臭氧产生装置

摘要

本发明的臭氧产生装置中，设置放电抑制构件(10)，该放电抑制构件(10)覆盖电介质管(2)的与管板(90)相对的部分的外周表面且由金属板形成，并使该放电抑制构件与金属管(1)或管板(90)电接触，放电抑制构件通过如下方式形成：将比电介质管的外周长度要长的金属板卷绕成环状，从而具有重合部(14)，在重合部中、位于外侧的金属板的端部附近，使重合部中位于外侧的金属板与位于内侧的金属板接合来形成该放电抑制构件，且在重合部中位于外侧的金属板上具有沿周向延伸的弹性部(17)。

权利要求

1.一种臭氧产生装置，其特征在于，包括：

气密密闭容器；

两块管板，该两块管板是开有孔的导电金属板，并将所述气密密闭容器的内部划分为三个空间；

金属管，该金属管对该两块管板的所述孔之间进行连接；

电介质管，该电介质管以外壁与所述金属管内壁因存在间隔物而具有规定间隙的方式保持在所述金属管内部，且其内部具有金属电极；以及用于在所述金属管与所述金属电极之间施加交流电压的交流电源，使含有氧的原料气体从所述三个空间中位于两端的空间的其中一个空间起，至少通过所述间隙而流动到位于两端的空间中的另一个空间，使所述金属管以及所述管板为接地电位，并使所述电介质管内部的金属电极为高电位，从而使流过所述间隙的原料气体产生放电来产生臭氧，并且使冷却水流入由所述两块管板、所述金属管外壁、以及密闭容器内壁划分出的空间从而进行冷却，设置放电抑制构件，该放电抑制构件覆盖所述电介质管的与所述管板中的至少一个管板相对的部分的外周表面，且由金属板形成，并使该放电抑制构件与所述金属管或所述管板电接触，所述放电抑制构件通过以下方式形成：使比所述电介质管的外周长度要长的金属板卷绕成环状，从而具有重合部，并且在所述重合部中、位于外侧的所述金属板的端部附近，使所述重合部中、位于外侧的所述金属板与位于内侧的所述金属板相接合来形成，在所述重合部中、位于外侧的所述金属板上具有沿所述电介质管的周向延伸的弹性部，通过在所述金属板上形成多个沿与所述电介质管的周向垂直的方向延伸的狭缝从而构成所述弹性部，所述形成的多个狭缝中，存在有包含彼此在所述放电抑制构件的周向端部上的投影相重合的部分和不重合的部分的两个狭缝。

2.如权利要求1所述的臭氧产生装置，其特征在于，

所述电介质管为玻璃管。

3.如权利要求1所述的臭氧产生装置，其特征在于，

所述形成的多个狭缝全体在所述放电抑制构件的周向端部上的投影不具有间隙。

4.如权利要求1至3的任一项所述的臭氧产生装置，其特征在于，利用点焊来对位于所述重合部外侧的所述金属板与位于内侧的所述金属板进行接合。

5.如权利要求1至3的任一项所述的臭氧产生装置，其特征在于，位于所述重合部外侧的所述金属板和位于内侧的所述金属板通过将位于所述内侧的所述金属板的部分上设置的嵌入标签嵌入到位于所述外侧的所述金属板的部分上设置的嵌入孔中来进行接合。

说明书

臭氧产生装置

技术领域

[0001] 本发明涉及通过无声放电来从含有氧的原料气体中产生臭氧的臭氧产生装置。

背景技术

[0002] 以往，水处理等所使用的臭氧产生装置大多利用了无声放电。利用无声放电的臭氧产生装置的基本结构在于，将在内表面形成有金属膜的圆筒状的电介质管插入到圆筒状的金属管内，并使该金属管内壁与电介质管外壁之间具有规定的间隙。使含有氧的原料气体(空气、氧气等)流入该间隙，并在金属管与电介质管内表面的金属膜之间施加高压的交流电压，经由电介质管的电介质在间隙中产生交流电场，从而使原料气体放电，使原料气体中的氧臭氧化，从而产生臭氧。

