，表示將低壓電極放電部6等分、并相應(yīng)設(shè)置6個(gè)臭氧氣體取出孔28a～28f的裝置，也可以將低壓電極放電部700進(jìn)行2以上的n等分，設(shè)置n個(gè)臭氧氣體取出孔。
發(fā)生的臭氧氣體，從多個(gè)放電領(lǐng)域27a～27f的中央部通過設(shè)置于低壓電極放電部700的臭氧氣體通路8合流，到達(dá)沿設(shè)置于出入部710的積層方向延伸的臭氧氣體通路8。另外，在低壓電極放電部700整體中流動的冷卻水，從出入部710的冷卻水入口孔9a進(jìn)入低壓電極7，使低壓電極放電部700全面冷卻，流向冷卻水出口孔9b。
設(shè)置于低壓電極7的一側(cè)邊的側(cè)部的出入部710的臭氧氣體通路8與冷卻水通路9的通路集合構(gòu)造，與鄰接設(shè)置于出入部710的上下的集流組合體23同樣形成的通路構(gòu)造配合，形成在積層方向以直線狀延伸的臭氧氣體通路8及冷卻水通路9，這樣配合形成的臭氧氣體通路8及冷卻水通路9，與設(shè)置于基座24的臭氧氣體出口11及冷卻水出入口12連接。
這樣，在本實(shí)施形態(tài)，由于在低壓電極7及集流組合體23內(nèi)形成臭氧氣體通路8及冷卻水通路9，因此，可省略以往使用的集合接頭及配管型材，這些接頭、配管型材的空間被空出來，實(shí)現(xiàn)構(gòu)造簡化的臭氧發(fā)生器。
此外，在本實(shí)施形態(tài)，通過對低壓電極進(jìn)行腐蝕或機(jī)械加工，在數(shù)mm以內(nèi)將進(jìn)行凹凸加工的4塊金屬板貼合、形成氣密流通空間，使臭氧氣體通路8及冷卻水通路9氣密分離形成，可以使低壓電極7的厚度變薄，實(shí)現(xiàn)裝置的小型化。此外，由于不用冷卻水及臭氧氣體取出用配管，可提供使裝配、分解可簡單地進(jìn)行、廉價(jià)的臭氧發(fā)生器。
此外，在本實(shí)施形態(tài)，4塊金屬電極7a、7b接合制作低壓電極7，用4塊以上電極接合、在內(nèi)部形成臭氧氣體通路8及冷卻水通路9也行。
此外，低壓電極7及感應(yīng)體板5之間設(shè)置放電領(lǐng)域27a～27f，在低壓電極7內(nèi)形成臭氧氣體通路8，在高壓電極3及感應(yīng)體板5間設(shè)置放電領(lǐng)域，在高壓電極3內(nèi)也可形成臭氧氣體通路。
此外，本實(shí)施形態(tài)，設(shè)置無聲放電(感應(yīng)體勢壘放電)必要的感應(yīng)體板5，并在感應(yīng)體板5與低壓電極7間配置撐擋、設(shè)置放電領(lǐng)域27a～27f。但是，在高壓電極3與感應(yīng)體板5間配置撐擋、設(shè)置放電領(lǐng)域27a～27f也可以。
圖10是高壓電極的上面圖，圖11是高壓電極的正面圖，圖12是高壓電極的側(cè)面圖。高壓電極3，由不銹鋼板等的導(dǎo)電性薄板構(gòu)成，其一部分作為供電端子4凸出。高壓電極3，由矩形平板狀的材料構(gòu)成、通過機(jī)加工削除不要的部分、在片面?zhèn)刃纬?個(gè)扁平狀的凸部3a～3f。最終在兩側(cè)面形成12個(gè)凸部3a～3f。在凸部3a～3f的頂面的平坦部形成電極面。前述6個(gè)放電領(lǐng)域27a～27f，根據(jù)該高壓電極3的6個(gè)凸部3a～3f形成為1個(gè)。
各凸部3a～3f，形成4角圓狀的略正方形。6個(gè)凸部3a～3f中的4個(gè)凸部3a、3c、3d、3f，在高壓電極3的四壁使2邊一致地形成。其他2個(gè)凸部3b～3e中，凸部3b設(shè)置在凸部3a，3c間。此外，凸部3e設(shè)置在凸部3d，3f間。相鄰的凸部間隔開規(guī)定的間隔。這個(gè)間隔后面述及。
在各凸部3a～3f的主面，可在同一的平面上存在，而且可具有各自高精度的平坦度。從圖11的正面及圖12的側(cè)面看，各凸部3a～3f的外周部，形成斷面圓弧狀的平滑的形狀。
在矩形平板狀的高壓電極3的一側(cè)邊，設(shè)置供電端子4。供電端子4，與凸部3a～3f同樣，可通過機(jī)加工削除形成，此外，小的板狀材料片通過焊接、螺釘緊固等接合形成。
前述6個(gè)放電領(lǐng)域27a～27f，發(fā)生在形成凸部3a～3f的領(lǐng)域。凸部3a～3f水平面內(nèi)長度方向的邊長與垂直于它的邊長之比(水平面內(nèi)的縱橫比，以后稱為長寬比)約為1∶1。即亦，略正方形。因此，前述6個(gè)放電領(lǐng)域27a～27f的長寬比約為1∶1。在長寬比為1∶1的放電領(lǐng)域的中心，如設(shè)置臭氧氣體取出孔，以臭氧氣體取出孔為中心的徑向的氣體的流入可均一化。
在對放電領(lǐng)域的長寬比作種種變化的同時(shí)測量臭氧用戶濃度及臭氧用戶發(fā)生效率，當(dāng)結(jié)果為1.5∶1.0以內(nèi)時(shí)，以臭氧氣體取出孔為中心的徑向的氣體流入時(shí)的氣體流速V(或流量Q)的分布，在水平面內(nèi)的縱橫方向差別不大。結(jié)果，臭氧濃度及臭氧發(fā)生效率確認(rèn)能確保大于80％，另外，未見明顯的性能降低。另外，長寬比超過1.5∶1.0時(shí)，出現(xiàn)明顯的臭氧濃度及臭氧發(fā)生效率的降低，可確認(rèn)面積增大的效果不大。
一般，放電領(lǐng)域被做成1個(gè)大的面積。在放電領(lǐng)域的中央部與周邊部放電功率密度的間隙大，臭氧濃度及臭氧發(fā)生效率降低。這里，說的是得到規(guī)定的臭氧濃度及臭氧發(fā)生效率的放電領(lǐng)域的面積的最大允許放電面積。當(dāng)放電領(lǐng)域小于最大允許放電面積時(shí)，臭氧濃度及臭氧發(fā)生效率好，另外，當(dāng)放電領(lǐng)域大于最大允許放電面積時(shí)，臭氧濃度及臭氧發(fā)生效率不好，裝置不能維持規(guī)定的性能。
最大允許放電面積因放電領(lǐng)域的形狀(長寬比)而異。按照形狀的變化，最大允許放電面積最大時(shí)，在放電領(lǐng)域的中央部有臭氧氣體取出孔，而且放電領(lǐng)域呈圓形。放電領(lǐng)域圓形時(shí)，原料氣體從圓周的周圍進(jìn)入，向設(shè)置于中央部的臭氧氣體取出孔流動，原料氣體的流動從放電領(lǐng)域的周圍進(jìn)入，也能夠保持均一化。
當(dāng)放電領(lǐng)域?yàn)殚L方形時(shí)，小于最大允許放電面積時(shí)，長寬比不好，以放電領(lǐng)域內(nèi)臭氧氣體取出孔為中心的徑向的氣體的流入不均一，對氣體流動慢的部分，放電空間的氣體溫度上升，臭氧發(fā)生效率降低。裝置整體的臭氧發(fā)生性能變壞。
最大允許放電面積，可利用下式求得。即亦，設(shè)最大允許放電面積SO[cm2]，在當(dāng)放電領(lǐng)域的間隙長為d[cm]、放電氣體壓力為P[Mpa]、(P[Mpa]＝7500(0.1+P)[Torr]＝p[Torr])、
放電電壓為Vp[V]、(此外，放電波形是交流波形(這里用峰值表示，標(biāo)號為Vp)。)、放電功率密度為W[W/cm2]時(shí)，則SO＝(A×d×P×Vp)/W (式1)這里，A比例常數(shù)這里，A是由放電領(lǐng)域形狀(長寬比)決定的比例常數(shù)，因放電領(lǐng)域形狀可在10～30范圍內(nèi)變化。
此外，在本實(shí)施形態(tài)的放電領(lǐng)域27a～27f，放電領(lǐng)域的間隙長為0.01[cm]、放電氣體壓力為0.25[Mpa]、放電電壓為5000[V]、放電功率密度為1[W/cm2]時(shí)，如果比例常數(shù)設(shè)為20，則，最大允許放電面積SOSO＝(20×0.01×0.25×5000)/1.0＝250cm2除了考慮小于最大允許放電面積SO、根據(jù)臭氧發(fā)生裝置的整體構(gòu)成，本實(shí)施形態(tài)的各1個(gè)的放電領(lǐng)域27a～27f的面積S為75cm2(φ200)。該面積的設(shè)定，一是取高壓電極3的凸部3a～3f的面積為75cm2，另外，放電領(lǐng)域27a～27f的面積S除了根據(jù)該高壓電極3的凸部3a～3f的面積外，還與后述的感應(yīng)體板的表面形成的導(dǎo)電性膜的面積有關(guān)。
