JP6350680B2 - オゾン生成装置 - Google Patents
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Description
本発明は、誘電体表面に沿って沿面放電を生じさせ、放電面に対向する空間中の酸素からオゾンを生成するオゾン生成装置に関するものである。
図8は、従来のオゾン生成装置100(例えば特許文献1参照。)の構成を説明する図である。オゾン生成装置100は、平板部101と、第1の平面導体104と、第2の平面導体105と、を備える。平板部101は、互いに積層して設けられた基層102と表層103とを有する。基層102は、アルミナなどのセラミック系の誘電体材料で構成される。表層103は、ガラスなどの誘電体材料で構成される。第1の平面導体104および第2の平面導体105は、基層102と表層103との界面に設けられている。また、第1の平面導体104は、平面視して櫛形であり、互いに平行する複数の放電部106を備える。第2の平面導体105は、第1の平面導体104と同様に櫛形であり、互いに平行する複数の放電部107を備える。放電部106と放電部107とは、間隔を開けて交互に並べられている。
このオゾン生成装置100では、放電部106と放電部107との間に交番電界が印加されることで、誘電体からなる表層103の表面(放電面)に沿って沿面放電が生じる。この沿面放電により、放電面に対向する空間中の酸素からオゾンが生成される。
上記のように構成されたオゾン生成装置では、放電部の間隔を狭くすることで電界強度を高めることができ、駆動電圧の低電圧化が可能になる。また、放電部の隣接する対毎に沿面放電が生じるので、放電部の幅と隣接間隔とを狭くして単位面積当たりに配置することができる放電部の本数を増やすことで、オゾン生成効率を高くすることができる。
しかしながら、放電部の幅を細くすると放電部における導体抵抗が増加し、オゾン生成装置の消費電力と発熱とが大きくなってしまう。すると、発熱によってオゾンの分解反応が促進され、多数の放電部を設けることによるオゾン生成効率の改善効果が抑制されてしまうという問題があった。
そこで、本発明は、放電部の幅を細くしても消費電力と発熱を抑制できる、オゾン生成装置の提供を目的とする。
本発明のオゾン生成装置は、沿面放電を生じさせる放電面を有する誘電体部と、前記誘電体部に設けた導体からなり、前記放電面に近接して対向する放電端を有し、前記放電面に沿って間隔をあけて並ぶ複数の放電部と、を備え、前記放電部は、前記放電面と対向する放電面方向での自らの寸法をLaとし、前記放電面に沿って並ぶ配列方向での自らの寸法をLbとすると、La≧Lbである。
この構成では、放電部の配列方向での寸法を細くしても、それ以上の寸法が放電面方向に確保されるので、放電部における導体抵抗の増加が抑制される。このことにより、オゾン生成装置における消費電力と発熱を抑制することができる。
前記誘電体部は、前記配列方向に積層した複数の誘電体層を備え、前記複数の放電部は、それぞれ誘電体層間に設けた平面導体からなることが好ましい。
この構成は、誘電体層となる誘電体シートに放電部となる平面導体を形成し、複数の誘電体シートを積み重ねるだけで製造することができる。したがって、放電面方向での寸法が配列方向よりも大きい放電部であっても、スクリーン印刷のような工法を利用して形成することができる。従来の構成では、スクリーン印刷のような加工精度が低い工法を利用すると、放電部の幅や間隔をあまり狭くすることができず、また加工精度の影響で放電部間のショートや、放電部の断線、放電部間の間隔が狭くなる箇所でのアーク放電による損傷等の問題が生じることがあった。しかしながら、上記本願構成では、放電部の幅や間隔を、誘電体シートや平面導体の厚みに応じて高精度に設定することができ、放電部の幅や間隔を極めて狭く、ばらつきも少なくすることができる。したがって、上記の従来構成で生じていた問題が殆ど発生しない。
前記放電面は前記複数の誘電体層の端面で構成されていることが好ましい。これにより、放電端を覆うように誘電体層を設けて放電面を構成する従来構成よりも、オゾン生成装置の製造が容易になる。