[0003] 在大量的水处理所使用的臭氧产生装置中，近年来，随着处理量的增大，需要增大处理量而不使装置大型化。为了满足这种需要，需要增大单位装置尺寸的臭氧产生量，因此需要提高放电电力密度。然而，随着放电电力密度的增大，发热问题也会增大。特别是在金属管的端部附近存在冷却不均匀的问题，为了抑制这种情况，需要在端部间隙部分设置放电抑制构件等设计(例如专利文献1)。

[0004] 因放电而产生的热被在金属管外侧循环的冷却水消除，从而抑制了电介质管过热。若电介质管过热，则耐压会下降，导致无法耐受所施加的高压而绝缘破坏，引起装置的损坏。另一方面，在没有放电抑制构件的情况下，在所有电介质管与金属管之间的空间会产生放电，冷却水不会循环到管板部，因此管板部周边的温度达到最大，与其相接的电介质管的温度也在与管板相对的部分达到最大。确定装置所能接入的电力，使得电介质管的最高温度在基准温度以下。因此，若能降低与管板相对部分的电介质管的温度，则所能接入的电力变大，能提高装置的臭氧产生量。因此，若在管板部设置放电抑制构件来抑制放电，则具有能降低该部分的温度从而提高平均电力、能增大装置的臭氧产生量的效果。

[0005] 现有技术文献

[0006] 专利文献

[0007] 专利文献1：日本专利特开2010－269950号公报

发明内容

[0008] 发明所要解决的技术问题

[0009] 放电抑制构件优选使用耐臭氧性较高的材料。即，在绝缘物的情况下，优选为玻璃纤维或氟树脂，在导体(金属)的情况下，优选使用SUS等。此外，为了抑制放电，需要使放电间隙在数十μm以下。因此，在使用绝缘物的情况下，需要用绝缘物填充间隙，但如果使用绝缘物填充间隙，则原料气体将无法流过间隙，因此不能完全将间隙填充，存在放电抑制不充分的问题。

[0010] 另一方面，在使用金属作为放电抑制构件材料的情况下，放电抑制构件会与金属管导通从而变成同电位，因此会在放电抑制构件与电介质管外壁之间施加放电电压。因此，为了抑制放电，需要使该间隙在数十μm以下。电介质管通常多由廉价的玻璃管构成，外径精度大多在100μm左右。因此，若利用刚体制作放电抑制构件，则不会与玻璃管的外表面贴合，从而产生间隙。若为了避免这种情况而利用SUS箔等金属箔制作放电抑制构件，并在金属管与放电抑制构件之间插入弹性构件，则存在如下问题：即，虽然被弹性构件按压的部位会与玻璃管的表面相接，但在未被按压的部位，会在放电抑制构件与玻璃管之间产生间隙，从而产生放电。

[0011] 本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于获得一种不容易在放电抑制构件与玻璃管之间形成间隙的臭氧产生装置。

[0012] 解决技术问题所采用的技术方案

[0013] 本发明的臭氧产生装置包括：气密密闭容器；两块管板，该两块管板是开有孔的导电金属板，并将气密密闭容器的内部划分为三个空间；金属管，该金属管对该两块管板的孔之间进行连接；电介质管，该电介质管以外壁与金属管内壁具有规定间隙的方式保持在金属管内部，且其内部具有金属电极；以及用于在金属管与金属电极之间施加交流电压的交流电源，使含有氧的原料气体从三个空间中位于两端的空间的其中一个空间起，至少通过间隙流动到位于两端的空间中的另一个空间，使金属管以及管板为接地电位，并使电介质管内部的金属电极为高电位，从而使流过间隙的原料气体产生放电来产生臭氧，并且使冷却水流入由两块管板、金属管外壁、以及密闭容器内壁划分出的空间从而进行冷却，设置放电抑制构件，该放电抑制构件覆盖电介质管的与上述管板中的至少一个管板相对的部分的外周表面，且由金属板形成，并使该放电抑制构件与金属管或管板电接触，该臭氧产生装置中，放电抑制构件通过以下方式形成：使比电介质管的外周长要长的金属板卷绕成环状，从而具有重合部，并且在重合部中、位于外侧的金属板的端部附近，使重合部中、位于外侧的金属板与位于内侧的金属板相接合来形成，在重合部中、位于外侧的金属板上具有沿电介质管的周向延伸的弹性部。