如前所述，感應(yīng)體勢壘放電(無聲放電)，一般具有與放電電壓的增大成比例、在電極面均一、功率密度大的特點(diǎn)，實(shí)際由于放電間隙形成時(shí)的尺寸誤差等的原因，在放電領(lǐng)域間隔小的部分開始放電，在這間隔小的部分功率密度大。而且放電領(lǐng)域大時(shí)，電極面功率密度分布差別大，成為臭氧發(fā)生能力降低的原因。在放電領(lǐng)域取1個(gè)大面積時(shí)，在放電領(lǐng)域的中央部(一般，在放電領(lǐng)域，往往是間隔最小的部分)與周邊部放電功率密度差別大。此外，在放電領(lǐng)域取1個(gè)大面積時(shí)，按照矩形的形狀，長寬比大于1∶1的值。該偏離放電功率密度及長寬比的理想狀態(tài)的值，是導(dǎo)致臭氧發(fā)生效率降低及臭氧濃度減低的原因。
為了解決這個(gè)問題，在本實(shí)施形態(tài)，將放電領(lǐng)域分為6個(gè)放電領(lǐng)域27a～27f。設(shè)置于前述高壓電極3的6個(gè)凸部3a～3f，與這6個(gè)放電領(lǐng)域27a～27f對應(yīng)。在本實(shí)施形態(tài)，這樣，將1個(gè)放電領(lǐng)域限制在最適放電面積SO以內(nèi)，此外，將最適放電領(lǐng)域的長寬比確保在一定值內(nèi)，此外，將臭氧氣體取出孔的位置分散配置。
前述最大允許放電面積SO的關(guān)系式(式1)中，放電電壓Vp，可用下式求得。即亦，當(dāng)放電領(lǐng)域間隙長為d[cm]、放電氣體壓力為p[Torr]時(shí)，放電電壓VpVp＝B×p×d(式2)B比例常數(shù)這里，B是換算到放電電壓值用的比例常數(shù)，實(shí)際值約為188，因放電氣體種類、電極的材料而異。
這里，如果將放電領(lǐng)域間隙長取d[cm]，放電氣體壓力取p[Torr]，對前述式1進(jìn)行改寫，則SO＝(A×d×p×Vp)/W (式1)＝A×d×(p/7500-0.1)×B×p×d/W＝(A×B/7500(p×d)2W)-(A×B×(p×d)×d/W)＝(0.5×(p×d)2W)-(376.0×(p×d)×d/W) (式3)放電領(lǐng)域間隙長d的最小值0.001cm，由電極面的機(jī)械工作精度決定，如電極面的加工誤差小于±10μm，電極的加工成本將增大，另外，放電領(lǐng)域間隙長d為0.001cm，如電極面的加工誤差大于±10μm，放電間隙的精度大于于±10％，放電間隙的偏差會導(dǎo)致臭氧性能的降低。
圖13是表示乘積p×d與放電電壓的關(guān)系的特性圖。此外，圖14是表示放電電壓與高電壓的絕緣距離的關(guān)系的特性圖。此外，圖15是表示可變乘積p×d的值時(shí)的乘積p×d與放電單元的容積比的關(guān)系的一例的特性圖。圖16是表示可變放電功率密度時(shí)的放電功率密度與放電單元的容積比的關(guān)系的一例的特性圖。根據(jù)各圖測定實(shí)裝置或按測定值演算得到的數(shù)據(jù)，各圖中用黑四角表示的領(lǐng)域分別是效率高的領(lǐng)域。
放電領(lǐng)域間隙長d的增加及放電氣體壓力p的增加，使乘積p×d的值增大，如圖13所示，使臭氧發(fā)生用的放電電壓提高。此外，放電電壓提高時(shí)，如圖14所示，必須確保裝置內(nèi)的絕緣距離大，為此臭氧裝置的容積要大，電源也要大。
此外，圖15是保持放電功率密度一定、在考慮確保絕緣距離時(shí)概算算出改變乘積p×d值時(shí)的放電單元的容積比的圖。乘積p×d的值取20Torr·cm～50Ttorr·cm時(shí)，放電單元的容積比為2.5倍，放電電壓Vp也大于9.5kV。這樣一來，將面對受高電壓法規(guī)及高壓力容器法規(guī)制約及成本大幅增加的問題。
此外，圖15是保持乘積p×d的值一定、概算算出改變放電功率密度時(shí)的放電單元的容積比的圖。放電功率密度取0.3W/cm2～4W/cm2時(shí)，可減低放電單元的容積比約0.3倍。此外，放電功率密度依存于冷卻能力，4W/cm2以上的放電時(shí)，放電部的氣體溫度急劇提高，臭氧發(fā)生性能急劇惡化，因此，難以確保規(guī)定的臭氧發(fā)生量。另外，從圖16可認(rèn)為1W/cm2～3W/cm2的范圍是裝置最高效的領(lǐng)域。
如前所述，從實(shí)際出發(fā)考慮的本實(shí)施形態(tài)的臭氧發(fā)生器，兼顧放電領(lǐng)域間隙長d、放電氣體壓力p、兩者的乘積p×d、及放電功率密度W、裝置的大小、容積率及經(jīng)濟(jì)性，最好選擇圖13～16中用黑四角表示的領(lǐng)域、即亦以下表1的范圍。
放電領(lǐng)域間隙長 d0.001～0.06[cm]放電氣體壓力 p0.1～0.4[MPa]1500～3750[Torr]乘積 p×d 15～50[Torr×cm]放電功率密度 W 0.3～4[W/cm2]按照前述式及表1的范圍演算最大允許放電面積時(shí)，可導(dǎo)出以下條件。
放電領(lǐng)域間隙長d 0.06[cm]以下乘積p×d 50[Torr×cm]以下放電功率密度W 0.3[W/cm2]以上此時(shí)的最大允許放電面積，最大允許放電面積SO3038[cm2]以下。
通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，例如，當(dāng)放電領(lǐng)域間隙長d 0.06[cm]以下、乘積p×d 50[Torr×cm]以下、放電功率密度W 0.3[W/cm2]以上、最大允許放電面積SO3000[cm2]以下時(shí)，臭氧發(fā)生效率為80％。另外，如這個(gè)條件不成立，臭氧濃度及臭氧發(fā)生效率將明顯降低。最終，可確認(rèn)面積增加的效果不大。
圖17是感應(yīng)體板的上面圖，圖18是感應(yīng)體板的正面圖，圖19是感應(yīng)體板的側(cè)面圖。臭氧發(fā)生裝置，為實(shí)現(xiàn)臭氧發(fā)生器100的大容量化，以及改善裝置的空間利用率，采用矩形斷面的外形。感應(yīng)體板5可采用玻璃或陶瓷等材料制作，為確保大面積的目的，在發(fā)生器外罩110的水平斷面內(nèi)，作成全域?qū)挼拇篌w矩形(長方形)平板狀的形狀，將高壓電極3從兩側(cè)夾入構(gòu)成。
感應(yīng)體板5作成矩形平板狀，與高壓電極3接觸的側(cè)面上形成6個(gè)導(dǎo)電性膜5a～5f。各導(dǎo)電性膜5a～5f，形成4角圓形的略正方形。即亦，各導(dǎo)電性膜5a～5f，長寬比約為1∶1。各導(dǎo)電性膜5a～5f，設(shè)置在對應(yīng)于高壓電極3的凸部3a～3f的位置，與凸部3a～3f形狀大體相同。相鄰的導(dǎo)電性膜以規(guī)定的間隔隔開。各導(dǎo)電性膜5a～5f的主面，存在于同一平面上，分別具有高精度的平坦度。此外，在相鄰導(dǎo)電性膜間，貫通設(shè)置著大大小小的原料氣體均等供給孔5g，5h，使原料氣體能夠均等地在各放電領(lǐng)域27a～27f流動。
各導(dǎo)電性膜5a～5f的大小，與前述6個(gè)放電領(lǐng)域27a～27f的大小有關(guān)。即亦，6個(gè)放電領(lǐng)域27a～27f的大小，由高壓電極3的凸部3a～3f的大小及該導(dǎo)電性膜5a～5f的大小決定。
這樣，在感應(yīng)體板5的表面直接形成導(dǎo)電性膜5a～5f，通過該導(dǎo)電性膜5a～5f使感應(yīng)體板5與高壓電極3接觸。即亦，高壓電極3的凸部3a～3f與感應(yīng)體板5的導(dǎo)電性膜5a～5f接觸。按照這樣的構(gòu)成，即使高壓電極3的凸部3a～3f的表面與導(dǎo)電性膜5a～5f的表面間一部分接觸不良，導(dǎo)電性膜5a～5f與高壓電極3的電位呈同電位，一部分的接觸不良引起的不正放電不會發(fā)生，可防止臭氧發(fā)生器100的效率降低、延長臭氧發(fā)生裝置的壽命。