前記放電面と前記放電端との間隔は、前記複数の放電部が隣接する間隔よりも狭いことが好ましい。これにより、低い駆動電圧であっても沿面放電を安定して生じさせることができる。
前記誘電体部は、1つの前記放電面を含む複数の外面を有し、前記放電部は、1つの前記放電端を含む複数の端部を有し、前記放電端と前記放電面とが対向する間隔が、他の端部と他の外面とが対向する間隔よりも狭い構成であってもよい。
また、前記誘電体部は、2以上の放電面を含む複数の外面を有し、前記放電部は、2以上の放電端を含む複数の端部を有し、各放電端と各放電面とが対向する間隔がいずれも等しい構成であってもよい。この場合には、誘電体部の2以上の外面を放電面として放電面の総面積を増やすことができ、オゾン生成量を増やすことができる。
また、前記誘電体部は、前記放電面にあたる周面を有し、前記放電端は、前記誘電体部の周面と一定の間を保ちながら延びる構成であってもよい。この場合には、誘電体部の周面全面を放電面として放電面の総面積を増やすことができ、やはりオゾン生成量を増やすことができる。
前記オゾン生成装置は、繰り返しのパターンと循環する位相差とを有するN(N≧3)相の駆動電圧を出力する駆動電圧源を備え、前記複数の放電部は、それらの並び順に従い第n(1≦n≦N)相目の駆動電圧が前記駆動電圧源から入力されることが好ましい。この構成では、放電面近傍の電界強度の分布が配列方向に沿って循環するように変化する。これにより、放電面近傍で空間中の気体が電界強度の影響を受けて配列方向に沿って移動する。このため、放電面への酸素の供給と放電面からのオゾンの離脱が促進され、オゾン生成量を増やすことができる。また、気体の流れが生じることで、ほこり等が放電面に吸着しにくくなり、オゾン生成装置の信頼性も向上する。
前記駆動電圧は矩形波信号またはパルス波信号であることが好ましい。このことにより、交番信号が正弦波信号である場合よりも、放電が開始される電圧を低電圧化できる。
本発明のオゾン生成装置によれば、放電部を配列方向に細くするような場合でも、放電部の寸法を放電面方向で十分に確保することができ、導体抵抗の増加を抑制することができる。したがって、オゾン生成装置における消費電力と発熱の増加を抑制することができ、多数の放電部を設けてオゾン生成効率を高めても、熱によってオゾン分解反応が促進されることを防ぐことができる。
≪第1の実施形態≫
図1は本発明の第1の実施形態に係るオゾン生成装置10の斜視図である。
図1は本発明の第1の実施形態に係るオゾン生成装置10の斜視図である。
オゾン生成装置10は、誘電体部11と、内部平面導体12,13と、端子電極14と、端子電極15と、駆動電圧源16と、を備える。
誘電体部11は、天面11Aと底面11Bと左側面11Cと右側面11Dと正面11Eと背面11Fとを備える直方体形状である。
内部平面導体12,13は、それぞれ複数設けられており、誘電体部11の内部で、左側面11C側から右側面11D側にかけて交互に並べて設けられる。内部平面導体12は、誘電体部11の内部で、天面11Aに近接して正面11E側から背面11F側に延び、背面11Fに近接して天面11A側から底面11B側に延びる形状である。内部平面導体13は、誘電体部11の内部で、天面11Aに近接して背面11F側から正面11E側に延び、正面11Eに近接して天面11A側から底面11B側に延びる形状である。
端子電極14,15は、底面11Bに設けられ、左側面11C側から右側面11D側に延びる帯状の平面導体からなる。端子電極14は、底面11Bにおける正面11E側の辺に近接するように設け、複数の内部平面導体13と接続している。端子電極15は、底面11Bにおける背面11F側の辺に近接するように設け、複数の内部平面導体12と接続している。
駆動電圧源16は、端子電極14と端子電極15との間に駆動電圧を印加し、内部平面導体12と内部平面導体13との間に交番電界を生じさせる。
この構成では、駆動電圧源16から端子電極14と端子電極15との間に駆動電圧を印加すると、内部平面導体12と内部平面導体13とが共に近接する誘電体部11の天面11Aに、左側面11Cと右側面11Dとの間を結ぶ方向に沿って沿面放電が生じる。この沿面放電により、誘電体部11の天面11Aでは、天面11Aに対向する空間中の気体に含まれる酸素からオゾンが生成される。天面11Aが本発明における放電面である。