[0014] 发明效果

[0015] 根据本发明，能提供一种利用弹性部的作用、从而难以在由金属板形成的放电抑制构件与玻璃管之间形成间隙的臭氧产生装置。

附图说明

[0016] 图1是表示安装了本发明实施方式1的臭氧产生装置的放电抑制构件的玻璃管的一部分的外观图。

[0017] 图2是示意性表示本发明的臭氧产生装置的侧视剖面图。

[0018] 图3是表示本发明的臭氧产生装置的发明的主要部分的放大侧视剖面图。

[0019] 图4是表示本发明实施方式1的臭氧产生装置的放电抑制构件的展开图。

[0020] 图5是表示安装到本发明实施方式1的臭氧发生装置的玻璃管之前的放电抑制构件的外观图。

[0021] 图6是从图3的A方向观察到的本发明实施方式1的臭氧产生装置的主要部分的侧视图。

[0022] 图7是表示本发明实施方式1的臭氧产生装置的放电抑制构件的弹性部的放大展开图。

[0023] 图8是表示本发明实施方式1的臭氧产生装置的其它放电抑制构件的弹性部的放大展开图。

[0024] 图9是表示本发明实施方式1的臭氧产生装置的其它放电抑制构件的弹性部的放大展开图。

[0025] 图10是表示本发明实施方式1的臭氧产生装置的其它放电抑制构件的弹性部的放大展开图。

[0026] 图11是表示本发明实施方式1的臭氧产生装置的其它放电抑制构件的弹性部的放大展开图。

[0027] 图12是表示本发明实施方式2的臭氧产生装置的放电抑制构件的展开图。

[0028] 图13是表示本发明实施方式2的臭氧产生装置的其它放电抑制构件的展开图。

[0029] 图14是表示本发明实施方式3的臭氧产生装置的放电抑制构件的展开图。

[0030] 图15是表示本发明实施方式3的臭氧产生装置的其它放电抑制构件的展开图。

具体实施方式

[0031] 实施方式1.

[0032] 下面，基于图1到图7对本发明的实施方式1进行说明。图2是示意性表示本发明的臭氧产生装置的侧视剖面图，图3是本发明的臭氧产生装置的主要部分的放大侧视剖面图。臭氧产生装置构成为从较大的圆筒状的气密密闭容器30的气体入口6导入包含氧或空气这样的氧的原料气体，并从气体出口7将臭氧化后的臭氧化气体导出。气密密闭容器30被第一管板90以及第二管板90分割为气体入口侧的空间100、以及气体出口侧的空间200。设置有金属管1，该金属管1以确保气密性的方式与第一管板90上形成的孔以及第二管板91上形成孔固定连接。金属管1是截面形状为圆形的圆筒形状，作为接地电极管。两枚管板90及91为导电金属板，与金属管1同电位。在由第一管板90、第二管板91、金属管1的外壁以及气密密闭容器30的内壁所划分的空间内充满冷却水8，使冷却水8流动。