在形成感應(yīng)體板5的導(dǎo)電性膜5a～5f的面及反對側(cè)的面，即亦，感應(yīng)體板5的低壓電極7側(cè)(放電領(lǐng)域側(cè))面上設(shè)置著形成放電領(lǐng)域27a～27f用的撐擋13。撐擋13，形成長寬比為1∶1的非常薄的空間。在本實(shí)施形態(tài)，撐擋13，被作成0.1mm厚的細(xì)長的棒狀或圓板狀。撐擋13，例如，對板狀的感應(yīng)體板5進(jìn)行機(jī)加工、削去周圍部分、做出使撐擋相對突出的形狀而成的。這樣，通過將感應(yīng)體板5與撐擋13用1種材料削成為一體，比之將感應(yīng)體板5與撐擋13分別制作后再結(jié)合的順序，具有無撐擋13單件、可減少部件數(shù)、并可省略撐擋13的定位工序、使臭氧發(fā)生器組裝容易等優(yōu)點(diǎn)。
如前所述，在兩主面分別形成6個(gè)凸部3a～3f的高壓電極3的兩側(cè)，一側(cè)面上形成導(dǎo)電性膜5a～5f，他側(cè)面上設(shè)置撐擋13的2塊感應(yīng)體板5，夾著高壓電極3進(jìn)行配置，使導(dǎo)電性膜5a～5f與各凸部3a～3f接觸，此外，在兩面還配置各自的低壓電極7。而且在感應(yīng)體板5與低壓電極7間利用撐擋形成放電領(lǐng)域27a～27f。又，通過這樣重復(fù)的高壓電極3、低壓電極7、感應(yīng)體板5、及撐擋13，構(gòu)成電極組件102，該電極組件102系多個(gè)積層而成，另外，在低壓電極7的出入部710的上下間，分別配置集流組合體23，利用緊固螺釘21a，21b，以規(guī)定的緊固力將它們緊固在基座24上。
下面，對動作進(jìn)行說明。在高壓電極3及低壓電極7上迭加交流·高電壓時(shí)，在放電領(lǐng)域27a～27f發(fā)生無聲(感應(yīng)體勢壘)放電。此時(shí)，在放電領(lǐng)域27a～27f通入含氧氣的原料氣體時(shí)，氧發(fā)生變換，發(fā)生臭氧。充滿發(fā)生器外罩110的原料氣體，如圖2中虛線箭頭所示，從放電領(lǐng)域27a～27f全周圍向中心方向進(jìn)入。氧氣，通過形成于低壓電極7及感應(yīng)體板5間的放電領(lǐng)域27a～27f，在其間被變換成臭氧。在本實(shí)施形態(tài)，形成于感應(yīng)體板5、高壓電極3及兩者間的放電領(lǐng)域27a～27f，各自形成略正方形。此外，原料氣體，從正方形的全周圍向中心流，在放電領(lǐng)域27a～27f形成臭氧氣體(臭氧化氧氣)。
要使臭氧氣體高效率發(fā)生，必須使非常薄的空間的放電領(lǐng)域27a～27f保持高精度。將電極組件102的積層體配置在電極壓板22與基座24之間，將集流組合體23配置在片側(cè)，并利用在積層方向上貫通的多個(gè)緊固螺釘21a，21b進(jìn)行緊固，以便到規(guī)定的空隙精度。
放電領(lǐng)域27a～27f是利用配置于低壓電極7表面的撐擋13形成的。即亦，放電領(lǐng)域27a～27f的厚度(積層方向的高度)，由該放電領(lǐng)域制作用的撐擋設(shè)定。對該制作放電領(lǐng)域用的撐擋13的高度作均一加工并用緊固螺釘21a，21b以規(guī)定的力緊固各電極組件102，使確保放電領(lǐng)域27a～27f的精度。
作為高效率地生成臭氧氣體的另一裝置，采用降低放電領(lǐng)域27a～27f內(nèi)的溫度的方法。作為電極，設(shè)置高壓電極3及低壓電極7，這兩種電極可用水或氣體進(jìn)行冷卻。水及氣體的冷卻效果，以水為顯著，但用水時(shí)，由于高壓電極3上迭加高電壓，所以要使用電氣傳導(dǎo)率小的冷卻水(離子交換水)才好。另外，使用氣體時(shí)，無必要，構(gòu)造復(fù)雜，噪音大，或冷媒的熱容量小，有利有弊。
在本實(shí)施形態(tài)，鄰近低壓電極7，形成放電領(lǐng)域27a～27f，在低壓電極7內(nèi)設(shè)置冷卻水通路9，對放電領(lǐng)域27a～27f進(jìn)行冷卻。此外，為了冷卻高壓電極3，在低壓電極7內(nèi)設(shè)置冷卻水通路9，這樣形成使高壓電極3的熱散發(fā)的構(gòu)成。高壓電極3發(fā)生的熱，用冷卻水通過吸熱的低壓電極7冷卻。這樣，可使放電領(lǐng)域27a～27f與高壓電極3同時(shí)冷卻，可使放電領(lǐng)域27a～27f的氣體溫度保持在低溫狀態(tài)。
在本實(shí)施形態(tài)，冷卻水流向低壓電極7，使放電領(lǐng)域27a～27f內(nèi)的氣體溫度降低。生成的臭氧氣體，通過低壓電極7內(nèi)的臭氧氣體通路8，通過低壓電極7的側(cè)部，再通過積層的出入部710及形成集流組合體23的臭氧氣體通路8，到達(dá)設(shè)置于基座24的臭氧氣體出口11。
另外，作為冷媒的冷卻水，從設(shè)置于基座24的冷卻水入口12進(jìn)入臭氧發(fā)生器100內(nèi)，通過形成積層的出入部710及集流組合體23的冷卻水通路9，從出入部710的冷卻水入口孔9a進(jìn)入低壓電極7，經(jīng)過低壓電極放電部700的全面巡回后，經(jīng)出入部710的冷卻水出口孔9b，通過形成出入部710及集流組合體23的冷卻水通路9、從設(shè)置于基座24的冷卻水出口12出去。
在本實(shí)施形態(tài)，采用低壓電極7對高壓電極3進(jìn)行冷卻的構(gòu)成，因此，流經(jīng)低壓電極7的冷卻水的電氣傳導(dǎo)率不必小，用一般的管道水就行。因此，冷卻水是便宜的。
這樣，在本實(shí)施形態(tài)，可使放電領(lǐng)域27a～27f的冷卻效率提高，此外，可有效地降低放電領(lǐng)域27a～27f的溫度。這樣，可實(shí)現(xiàn)在臭氧發(fā)生效率不降低的條件下提高放電功率密度、減少電極組件102的數(shù)量、小型化及低價(jià)格化。此外，經(jīng)過低壓電極7冷卻高壓電極3，所以，作為冷卻水，不用電氣傳導(dǎo)率小的離子交換水，用一般的管道水就行。為此，電氣傳導(dǎo)率的監(jiān)視裝置及離子交換水的循環(huán)設(shè)備可省略，裝置構(gòu)成數(shù)量的削減帶來低價(jià)格，維護(hù)費(fèi)用也可降低。
在本實(shí)施形態(tài)，為提高臭氧發(fā)生器100的臭氧發(fā)生量(容量)，可做大1個(gè)電極組件102的放電面積，還可對該電極組件102進(jìn)行多段積層以實(shí)現(xiàn)大容量化。此外，從改善臭氧發(fā)生器100的空間利用觀點(diǎn)考慮，1個(gè)的電極組件102的形狀可取長方形。
這樣，對應(yīng)于增大1個(gè)電極組件102的面積，如果單純增大放電領(lǐng)域的面積、在電極組件102的整面上形成放電領(lǐng)域，會使中央部及周邊部的放電功率密度的差異增大。此外，放電領(lǐng)域一增大，會出現(xiàn)原料氣體在放電面上流動不均勻的問題。
如果出現(xiàn)放電功率密度的參差及原料氣體在放電面上流動不均勻的問題，會使臭氧濃度降低、及臭氧發(fā)生效率下降。此外，要提高臭氧發(fā)生器100的空間利用率將電極形狀做成長方形的平板時(shí)，放電領(lǐng)域也呈長方形，長寬比偏離1∶1很多，放電領(lǐng)域內(nèi)的氣體流量分布更差，臭氧濃度更低，臭氧發(fā)生效率更低。
在本實(shí)施形態(tài)，電極形狀呈長方形，增大對1個(gè)電極的放電領(lǐng)域，在高壓電極3上形成6個(gè)凸部3a～3f，將該大的放電領(lǐng)域分割成為6個(gè)小的放電領(lǐng)域27a～27f，在各放電領(lǐng)域27a～27f的近中央位置的低壓電極7的主面設(shè)置臭氧氣體取出孔28a～28f。
由于這樣的構(gòu)成，只在高壓電極3與6個(gè)凸部3a～3f對向的部分的放電領(lǐng)域產(chǎn)生放電，因此可改善1個(gè)放電領(lǐng)域的長寬比及放電領(lǐng)域增大的問題。這樣，原料氣體由放電領(lǐng)域27a～27f的全周圍供給，從設(shè)置于各領(lǐng)域的中央部的低壓電極7的臭氧氣體取出孔28a～28f取出。因此，在各放電領(lǐng)域，能使幾乎均勻的原料氣體流動。
1個(gè)的電極組件102發(fā)生的臭氧氣體，可在低壓電極7的出入部710貫通積層方向設(shè)置的臭氧氣體取出孔28a～28f集合、由此取出，此外，作為冷卻低壓電極7的冷媒的冷卻水，從設(shè)置于出入部710的冷卻水入口孔9a供給，在低壓電極7內(nèi)循環(huán)、冷卻低壓電極7后，返回設(shè)置于出入部710的冷卻水出口孔9b。