ここで、誘電体部11の内部構造の詳細について説明する。以下、誘電体部11の左側面11Cから右側面11Dに向かう方向を配列方向と称する。また、正面11Eから背面11Fに向かう方向を延伸方向と称する。また、底面11Bから天面11Aに向かう方向を放電面方向と称する。誘電体部11の配列方向の長さは例えば3.2mm、延伸方向の長さは例えば2.5mm、放電面方向の長さは例えば2.5mmである。
図2(A)は、オゾン生成装置10の左側面図である。図2(B)は、オゾン生成装置10の平面図である。図2(C)は、オゾン生成装置10の右側面図である。図2(D)は、オゾン生成装置10の正面図である。
誘電体部11は、複数の誘電体層21を備える。複数の誘電体層21は、それぞれ、左側面11Cおよび右側面11Dに対向する面を主面とする薄い平膜状であり、誘電体部11の左側面11Cから右側面11Dにかけて積層されて、誘電体部11を構成している。誘電体層21の厚みは、例えば20μmである。なお、誘電体層21の厚みは1μm以上20μm以下の厚みであることが好ましい。
各内部平面導体12,13は、誘電体部11の内部において、各誘電体層21の主面、すなわち誘電体層21間の積層面に1つずつ、隣接する積層面毎に交互に配置されている。
内部平面導体12,13は、放電部12A,13Aと引出部12B,13Bとを備える。放電部12A,13Aは、延伸方向に延びる直方体板状のパターン部分である。引出部12B,13Bは、放電面方向に延びる帯状のパターン部分である。
放電部12A,13Aの天面11A側の縁は、天面11Aから一定の寸法Lcだけ離れて、天面11Aと対向している。寸法Lcは、例えば10μmである。放電部12A,13Aの正面11E側および背面11F側の縁は、正面11Eまたは背面11Fから一定の寸法Leだけ離れて対向している。ここで、寸法Lcは寸法Leより小さい。すなわち、放電部12A,13Aは、正面11E側および背面11F側の縁よりも、天面11A側の縁のほうが、誘電体部11の外面に近づいている。放電部12A,13A間に生じる電界は放電部12A,13Aから最も距離が近い誘電体部11の外面に漏れ出やすい。このため、この誘電体部11では、正面11Eや背面11Fでは無く天面11Aに沿面放電が生じる。したがって、誘電体部11の天面11Aは、オゾンを生じさせる放電面として機能し、放電部12A,13Aの天面11A側の縁は、放電端12C,13Cとして機能する。なお、本実施形態では天面11A以外で放電することはない。
また、放電部12Aと放電部13Aとの配置間隔は、寸法Ldである。寸法Ldは、例えば20μmである。この寸法Ldは、誘電体層21の厚みによって定められている。従来のオゾン生成装置100では、第1の平面導体104および第2の平面導体105をファインライン印刷によって形成していたため、第1の平面導体と第2の平面導体との間隔が狭い箇所はショートしやすく、寸法Ldを50μm以下に形成することが困難であった。ところが、本実施形態にかかるオゾン生成装置10は、上述のように構成しているので、放電部12Aと放電部13Aとの配置間隔を従来構成と比較しても十分に狭くすることができる。寸法Ldが狭いほどオゾン生成装置10の放電開始電圧を下げることができる。また、放電部12Aと放電部13Aとの間に生じる交番電界の電界強度を従来構成と比較して高めることができる。したがって、本実施形態に係るオゾン生成装置10では、駆動電圧源16の駆動電圧を従来よりも低電圧化しても、誘電体部11の天面11Aに沿面放電を安定して生じさせられる。
また、放電部12A,13Aは、配列方向に寸法Lbを有している。寸法Lbは、例えば5μmである。この寸法Lbは、内部平面導体12,13の厚みと殆ど等しく、放電部12A,13Aは従来構成と比較しても配列方向の幅を十分に狭くすることができる。このように、放電部12A,13Aの幅と配置間隔とを十分に狭くすることができるので、本実施形態に係るオゾン生成装置10では、誘電体部11の放電面(天面11A)に対向させて配置することができる単位面積当たりの放電部12A,13Aの本数を極めて多くすることができる。このことにより、放電面(天面11A)における単位面積当たりのオゾン生成効率を高いものにすることができる。