[0033] 金属管1内部设置有电介质管2，该电介质管2的内壁设有作为金属电极的导电膜3，且该电介质管2与金属管1同轴地设置。这里，使用玻璃管2作为电介质管2。金属管1的内壁与玻璃管2的外壁之间设置有形成放电空间5的间隙。为了使间隙的尺寸均匀，以适当的间隔设置间隔物40，从而不会妨碍气体的流动。从交流电源4经由供电刷9向导电膜
3提供交流电压。玻璃管2的与第一管板90相对的位置的表面被放电抑制构件10覆盖，该放电抑制构件10由厚度为10～100μm左右的金属薄板形成。放电空间5中，在从气体入口侧的空间100向气体出口侧的空间200的方向上流过含有氧、或空气这样的氧的原料气体。通过在金属电极即导电膜3与金属管1之间施加交流高电压，从而使放电空间5中流过的含有氧的气体放电，气体中的氧被臭氧化，从气体出口7导出臭氧化后的气体。金属管
1的外侧流过冷却水8，从金属管1经由放电空间5对玻璃管2也进行冷却。图2中示意性地图示了一根由金属管1和玻璃管2的组构成的放电管，但应用于水处理等的臭氧产生装置中，大多会根据臭氧产生量设置多个放电管。

[0034] 由于玻璃管2的与第一管板90以及第二管板91相对的部分离开冷却水8较远，因此这部分的冷却管较难被冷却。在玻璃管2的与位于上游的第一管板90相对的部分的内部形成导电膜3，并以和导电膜3接触的方式插入供电刷9。由于玻璃管2的与该第一管板90相对的部分离冷却水8较远，因此玻璃管2的与上游的第一管板90相对的部分难以被冷却。因为，设置放电抑制构件10，使得与该第一管板90相对部分的间隙中不会产生放电。在未设置放电抑制构件10的情况下，会在与第一管板90相对部分的间隙中产生放电，由放电产生的热会传导到该部分的玻璃管2。在玻璃管2的与位于下游的第二管板91相对的部分的内壁未形成导电膜3。因此不会在第二管板91与玻璃管2之间产生电场，因此，即使不设置放电抑制构件10，也不会产生放电，该部分的玻璃管2不会被加热。

[0035] 放电抑制构件10由金属板制成，设置有接触部11，通过使该接触部11与和放电抑制构件10相对的第一管板90部分相接触，从而达到接地电位。接触部11也可以设置成不与第一管板90接触，而与金属管1接触。由于放电抑制构件10为接地电位，因此不会在设置放电抑制构件10的部分的间隙中产生电场，因而也不会产生放电。由此，不会在该部分接通电力，放电产生的热不会传导到玻璃管2的与第一管板90相对的部分，因此该部分的玻璃管的温度上升得以抑制。为了充分抑制玻璃管2的与第一管板90相对的部分的升温，优选使用宽度与管板的厚度相同程度的放电抑制构件10。

[0036] 图1是表示本发明实施方式1的臭氧产生装置的玻璃管2上安装的放电抑制构件10的外观图。图4中示出放电抑制构件10的展开图，图5中示出安装到玻璃管2之前的放电抑制构件10的外观图。首先，如图4的展开图所示，通过刻蚀制作出将厚度为数十μm的金属板模切后得到的片材。在金属板上形成狭缝170～176。利用该狭缝170～176构成弹性部17。狭缝的长边方向设置成在组装时与玻璃管的周向垂直。刻蚀过程中也形成接触部11、标识标签19、定位用销孔15等。然而，标识标签19、定位用销孔15并非必须。

[0037] 如图4所示，将经过刻蚀从而模切并制作而成的片材环绕成端部B1与B2重合，端部C1与C2重合，并利用点焊机16等接合单元将重叠部14的前端接合，从而整形成环状，此时，将成为周长的B1-B2之间的长度L设定为仅小于玻璃管2的外径来进行接合。定位用销孔15的设置并非是必须的，但通过设置定位用销孔15，容易准确地调整周长。若将如上述那样整形后的放电抑制构件10安装到玻璃管2，则由狭缝形成的弹性部17会根据玻璃管2的外径在周向上延伸，从而起到弹性部的作用。