在本實(shí)施形態(tài)，由于將放電領(lǐng)域分割為6個(gè)放電領(lǐng)域27a～27f，取高壓電極3相鄰的凸部3a～3f間的距離為3mm左右。此外，感應(yīng)體板5的相鄰的導(dǎo)電性膜5a～5f間的距離約為3mm。但是，一邊變更距離一邊做實(shí)驗(yàn)，當(dāng)開到1.5mm以上時(shí)已經(jīng)足夠了。另外，在低于1.5mm時(shí)，在相鄰的放電領(lǐng)域27a～27f間的空間將發(fā)生不合適的放電。還發(fā)生由不合適的放電引起的電極的損傷及臭氧發(fā)生效率的降低等問題。
在本實(shí)施形態(tài)，從各放電領(lǐng)域27a～27f的中央部經(jīng)由設(shè)置于低壓電極7的臭氧氣體通路8、從設(shè)置于低壓電極7的端部的出入部710取出臭氧氣體。為此，在各放電領(lǐng)域27a～27f發(fā)生的臭氧氣體，可照樣取出，如以往裝置那樣，不必設(shè)置臭氧氣體部與原料氣體部隔開的構(gòu)造，可防止以往裝置中的臭氧氣體中混入原料氣體取出的臭氧濃度降低的所謂“氣體殺氣體”的現(xiàn)象，可取出高濃度的臭氧氣體。
此外，作為第1電極的低壓電極7，具有在主面形成電極、內(nèi)部形成臭氧氣體通路8及作為冷媒通路的冷卻水通路9的矩形平板狀的電極放電部700、以及設(shè)置于電極放電部700的某一邊的側(cè)部的臭氧氣體通路8的氣體取出口8a及冷卻水通路9的冷卻水入口9a、以及形成冷卻水出口9b的出入部710；可簡化臭氧氣體取出用的配管及冷媒的供給·排出用的配管。
此外，在本實(shí)施形態(tài)，多個(gè)地積層著具有平板狀的第1電極7、與第1電極7的主面對向的平板狀的第2電極3、設(shè)置于第1電極7與第2電極3間的平板狀的感應(yīng)體板5及形成放電領(lǐng)域的撐擋13的電極組件102，在第1電極7與第2電極3間迭加交流電壓，在注入原料氣體的放電領(lǐng)域產(chǎn)生放電使臭氧氣體發(fā)生，第1電極7，在與放電領(lǐng)域?qū)ο虻碾姌O面與側(cè)部間形成取出放電領(lǐng)域中發(fā)生的臭氧氣體的臭氧氣體通路8，為使以臭氧氣體通路8為中心的徑向的流速分布略均一化，在第1電極的放電領(lǐng)域內(nèi)分散配設(shè)多個(gè)的臭氧氣體通路，多個(gè)的臭氧氣體通路8，使經(jīng)第1電極7的內(nèi)部發(fā)生于各放電區(qū)間的臭氧氣體集合取出，因此，可在不損害臭氧發(fā)生性能的條件下增大放電領(lǐng)域，可對1個(gè)的電極面即使增加放電領(lǐng)域也不會損害臭氧發(fā)生性能而且可靠性也高，組件的積層構(gòu)造容易構(gòu)成，還可簡化臭氧氣體取出用的配管。
此外，由于使以臭氧氣體通路8為中心的徑向的流速分布略均一化，對應(yīng)于多個(gè)的臭氧氣體通路8，使放電領(lǐng)域在第1電極7與第2電極3間被分割為多個(gè)，因此，可在不損害臭氧發(fā)生性能的條件下增大放電領(lǐng)域，可對1個(gè)的電極面即使增加放電領(lǐng)域也不會損害臭氧發(fā)生性能而且可靠性也高，可確保電極面的平面精度的高精度，組件的積層構(gòu)造容易構(gòu)成，還可簡化臭氧氣體取出用的配管。
實(shí)施形態(tài)2圖20是表示包括本發(fā)明的臭氧發(fā)生器的平板積層型臭氧發(fā)生裝置的他例的概略的剖視圖。圖21是從上方看圖20的平板積層型臭氧發(fā)生裝置的圖。在本實(shí)施形態(tài)，臭氧發(fā)生器100，在謀求大容量化的同時(shí)以改善臭氧發(fā)生裝置的空間特性為目的，采用長方形斷面的外形。此外，在本實(shí)施形態(tài)，向臭氧發(fā)生器100供電的臭氧變壓器200及高頻變換器300，可與臭氧發(fā)生器100平行設(shè)置。為此，臭氧發(fā)生器100，做成細(xì)長的矩形形狀。相應(yīng)納入內(nèi)部的高壓電極3、低壓電極7、感應(yīng)體板5、與實(shí)施形態(tài)1比較，都取更細(xì)長的矩形形狀。為此，形成于高壓電極3與低壓電極7的放電領(lǐng)域，被分割為3個(gè)放電領(lǐng)域27a～27c。對應(yīng)著，設(shè)置于高壓電極3的凸部及設(shè)置于感應(yīng)體板5的導(dǎo)電性膜也形成3個(gè)。
其他構(gòu)成與實(shí)施形態(tài)1同樣。
此外，對于圖21，圖22，圖27的臭氧發(fā)生裝置的低壓電極的構(gòu)造圖，冷卻水的流向(有省略)基本上與圖5相同。此外，臭氧氣體取出孔，在圖5中通路在低壓電極7內(nèi)分叉，形成在前端部設(shè)置臭氧氣體取出孔28a～28f的構(gòu)造，圖21，圖22，圖27的臭氧發(fā)生裝置的低壓電極的臭氧氣體取出孔，沿低壓電極的中心線設(shè)置，形成通路在低壓電極的中心線上設(shè)置1個(gè)的構(gòu)造。圖21，圖22，圖27的臭氧發(fā)生裝置的中心線上設(shè)置3個(gè)，但不在中心線上設(shè)置、例如離開中心線分散配置也可以。
本實(shí)施形態(tài)的放電領(lǐng)域，與實(shí)施形態(tài)1比較，取更細(xì)長的矩形形狀，并分割為3個(gè)放電領(lǐng)域27a～27c。但是，3個(gè)放電領(lǐng)域27a～27c的長寬比，與實(shí)施形態(tài)1相同，都是約1∶1。因此，可防止臭氧發(fā)生效率的減低、臭氧濃度的減低。
圖22是從上方看表示本實(shí)施形態(tài)的他例的圖20的平板積層型臭氧發(fā)生裝置的圖。如圖21所示的裝置，將放電領(lǐng)域分割為27a～27c三個(gè)。放電領(lǐng)域細(xì)長，當(dāng)以1列形成臭氧氣體取出孔28a～28f時(shí)，如圖22所示的裝置那樣，使放電領(lǐng)域分割，僅僅在長寬比幾乎為1那樣進(jìn)行等分割放電領(lǐng)域時(shí)的各領(lǐng)域的中央設(shè)置臭氧氣體取出孔28a～28c，可使以臭氧氣體通路8為中心的徑向的流速分布略均一地流動。此外，對圖21的裝置，可得到不遜色的性能。
實(shí)施形態(tài)3圖23是包括本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)3的臭氧發(fā)生器的平板積層型臭氧發(fā)生裝置的正面剖視圖。圖24是圖23的臭氧發(fā)生裝置的氣體出入口側(cè)的側(cè)面圖。圖25是圖23的臭氧發(fā)生裝置的高電壓供給部側(cè)的側(cè)面圖。圖26是圖23的臭氧發(fā)生裝置的臭氧發(fā)生器組件的正面剖視圖。圖27是圖23的臭氧發(fā)生裝置的臭氧發(fā)生器組件的平面圖。圖28是圖23的臭氧發(fā)生裝置的臭氧發(fā)生器組件的氣體出入口側(cè)的側(cè)面圖。圖29是圖23的平板積層型臭氧發(fā)生裝置的臭氧發(fā)生器組件的高電壓供給部的側(cè)面圖。
本實(shí)施形態(tài)的裝置，具有圓筒狀的容器1100。容器1100，通過焊接，用連接兩端面的端面蓋24a、24b形成密閉構(gòu)造。本實(shí)施形態(tài)，通過組件臺24c將細(xì)長的平板積層型臭氧發(fā)生器101收入到直徑約100mm的圓筒狀的容器1100內(nèi)。冷卻水的出口配管112a，貫通端面蓋24a，在外部延伸。出口配管112a，貫通端面蓋24a的部分的周圍，通過中央部形成孔的配管帽C3被密閉固定于端面蓋24a上。出口配管112a與配管帽C3，通過接合部W7接合。接合時(shí)可用封口或焊接進(jìn)行。冷卻水的入口配管112b，貫通端面蓋24a在外部延伸。入口配管112b貫通端面蓋24a的部分的周圍，通過中央部形成孔的配管帽C1被密閉固定于端面蓋24a上。出口配管112a與配管帽C1，通過接合部W5接合。
從連通容器1100的原料氣體取入配管1010供給原料氣體，使原料氣體充滿容器1100。這樣，連續(xù)地供給原料氣體，從臭氧氣體取出配管111取出臭氧氣體。臭氧氣體取出配管111，貫通端面蓋24a在外部延伸。臭氧氣體取出配管111貫通端面蓋24a的部分的周圍，通過中央部形成孔的配管帽C2被密閉固定于端面蓋24a上。臭氧氣體取出配管111與配管帽C2，通過接合部W6接合。
高壓襯套120，貫通端面蓋24b在外部延伸。高壓襯套120貫通端面蓋24b的部分的周圍，通過高壓供電用發(fā)蘭120a被密閉固定于端面蓋24a上。
圖23、圖24、及圖25的平板積層型臭氧發(fā)生裝置，通過組件臺將細(xì)長的平板積層型臭氧發(fā)生器101收入到直徑約100mm的圓筒狀的容器1100內(nèi)，由于在容器1100的兩端部形成連通臭氧氣體通路8的臭氧氣體取出配管111、及冷卻水通路9的冷卻水的出口配管112a、冷卻水的入口配管112b出口9b，設(shè)置臭氧氣體取出配管111與原料氣體取入配管1010及高壓襯套120，冷卻水的入口配管112b、出口配管112a與臭氧氣體取出配管111上對配管帽C1、C2、C3進(jìn)行密封焊接。此外，高壓襯套120，通過高壓供電用發(fā)蘭120a在周圍進(jìn)行密封焊接。此外，兩端的端面蓋24a、24b與圓筒狀的容器1100，經(jīng)焊接部W2，W3對周圍進(jìn)行密封焊接。
實(shí)施形態(tài)2的裝置中，冷卻水的出入口配管與臭氧氣體取出配管及高電壓供電端子，形成設(shè)置于底部的基臺面取出的構(gòu)造。在本實(shí)施形態(tài)，考慮到裝置的空間系數(shù)，與容器1100的組裝容易，在端面蓋24a上可設(shè)置入口配管112b、出口配管112a、及臭氧氣體取出配管111。
如前所述，將平板積層型臭氧發(fā)生裝置101納入筒狀的容器1100，因此，可實(shí)現(xiàn)臭氧發(fā)生器的緊湊化，大容量化，同時(shí)由于容器1100是圓筒容器，有利于增強(qiáng)容器的壓力強(qiáng)度及輕量化。此外，裝置的組裝作業(yè)、焊接作業(yè)也比較容易進(jìn)行，容易實(shí)現(xiàn)組裝線的自動化。
作為引例，在將以往的圖49及圖50的圓筒狀臭氧發(fā)生器做成φ100mm、長度500mm左右的發(fā)生器，圓筒管狀的高壓電極空間是無用的，插入6根左右φ40mm的圓筒管，形成0.04cm的放電間隙的構(gòu)造，臭氧的發(fā)生量只有200g/h左右。對此，本實(shí)施形態(tài)的臭氧發(fā)生器，使幅6cm、長度50cm的電極成為6放電面左右、構(gòu)成積層構(gòu)造，電極的冷卻構(gòu)造做成連接面冷卻，放電間隙做成0.01cm，形成φ100mm、長度50cm的圓筒容器，臭氧發(fā)生器是1個(gè)的發(fā)生器，發(fā)生約0.5kg/h的量，而且高濃度的臭氧。
實(shí)施形態(tài)4圖30是包括本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)4的臭氧發(fā)生器的平板積層型臭氧發(fā)生裝置的概略的縱剖視圖、是圖31中沿K-K線的定向剖視圖。圖31是平板積層型臭氧發(fā)生裝置的橫剖視圖、是圖30中沿L-L線的剖視圖。在本實(shí)施形態(tài)，是包括角形的臭氧發(fā)生器的平板積層型臭氧發(fā)生裝置，在1個(gè)容器里插入多個(gè)的平板積層型臭氧發(fā)生器101a、101b、101c、101d，是實(shí)現(xiàn)大容量的臭氧發(fā)生裝置。圖中，本實(shí)施形態(tài)的裝置，具有圓筒狀的容器1100，容器1100，通過端面蓋24a、24b形成密閉構(gòu)造。本裝置具有棚狀的組件臺24c。此外，還具有多個(gè)的平板積層型臭氧發(fā)生器101a、101b、101c、101d的冷卻水的出入口配管112aa、112ab、112ac、112ad、112ba、112bb、112bc、112bd及多個(gè)的臭氧氣體取出配管111a、111b、111c、111d。
此外，還設(shè)置兼作向多個(gè)平板積層型臭氧發(fā)生器分散用的分路管的冷卻水集管112a-p(使冷媒向多個(gè)的臭氧發(fā)生組件分路送出裝置)、及兼作由多個(gè)平板積層型臭氧發(fā)生器集合用的集合管的冷卻水集管112b-p(使冷媒由多個(gè)的臭氧發(fā)生組件集合取出裝置)。此外，在容器1100中，作為裝置整體的冷卻水入出口，設(shè)置著入口配管112b、出口配管112a，此外，還設(shè)置著裝置整體的臭氧氣體取出口111p(由多個(gè)的臭氧發(fā)生組件使臭氧氣體集合取出裝置)、及裝置整體的原料氣體取入配管1010、及高壓襯套120(向多個(gè)的臭氧發(fā)生組件的高壓電極供給電壓的裝置)。
在本實(shí)施形態(tài)，在1個(gè)容器1100內(nèi)的組件臺24上并列設(shè)置多個(gè)的細(xì)長的平板積層型臭氧發(fā)生器101，平板積層型臭氧發(fā)生器101的冷卻水出入口配管及臭氧氣體取出配管可通過冷卻水集管112b-p、112b-p及臭氧取出口111p取出。
把多個(gè)的平板積層型臭氧發(fā)生器101放入1個(gè)筒狀的大容器，可以用不到以往裝置1/5大小的體積做成幾十kg/h的大型臭氧發(fā)生器，實(shí)現(xiàn)緊湊化。
作為引例，在本實(shí)施形態(tài)，在φ800mm、500mm的容器(容積0.25cm3)中放入約100個(gè)60mm角、長度500mm的平板積層型臭氧發(fā)生器101。即亦，平板積層型臭氧發(fā)生器101每個(gè)產(chǎn)生0.5kg/h左右，這樣可得到50kg/h左右大容量的臭氧發(fā)生裝置。與圖53的以往的圓筒型臭氧發(fā)生裝置比較，可實(shí)現(xiàn)體積非常小、大容量、高濃度的臭氧發(fā)生裝置。
實(shí)施形態(tài)5圖32是表示包括本發(fā)明的臭氧發(fā)生器的平板積層型臭氧發(fā)生裝置的又一別例的概略剖視圖。在本實(shí)施形態(tài)，在高壓電極3的里面?zhèn)?，設(shè)置兼?zhèn)浣^緣及冷卻功能的冷卻板2，還重疊著冷卻板2設(shè)置電極冷卻板1，在高壓電極冷卻板1面上流過冷媒，形成經(jīng)絕緣板2對高壓電極3進(jìn)行冷卻的構(gòu)造。
高壓電極冷卻板1，使2塊金屬板面對面制作而成。在2塊金屬板的片側(cè)主面上，通過預(yù)先半面腐蝕或機(jī)加工形成多個(gè)深度為幾mm的斷面字型槽。此外，使2塊金屬板槽口相對地貼合制作形成內(nèi)部的冷卻水通路。2塊金屬板，用封口或熱壓等使之重合接合，形成內(nèi)部精密構(gòu)造。
在設(shè)置于高壓電極冷卻板1的側(cè)部的出入部，與低壓電極7同樣地形成沿積層方向延伸的臭氧氣體通路及冷卻水通路。這里，冷卻水通路，分設(shè)為冷卻水入口(冷媒入口)和冷卻水出口(冷媒出口)。連通冷卻水入口和冷卻水出口的冷卻水通路，與低壓電極7同樣，在高壓電極冷卻板1的內(nèi)部，幾乎在整體上形成。即亦，冷卻水通路，在矩形平板狀的高壓電極冷卻板1上，從中央部到外周部的整體上形成多個(gè)同心狀。此外，相鄰的同心狀的冷卻水通路，用細(xì)幅的凸緣隔開。
形成于出入部、沿積層方向延伸的臭氧氣體通路及冷卻水通路，與設(shè)置于集流組合體23的臭氧氣體通路及冷卻水通路各自連接成直線狀，最終與設(shè)置于基座24的臭氧氣體出口11及冷卻水出入口12連接。
在本實(shí)施形態(tài)的臭氧發(fā)生器，具有不僅低壓電極7冷卻，而且高壓電極3也冷卻的兩電極冷卻的構(gòu)造，因此，可提高注入裝置的放電功率密度，此外，可實(shí)現(xiàn)裝置的緊湊化。此外，高壓電極3用絕緣板2進(jìn)行電氣絕緣，可使冷卻高壓電極3的冷卻水與冷卻低壓電極7的冷卻水共有。此外，不用增加裝置的配管就能制作兩電極冷卻的構(gòu)造。
實(shí)施形態(tài)6圖33是表示包括本發(fā)明的臭氧發(fā)生器的平板積層型臭氧發(fā)生裝置的又一他例的概略剖視圖。本實(shí)施形態(tài)，是以削減臭氧發(fā)生裝置的部件數(shù)量、縮小裝置的原料氣體空間領(lǐng)域、及縮小發(fā)生器外罩110及基座24的接合部、及改善發(fā)生器外罩110的裝配作業(yè)性為目的而提出的。