[0038] 若在玻璃管2与放电抑制构件10之间存在20～30μm以上的间隙，则会在该部位产生放电，玻璃管被加热。本发明的放电抑制构件10上设有图1的曲线箭头所示范围的重合部14。此外，利用位于该重合部外侧的金属板上部分设置的、直线箭头所示范围的弹性部17对内径进行调整，以使得与玻璃管密接，因此，放电抑制构件在除了重合部14周边的极少的空间以外所有的面上都与玻璃管密接。

[0039] 该实施方式1的弹性部17的弹性力并非通过金属薄板在玻璃管的周向上延伸而在周向上产生弯曲力而获得，而是因为金属薄板在周向上延伸而导致在径向上产生弯曲，并由该弯曲而获得。在弹性部17周边，放电抑制构件不与下表面密接，但通过在弹性部17下重叠放电抑制构件10的位于内侧的部分，从而在所有面上进行密接。通过如上述那样进行密接，从而具有如下效果：能提高放电抑制构件10的效果，抑制发生管的过热从而能提高可接入电力密度。

[0040] 图1中用阴影来表示插入时起到弹性部作用的弯曲部20。图6示出从图3的A箭头所示的方向观察将安装了放电抑制构件10的玻璃管2插入到金属管1内部的状态(未插入供电刷9的状态)的图。在插入时被玻璃管表面向横向拉伸的放电抑制构件10上，横向的拉伸力的一部分因弹性部的图案而改变为沿上下方向收缩方向的力的分量。该力使得放电抑制构件10在径向上弯曲，由于形成了弯曲部20，从而产生了更强的拉伸力。因此，为了使该部分起到弹性部的作用，需要在径向上具有稍许间隙，但由于能利用面的弯曲，因此即使较为紧凑也能获得较强的弹性力。此外，由于的面的弯曲范围较宽，因此弹性部的可伸缩范围较宽，即使玻璃管外径精度稍许变差，也能与玻璃管贴合。

[0041] 此外，在安装于玻璃管2的情况下，使弹性部17的狭缝部分构成为与内侧的金属板重合，从而能抑制狭缝部分的放电，因此放电抑制效果更高。

[0042] 通过如上述那样利用刻蚀在金属板上形成狭缝170～176，使得该部分在周向上延伸，该狭缝170～176的部分及其周边部分构成弹性部17，具有能廉价地进行制造的效果。这里，利用图7所示的狭缝部的放大图对利用狭缝来有效地获得弹性的结构进行说明。在安装到玻璃管2时，在与玻璃管的周向垂直的方向、即玻璃管轴向上设置狭缝。在周向上设置多个狭缝列，每个狭缝列在轴向上设有多个狭缝。此外，在相邻的狭缝列形成为从箭头
50所示的周向观察时具有狭缝重合的部分W。而且，由于具有重合部分，因此狭缝形成为从箭头50所示的周向观察时，整个轴向被狭缝填满。即，在将所有狭缝投影到放电抑制构件
10的一个端部B1的情况下，投影不具有间隙。通过如上述那样形成狭缝，从而在施加沿周向的力时，有效地形成了弹性部。

[0043] 若相邻的狭缝列形成为从箭头50所示的方向观察时具有狭缝重合的部分W，且狭缝形成为在将所有狭缝投影到放电抑制构件10的一个端部B1的情况下，投影不具有间隙，则也可以如图8所示那样具有两列狭缝列。此外，并不一定要使狭缝在轴向上对齐排列，也可以如图9所示，将狭缝170～176形成为交错状。另外，狭缝可以不是简单的条状切口，也可以如图10所示，形成具有一定程度面积的细长间隙、即狭缝70～76。也可以同时存在条状狭缝和具有面积的间隙的狭缝。