在本實(shí)施形態(tài)，在發(fā)生器外罩110中，具有將由低壓電極7、高壓電極3、感應(yīng)體板5、及未圖示的撐擋13構(gòu)成、以多個(gè)積層的電極組件102用規(guī)定的推壓力壓在基座24側(cè)的功能。發(fā)生器外罩110，用不銹鋼薄鋼板制作，在頂部內(nèi)側(cè)具有多個(gè)推隔板110a。推隔板110a，以規(guī)定的高度突設(shè)于頂部的里面。在發(fā)生器外罩110內(nèi)，不設(shè)置在實(shí)施形態(tài)1中那樣的開口周邊部形成的緊固用的發(fā)蘭。
另外，在載置電極組件102積層的臭氧發(fā)生器電極101的基座24的周圍，斷面L字型的L字型材24a用封口安裝于全周邊。此外，發(fā)生器外罩110，覆蓋臭氧發(fā)生器電極101，在覆蓋臭氧發(fā)生器電極101的同時(shí)把用推隔板110a積層的電極組件102從上方推壓到基座24側(cè)。此外，使設(shè)置于發(fā)生器外罩110的開口周邊部與基座22的外周部的L字型材24a突合、通過接合進(jìn)行接合，此外，對其周圍部分可采用封口材料或焊接形成一體構(gòu)造。此外，在發(fā)生器外罩110與基座24內(nèi)部形成密閉空間。
在這樣的臭氧發(fā)生器，可實(shí)現(xiàn)裝置的緊湊化，同時(shí)削減部件數(shù)量、及使裝置的組裝作業(yè)改善。實(shí)現(xiàn)裝置的自動化組裝。
實(shí)施形態(tài)7圖34是表示本發(fā)明的臭氧發(fā)生器的又一他例的低壓電極的示意圖。本實(shí)施形態(tài)的低壓電極17，具有主面形成電極、內(nèi)部形成臭氧氣體通路8及冷卻水通路9的矩形平板狀的低壓電極放電部1700，以及設(shè)置于低壓電極放電部1700的一側(cè)邊的側(cè)部、形成臭氧氣體通路8的氣體取出口8a及冷卻水通路9的冷卻水入口(冷媒入口)9a、冷卻水出口(冷媒出口)9b的出入部1710。作為設(shè)置于低壓電極放電部1700的冷媒通路的冷卻水通路9，作為冷媒的冷卻水，在低壓電極放電部1700到處巡回、遍布低壓電極放電部1700全體形成。
在低壓電極放電部1700與出入部1710間，設(shè)置凹縮部1720。凹縮部1720，用緊固螺釘21a及緊固螺釘21b緊固低壓電極放電部1700與出入部1710時(shí)，作為低壓電極放電部1700與出入部1710中的某一方發(fā)生變形、對另一方的緊固力沒有影響的剛性的小部件形成。
低壓電極17，將未圖示的2塊金屬電極面對面制作而成。在各自的金屬電極的片側(cè)主面上，通過預(yù)先半面腐蝕或機(jī)加工形成多個(gè)深度為幾mm的斷面ㄇ字型槽。此外，使2塊金屬板槽口相對地貼合制作形成內(nèi)部的臭氧氣體通路8及冷卻水通路9。即亦，在各自的金屬電極的片側(cè)主面上，形成臭氧氣體通路8用的斷面ㄇ字型的槽及形成冷卻水通路9用的斷面ㄇ字型的槽兩個(gè)槽都形成。2塊金屬板，用封口或熱壓等使之重合接合，形成內(nèi)部精密構(gòu)造。
其他方面的構(gòu)成，與實(shí)施形態(tài)1相同。
這樣，作為本實(shí)施形態(tài)的第1電極的低壓電極17，主面形成槽的2塊金屬平板，使槽口相對地貼合制作形成內(nèi)部的臭氧氣體通路8及冷卻水通路9，在貼合的主面，由于形成臭氧氣體通路8用的槽及形成冷卻水通路9用的槽兩個(gè)槽都形成，可廉價(jià)地制作低壓電極17，而且做成薄電極。
各自的金屬電極，與實(shí)施形態(tài)1同樣，在主面上穿過6個(gè)臭氧取出孔28a～28f。各臭氧取出孔28a～28f，與臭氧氣體通路8連通。此外，從臭氧取出孔28a～28f進(jìn)入低壓電極7內(nèi)的臭氧氣體，在低壓電極17內(nèi)形成合流，并導(dǎo)入設(shè)置于出入部1710的臭氧氣體通路8。
另外，作為冷媒的冷卻水，從設(shè)置于出入部1710的冷卻水入口(冷媒入口)9a進(jìn)入低壓電極17內(nèi)，遍布全體地圍繞著低壓電極17，然后從設(shè)置于出入部1710的冷卻水出口(冷媒出口)9b出去。
在這樣構(gòu)成的臭氧發(fā)生器，作為第1電極的低壓電極17，主面形成槽的2塊金屬平板，使槽相對地貼合制作形成內(nèi)部的臭氧氣體通路8及冷卻水通路9，在貼合的主面，由于形成臭氧氣體通路用的槽及形成冷媒通路用的槽兩個(gè)槽都形成，可廉價(jià)地做成薄電極。
實(shí)施形態(tài)8圖35是表示本發(fā)明的臭氧發(fā)生器的又一他例的低壓電極的示意圖。本實(shí)施形態(tài)的低壓電極27，具有主面形成電極、內(nèi)部形成臭氧氣體通路8及冷卻水通路9的矩形平板狀的低壓電極放電部2700，以及設(shè)置于低壓電極放電部2700的第1邊的側(cè)部、形成臭氧氣體通路8的氣體取出口8a及冷卻水通路9的冷卻水入口(冷媒入口)9a的第1出入部2710，以及設(shè)置于低壓電極放電部2700的第1邊與反對側(cè)的第2邊的側(cè)部、形成冷卻水通路9的冷卻水出口(冷媒出口)9b的第2出入部2730。
在前述實(shí)施形態(tài)7，設(shè)置1個(gè)冷卻水通路9，在本實(shí)施形態(tài)，設(shè)置2個(gè)冷卻水通路9。作為設(shè)置于低壓電極放電部2700的冷媒通路的冷卻水通路9，作為冷媒的冷卻水環(huán)繞低壓電極放電部2700全體巡回，遍布低壓電極放電部2700全體形成。
在低壓電極放電部2700與出入部2710間，分別設(shè)置凹縮部2720。凹縮部2720，用緊固螺釘21a及緊固螺釘21b緊固低壓電極放電部2700與出入部2710、2730時(shí)，作為低壓電極放電部2700與出入部2710、2730中的某一方發(fā)生變形、對另一方的緊固力沒有影響的剛性的小部件形成。
其他方面的構(gòu)成，與實(shí)施形態(tài)1相同。
在本實(shí)施形態(tài)的低壓電極27，在設(shè)置于低壓電極放電部2700的第1邊的側(cè)部的第1出入部2710，形成臭氧氣體的氣體取出口8a及冷卻水入口9a，在設(shè)置于低壓電極放電部2700的第1邊與反對側(cè)的第2邊側(cè)部的第2出入部2730，形成冷卻水出口9b。
在這樣構(gòu)成的臭氧發(fā)生器，作為第1電極的低壓電極27，具有在主面形成電極、內(nèi)部形成臭氧氣體通路8及冷卻水通路9的矩形平板狀的電極放電部2700，以及設(shè)置于電極放電部2700的第1邊側(cè)部、形成臭氧氣體通路8的氣體取出口8a及冷卻水通路9的冷卻水入口9a的第1出入部2710，以及設(shè)置于電極放電部2700的第1邊對向的第2邊側(cè)部、形成冷卻水通路9的冷卻水出口9b的第2出入部2730，因此，冷卻水只在1個(gè)方向流動，半腐蝕的圖形比較單純，同時(shí)還可減少冷卻水通過低壓電極27時(shí)的壓力損失，使裝置中流動的冷卻水的流量增加，使冷卻能力提高。
實(shí)施形態(tài)9圖36是表示本發(fā)明的臭氧發(fā)生器的又一他例的低壓電極的示意圖。本實(shí)施形態(tài)的低壓電極37，具有主面形成電極、內(nèi)部形成臭氧氣體通路8及冷卻水通路9的矩形平板狀的低壓電極放電部3700，以及設(shè)置于低壓電極放電部3700的第1邊的側(cè)部、形成臭氧氣體通路8的氣體取出口8a及的第1出入部3710，以及設(shè)置于低壓電極放電部3700的第1邊與反對側(cè)的第2邊的側(cè)部、形成冷卻水通路9的冷卻水入口(冷媒入口)9a的第2出入部3730，以及同樣設(shè)置于低壓電極放電部3700的第2邊的側(cè)部、形成冷卻水通路9的冷卻水出口(冷媒出口)9b的第2出入部3740。作為設(shè)置于低壓電極放電部3700的冷媒通路的冷卻水通路9，作為冷媒的冷卻水，在低壓電極放電部3700到處巡回、遍布低壓電極放電部3700全體形成。
在低壓電極放電部3700與出入部1710、3730、3740間，分別設(shè)置凹縮部3720。凹縮部3720，分別用緊固螺釘21a及緊固螺釘21b緊固低壓電極放電部3700與出入部3710、3730、3740時(shí)，作為低壓電極放電部3700與出入部3710、3730、3740中的某一方發(fā)生變形、對另一方的緊固力沒有影響的剛性的小部件形成。
其他方面的構(gòu)成與實(shí)施形態(tài)1相同。
在本實(shí)施形態(tài)的低壓電極37，在設(shè)置于低壓電極放電部3700的第1邊的側(cè)部的第1出入部3710，形成臭氧氣體的氣體取出口8a，在設(shè)置于低壓電極放電部3700的第2邊的側(cè)部的2個(gè)第2出入部2730、3740，分別形成冷卻水入口9a及冷卻水出口9b。此外，在本實(shí)施形態(tài)，形成冷卻水入口9a及冷卻水出口9b第2出入部，雖然被分割為出入部3730及出入部3740兩個(gè)，但合二為一也行。
在這樣構(gòu)成的臭氧發(fā)生器，作為第1電極的低壓電極37，具有在主面形成電極、內(nèi)部形成臭氧氣體通路8及冷卻水通路9的矩形平板狀的電極放電部3700，以及設(shè)置于電極放電部3700的第1邊側(cè)部、形成臭氧氣體通路8的氣體取出口8a的第1出入部3710，以及設(shè)置于低壓電極放電部2700及冷卻水通路9的冷卻水入口9a的第1出入部2710，以及設(shè)置于電極放電部3700的第1邊對向的第2邊側(cè)部、形成冷卻水通路9的冷卻水入口9a、冷卻水出口9b的第2出入部3730、3740，因此，設(shè)置臭氧氣體通路8的出入部與設(shè)置冷卻水通路的出入部可以分開，連通其間的臭氧發(fā)生器外部的臭氧氣體配管及冷卻水配管可相互分離，使配管的配置容易進(jìn)行。
實(shí)施形態(tài)10圖37是表示本發(fā)明的臭氧發(fā)生器的又一他例的高壓電極的上面圖，圖38是高壓電極的正面剖視圖，圖39是高壓電極的側(cè)面剖視圖。在本實(shí)施形態(tài)的高壓電極33，使2塊不銹鋼板等的導(dǎo)電性薄板重合接合制作。通過壓制，使一塊導(dǎo)電性薄板，在表面上形成多個(gè)扁平狀的凸部，里面形成多個(gè)扁平狀的凹部，里面彼此重合接合。這樣，在高壓電極33，兩主面上分別形成各6個(gè)概略正方形的凸部33a～33f。這樣制作的高壓電極33，外形與實(shí)施形態(tài)1的高壓電極大體相同。
在這樣構(gòu)成的臭氧發(fā)生器，作為第2電極的高壓電極33，在表面形成凸部、同時(shí)在里面對應(yīng)于凸部的位置形成凹部的2塊金屬平板，對準(zhǔn)凹部貼合制作而成，因此，高壓電極33可做得很輕。此外，還可以削減材料降低成本，此外，分割的放電領(lǐng)域的構(gòu)成也容易形成。此外，凸部的頂面的形狀是概略的正方形，所以，與之對應(yīng)形成的分割的放電領(lǐng)域的長寬比可做成概略1∶1。
實(shí)施形態(tài)11圖40是表示本發(fā)明的臭氧發(fā)生器的又一他例的高壓電極的上面圖，圖41是高壓電極的正面剖視圖，圖42是高壓電極的側(cè)面剖視圖。在本實(shí)施形態(tài)的高壓電極43，使2塊不銹鋼板等的導(dǎo)電性薄板重合接合制作。通過壓制，使一塊導(dǎo)電性薄板，在表面上形成凸部，里面形成凹部，里面彼此重合接合。這樣，在高壓電極43，兩主面上分別形成各6個(gè)圓形的凸部43a～43f。其他的構(gòu)成與實(shí)施形態(tài)10大體相同。
在這樣構(gòu)成的臭氧發(fā)生器，凸部43a～43f的頂面形狀為概略的圓形，據(jù)此形成的放電領(lǐng)域27a～27f也是圓形。這樣，放電領(lǐng)域27a～27f內(nèi)的臭氧氣體的流速可保持一定，可防止臭氧濃度的降低，此外，還可使臭氧發(fā)生效率提高。
此外，形成于前述實(shí)施形態(tài)10的高壓電極33的凸部33a～33f，呈現(xiàn)概略正方形，形成于本實(shí)施形態(tài)的高壓電極43的凸部43a～43f是圓形的。這樣，形成于高壓電極的凸部，不限于正方形及圓形，介于正方形與圓形之間也可以，重要的是長寬比應(yīng)在1.5∶1.0以內(nèi)。
實(shí)施形態(tài)12圖43是表示本發(fā)明的臭氧發(fā)生器的又一他例的感應(yīng)體板的上面圖，圖44是感應(yīng)體板的正面圖，圖45是感應(yīng)體板的側(cè)面圖。在本實(shí)施形態(tài)的感應(yīng)體板35，在與高壓電極3接觸的側(cè)面形成的6個(gè)導(dǎo)電性膜35a～35f是圓形的。為此，這6個(gè)導(dǎo)電性膜35a～35f的對應(yīng)位置上形成的6個(gè)放電領(lǐng)域27a～27f也是概略圓形的，放電領(lǐng)域的臭氧氣體的流速可保持一定，可防止臭氧濃度的降低，此外，還可使臭氧發(fā)生效率提高。此外，在相鄰的導(dǎo)電性膜35a～35f間，原料氣體穿過大小的原料氣體均等供給孔35g～35h使在各自的放電領(lǐng)域27a～27f中均勻地流動。
此外，在本實(shí)施形態(tài)的感應(yīng)體板35，感應(yīng)體板35的形成導(dǎo)電性膜35a～35f的面及反對側(cè)的面，即亦，感應(yīng)體板5的低壓電極7側(cè)(放電領(lǐng)域側(cè))面上設(shè)置用來形成放電領(lǐng)域27a～27f的撐擋14。撐擋14，例如，形成0.1mm高的小圓筒狀的多個(gè)突起。撐擋14，例如，也可將板狀的感應(yīng)體板35進(jìn)行機(jī)加工削除其周圍、使撐擋14削出相對凸形狀形成。這樣，感應(yīng)體板35與撐擋14用同一材料形成，比之感應(yīng)體板35與撐擋14分別制作、接合的順序，可省略作為單體部件的撐擋14，此外，因省略撐擋14的定位工序從而使臭氧發(fā)生器的組裝簡化了。
即亦，在這樣的構(gòu)成的臭氧發(fā)生器，感應(yīng)體板35，具有設(shè)置在高壓電極3的導(dǎo)電性膜35a～35f，使該導(dǎo)電性膜35a～35f密著于高壓電極3、與高壓電極3電氣連接，這些導(dǎo)電性膜35a～35f，對應(yīng)于被分割為多個(gè)的放電領(lǐng)域27a～27f進(jìn)行分割，可容易地實(shí)現(xiàn)被分割的放電領(lǐng)域27a～27f的構(gòu)成。
由于導(dǎo)電性膜35a～35f的形狀是圓形的，所以，對應(yīng)形成的被分割的放電領(lǐng)域的形狀也為概略圓形，放電領(lǐng)域內(nèi)的臭氧氣體的流速可一定，可防止臭氧濃度的降低、使臭氧發(fā)生效率提高。此外，在感應(yīng)體板35的導(dǎo)電性膜35a～35f的反對側(cè)的主面，一體地設(shè)置撐擋14，因此，可削減部件的數(shù)量，同時(shí)因省略撐擋14的定位工序從而使組裝簡化了。
此外，在本實(shí)施形態(tài)，撐擋14，在形成感應(yīng)體板35的導(dǎo)電性膜35a～35f的面及反對側(cè)的面上，被設(shè)置于對應(yīng)于導(dǎo)電性膜35a～35f的圓的內(nèi)側(cè)，設(shè)置撐擋14的位置，不限于這個(gè)圓的內(nèi)側(cè)，設(shè)在該圓的外側(cè)也可以。
此外，導(dǎo)電性膜的形狀，不限于正方形及圓形，介于正方形和圓形之間的形狀也可以，重要的是，長寬比應(yīng)在1.5∶1.0以內(nèi)。
實(shí)施形態(tài)13圖46是表示本發(fā)明的臭氧發(fā)生器的又一他例的電極組件的剖視圖，圖47是的電極組件的感應(yīng)體板的上面圖。本實(shí)施形態(tài)的感應(yīng)體板45，與6個(gè)放電領(lǐng)域27a～27f對應(yīng)，被分割為6個(gè)。此外，概略正方形平板狀的感應(yīng)體板45，主面具有矩形的導(dǎo)電性膜45a。在導(dǎo)電性膜45a的反對側(cè)的面上，與感應(yīng)體板45一體地設(shè)置0.1mm厚的細(xì)長棒狀的撐擋13。
由于形成這樣的構(gòu)成，感應(yīng)體板45，成為板上形成1個(gè)導(dǎo)電性膜45a的單純的構(gòu)造，因此，制作容易，能使成本降低，產(chǎn)量提高。
實(shí)施形態(tài)14圖48是表示本發(fā)明的臭氧發(fā)生器的又一他例的感應(yīng)體板的上面圖。本實(shí)施形態(tài)的感應(yīng)體板55，對應(yīng)于6個(gè)放電領(lǐng)域27a～27f，被分割為6個(gè)。此外，圓板狀的感應(yīng)體板55主面上具有圓形的導(dǎo)電性膜55a。在導(dǎo)電性膜55a的反對側(cè)的面上，形成直徑小的圓筒狀的多個(gè)突起的撐擋14。