[0044] 图11是表示本发明实施方式1的臭氧产生装置的、其它放电抑制构件的主要部分的放大展开图。作为弹性部，仅形成了一列由多个短狭缝排成一列形成的狭缝列177。该狭缝列177的部分在周向上极其轻微地拉伸，从而起到弹性部的作用。如图7～图10所示，作为弹性部17，优选形成狭缝、切口，使得在将所有狭缝投影到放电抑制构件10的一个端部时，投影不具有间隙，但即使如图11那样将多个狭缝排成一列，也比其它部分拉伸得多，因此起到弹性部的作用。

[0045] 标识标签19是为了防止忘记插入放电抑制构件10而设置的，标识标签19向外侧弯折，能在插入时确认插入状况。图6示出了该状态。在未设置标识标签19的状态下，从图3所示的A方向观察时，放电抑制构件10的厚度仅为数十μm，因此难以进行视觉确认。通过设置标识标签19，从而能容易地用肉眼确认安装状况，因此具有能缩短检查时间的效果。接触部11在插入时向外侧弯折来插入，以获得管板90与放电抑制构件10的导通而设置。通过使接触部11与放电抑制构件10一体加工，从而具有能减少安装时间的效果。

[0046] 实施方式2.

[0047] 图12及图13是表示本发明实施方式2的臭氧产生装置的放电抑制构件的展开图。在图12所示的放电抑制构件10中，设置平面弹性部180来作为弹性部。平面弹性部180通过利用刻蚀在金属板上留下在周向上延伸的多个细曲线来形成。在图13所示的放电抑制构件10中，设置了不利用曲线、而利用直线在周向上延伸的弹性的平面弹性部181。
也可以如上述那样通过在金属板上形成沿电介质管2的周向延伸的多个带状部分来构成弹性部。在这些结构中，为了获得弹性力，平面弹性部180、平面弹性部181需要具有接近玻璃管2的外周长的、一定程度的长度。然而，与实施方式1不同，由于利用平面弹性部来形成周向的弹性力，因此不会形成弯曲部，并具有如下效果：即使放电抑制构件10与管板90之间不存在构成弹性部的足够间隙，也能进行设置。

[0048] 实施方式3.

[0049] 图14及图15是表示本发明实施方式3的臭氧产生装置的放电抑制构件的展开图。实施方式1的放电抑制构件10如图5所示那样利用点焊进行接合从而整形为筒状，但本实施方式3的放电抑制构件10通过将嵌入标签嵌入到嵌入孔来整形成环状。在图14所示的放电抑制构件10中设置有箭形嵌入标签23和箭形嵌入孔24。在图15所示的放电抑制构件10中设置有凸形嵌入标签25和凸形嵌入孔26。该方式下，虽然存在嵌合部产生间隙的缺点，但具有能省去点焊工序从而能廉价地构成的效果。

[0050] 此外，图15的凸形嵌入标签25以及凸形嵌入标签26与图14的箭形嵌入标签23以及箭形嵌入标签24相比，更难脱离。该结构下，采用使嵌入部的标签略微弯曲即可进入嵌入孔的尺寸，虽然在组装时需要专用的夹具，但在拆卸时需要再次使标签弯曲，因此具有连接稳定性高、容易处理的效果。

[0051] 另外，本发明在其发明范围内可对实施方式进行适当变形、省略。

[0052] 标号说明

[0053] 1 金属管

[0054] 2 电介质管(玻璃管)

[0055] 3 导电膜(金属电极)

[0056] 4 交流电源

[0057] 5 放电空间

[0058] 6 气体入口

[0059] 7 气体出口

[0060] 8 冷却水

[0061] 9 供电刷

[0062] 10 放电抑制构件

[0063] 11 接触部

[0064] 14 重合部

[0065] 15 定位用销孔

[0066] 17 弹性部

[0067] 19 标识标签

[0068] 20 弯曲部

[0069] 23 箭形嵌入标签

[0070] 24 箭形嵌入孔

[0071] 25 凸形嵌入标签

[0072] 26 凸形嵌入孔

[0073] 70～76 切口

[0074] 90、91 管板

[0075] 170～177 狭缝

[0076] 180、181 平面弹性部