通過這樣的構(gòu)成，容易制作感應(yīng)體板55，可使成本降低，產(chǎn)量提高，由于形成的放電領(lǐng)域27a～27f為概略圓形，放電領(lǐng)域內(nèi)的臭氧氣體的流速一定，可防止臭氧濃度的降低、使臭氧發(fā)生效率提高。
本發(fā)明的臭氧發(fā)生器，對平板狀的第1電極、與第1電極的主面對向的平板狀的第2電極、及具有設(shè)置于第1電極與前述第2電極間的平板狀的感應(yīng)體板及形成放電領(lǐng)域的撐擋的電極組件進(jìn)行多層積層，在前述第1電極與第2電極間迭加交流電壓、在注入氧氣的放電領(lǐng)域的間隙間產(chǎn)生放電使臭氧氣體發(fā)生，第1電極，在與放電領(lǐng)域?qū)ο虻碾姌O面與側(cè)部間形成將發(fā)生在放電領(lǐng)域的臭氧氣體取出的臭氧氣體通路，將多個(gè)的臭氧氣體通路分散地配置于第1電極的放電領(lǐng)域內(nèi)，使臭氧氣體通路為中心的徑向的流速分布均勻化，多個(gè)的臭氧氣體通路，經(jīng)第1電極的內(nèi)部、使在放電領(lǐng)域多處發(fā)生的臭氧氣體集中取出，因此，可在無損于臭氧發(fā)生性能的條件下使放電領(lǐng)域增大，對1個(gè)電極面，即使增大放電領(lǐng)域也無損臭氧發(fā)生性能而且可靠性高，使容易構(gòu)成組件的積層構(gòu)造，使臭氧氣體取出用的配管簡化。
權(quán)利要求
1.一種臭氧發(fā)生器，其特征在于，對平板狀的第1電極、與所述第1電極的主面對向的平板狀的第2電極、具有設(shè)置于所述第1電極與所述第2電極間的平板狀的感應(yīng)體板、以及形成放電領(lǐng)域的撐擋的電極組件進(jìn)行多層積層，在所述第1電極與所述第2電極間迭加交流電壓、在至少注入含氧氣的氣體的所述放電領(lǐng)域的間隙間產(chǎn)生放電、使臭氧氣體發(fā)生，所述第1電極，在與所述放電領(lǐng)域?qū)ο虻碾姌O面與側(cè)部間形成將發(fā)生在該放電領(lǐng)域的臭氧氣體取出的臭氧氣體通路，將多個(gè)的所述臭氧氣體通路分散地配置于所述第1電極的放電領(lǐng)域內(nèi)、以便以所述臭氧氣體通路為中心的徑向的流速分布大體上均勻，所述多個(gè)的臭氧氣體通路，經(jīng)所述第1電極的內(nèi)部、使在所述放電領(lǐng)域的多處發(fā)生的臭氧氣體集中取出。
2.如權(quán)利要求1所述的臭氧發(fā)生器，其特征在于，與所述多個(gè)的臭氧氣體通路對應(yīng)、所述放電領(lǐng)域在所述第1電極與所述第2電極間被分割為多個(gè)，以便以所述臭氧氣體通路為中心的徑向的流速分布大體上均勻。
3.如權(quán)利要求1所述的臭氧發(fā)生器，其特征在于，在所述第1電極的內(nèi)部，形成使冷媒流通的的冷媒通路。
4.如權(quán)利要求3所述的臭氧發(fā)生器，其特征在于，所述第1電極，包括在主面形成電極、在內(nèi)部形成所述臭氧氣體通路及所述冷媒通路的矩形平板狀的電極放電部，以及設(shè)置于所述電極放電部的某一邊的側(cè)部、形成所述臭氧氣體通路的氣體取出口及所述冷媒通路的冷媒入口、冷媒出口的出入部。
5.如權(quán)利要求3所述的臭氧發(fā)生器，其特征在于，所述第1電極，包括在主面形成電極、在內(nèi)部形成所述臭氧氣體通路及所述冷媒通路的矩形平板狀的電極放電部，設(shè)置于所述電極放電部的第1邊的側(cè)部、形成所述冷媒通路的冷媒入口的第1出入部，以及設(shè)置于與所述電極放電部的所述第1邊對向的第2邊的側(cè)部、形成所述冷媒通路的冷媒出口的第2出入部。
6.如權(quán)利要求3所述的臭氧發(fā)生器，其特征在于，所述第1電極，包括在主面形成電極、在內(nèi)部形成所述臭氧氣體通路及所述冷媒通路的矩形平板狀的電極放電部，設(shè)置于所述電極放電部的第1邊的側(cè)部、形成所述臭氧氣體通路的氣體取出口的第1出入部，以及設(shè)置于與所述電極放電部的所述第1邊對向的第2邊的側(cè)部、形成所述冷媒通路的冷媒入口、冷媒出口的第2出入部。
7.如權(quán)利要求3所述的臭氧發(fā)生器，其特征在于，所述第1電極，在主面開槽的2張以上的金屬平板貼合制作時(shí)使該槽對準(zhǔn)、并在內(nèi)部形成所述臭氧氣體通路及所述冷媒通路。
8.如權(quán)利要求1所述的臭氧發(fā)生器，其特征在于，所述感應(yīng)體板，具有設(shè)置于所述第2電極側(cè)的主面的導(dǎo)電性膜，并使該導(dǎo)電性膜密著于該第2電極、進(jìn)行電氣接合。
9.如權(quán)利要求1所述的臭氧發(fā)生器，其特征在于，所述放電領(lǐng)域的間隙長度小于0.06[cm]，而且所述放電領(lǐng)域的氣體放電壓力小于0.4[MPa]，而且所述放電領(lǐng)域的放電功率密度大于0.3[W/cm2]。
10.如權(quán)利要求1所述的臭氧發(fā)生器，其特征在于，所述放電領(lǐng)域的面積約小于3000[cm2]。
11.如權(quán)利要求1所述的臭氧發(fā)生器，其特征在于，所述積層的電極組件，包括載放用的基臺，以及密閉所述積層的電極組件用的發(fā)生器罩，所述基臺及所述發(fā)生器罩都有縫，用焊接或粘接進(jìn)行接合。
12.如權(quán)利要求1所述的臭氧發(fā)生器，其特征在于，在積層方向按規(guī)定壓力頂壓所述積層的電極組件，使所述放電領(lǐng)域作成規(guī)定厚度、同時(shí)包括密閉該積層的電極組件用的圓筒狀的發(fā)生器罩，在所述發(fā)生器罩的端面設(shè)置冷媒的出入口配管、原料氣體取入配管、臭氧氣體取出配管、高壓襯套中的某一項(xiàng)。
13.一種臭氧發(fā)生器，其特征在于，對平板狀的第1電極、與所述第1電極的主面對向的平板狀的第2電極、具有設(shè)置于所述第1電極與所述第2電極間的平板狀的感應(yīng)體板、以及形成放電領(lǐng)域的撐擋的電極組件進(jìn)行多層積層，在所述第1電極與所述第2電極間迭加交流電壓、在至少注入含氧氣的氣體的所述放電領(lǐng)域的間隙間產(chǎn)生放電、使臭氧氣體發(fā)生，所述第1電極，在與所述放電領(lǐng)域?qū)ο虻碾姌O面與側(cè)部間形成將發(fā)生在該放電領(lǐng)域的臭氧氣體取出的臭氧氣體通路，能夠在1個(gè)密閉容器內(nèi)配置多個(gè)使所述各放電領(lǐng)域中發(fā)生的臭氧氣體集中取出的臭氧發(fā)生組件，包括在1個(gè)容器內(nèi)使冷媒分路并送出到多個(gè)的臭氧發(fā)生組件的裝置、從多個(gè)的臭氧發(fā)生組件使臭氧氣體集中取出的裝置、以及向多個(gè)的臭氧發(fā)生組件的高壓電極供給電壓的裝置。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種為了得到無損臭氧發(fā)生性能下使放電領(lǐng)域增大的臭氧發(fā)生器，對平板狀的第1電極7、與第1電極7的主面對向的平板狀的第2電極3、以及具有設(shè)置于第1電極7與第2電極3間的平板狀的感應(yīng)體板5及形成放電領(lǐng)域的撐擋13的電極組件102進(jìn)行多層積層，在第1電極7與第2電極3間迭加交流電壓、在注入氧氣的放電領(lǐng)域產(chǎn)生放電使臭氧氣體發(fā)生，第1電極7，在與放電領(lǐng)域?qū)ο虻碾姌O面與側(cè)部間形成將發(fā)生在放電領(lǐng)域的臭氧氣體取出的臭氧氣體通路8，將多個(gè)的臭氧氣體通路分散地配置于第1電極的放電領(lǐng)域內(nèi)，多個(gè)的臭氧氣體通路8，經(jīng)第1電極7的內(nèi)部、使在各放電領(lǐng)域的各放電區(qū)間發(fā)生的臭氧氣體集中取出。
文檔編號C01B13/11GK1491884SQ0314093
公開日2004年4月28日 申請日期2003年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月22日
發(fā)明者田畑要一郎, 臼井明, 沖原雄二郎, 西津徹哉, 江崎德光, 中谷元, 二郎, 光, 哉, 田 要一郎 申請人:三菱電機(jī)株式會社