また、放電部12A,13Aは、放電面方向に寸法Laを有している。寸法Laは、例えば50μmである。ここで、この寸法Laは、前述の放電部12A,13Aの配列方向の寸法Lb以上である。すなわち、La≧Lbである。したがって、放電部12A,13Aでは、配列方向の寸法Lbが著しく小さくても、放電面方向の寸法Laをそれ以上に確保することができる。このため、放電部12A,13Aは、導体抵抗が著しく大きくなることがない。したがって、本実施形態に係るオゾン生成装置10では、放電部における単位面積当たりのオゾン生成効率を高めるために、放電部12A,13Aの配列方向の寸法Lbを著しく小さくしても、オゾン生成装置10における消費電力と発熱を抑制できる。このことによって、放電面(天面11A)におけるオゾン分解反応の進展を抑制し、オゾン生成効率が熱の影響で低下することを防ぐことができる。
また、放電部12Aと放電部13Aとの配置間隔の寸法Ldは、前述の放電面(天面11A)と放電部12A,13Aとの間隔の寸法Lcよりも大きい。すなわち、放電部12A,13Aは、互いに隣接する間隔よりも、放電部12A,13Aと天面11Aとの距離のほうが近いので、放電部12A,13A間に生じる電界は天面11Aに漏れ出やすい状態になる。このことによっても、本実施形態に係るオゾン生成装置10では、誘電体部11の天面11Aに沿面放電を生じさせるために必要な駆動電圧(放電開始電圧)を低くすることができ、また、誘電体部11の天面11Aに沿面放電を安定的に生じさせることができる。
更には、放電部12A,13Aと誘電体層21とは、それぞれの厚み(配列方向の寸法)を高精度に設定することができる。したがって、放電部12A,13Aの配列方向の寸法Lb、および、放電部12A,13Aの配置間隔の寸法Ldは、放電面方向にほぼ均一にすることができる。このため、本実施形態に係るオゾン生成装置10では、従来構成で生じていた、加工ばらつきに起因する各種問題が殆ど発生することが無い。具体的には、本実施形態に係るオゾン生成装置10では、放電部12A,13A間のショートや、放電部12A,13Aの断線、放電部12A,13A間でのアーク放電の発生がほとんど生じない。したがって、オゾン生成装置10は高い信頼性を有することになる。
次に、オゾン生成装置10の製造方法の一例として、誘電体部11を低温焼成セラミック基板で構成する場合の製造方法について説明する。なお、誘電体部11は、その他の誘電体材料、例えばアルミナなどで構成することもできる。図3は、オゾン生成装置10の製造工程の一例のフローチャートを示す図である。
オゾン生成装置10の製造では、まず、誘電体シート形成工程を行う(S1)。誘電体シート形成工程では、例えば、ガラス粉体、フィラー粉末、結晶化度調整剤、溶剤、分散剤、有機バインダ、可塑剤等を混合することによって、ガラスセラミックスラリーを得る。そして、後に誘電体層21となるガラスセラミックグリーンシートを、ドクターブレード等を用いてガラスセラミックスラリーから作製する。なお、一度に複数のオゾン生成装置10を製造するために、ガラスセラミックグリーンシートは、単体のオゾン生成装置10の誘電体層21となるサイズよりも大判に形成することが望ましい。
次に、オゾン生成装置10の製造では、平面導体形成工程を行う(S2)。平面導体形成工程では、銀や銅、タングステンなどの金属粉末、溶剤、有機バインダ等を混合し、ロールミル等を用いて分散処理することにより、導体ペーストを得る。そして、後に内部平面導体12または内部平面導体13となる導体ペーストのパターンを、ガラスセラミックグリーンシート上にスクリーン印刷する。なお、一度に複数のオゾン生成装置10を製造するために、単体のオゾン生成装置10の内部平面導体12,13となる導体ペーストのパターンだけでなく、複数の導体ペーストのパターンを、大判のガラスセラミックグリーンシートに印刷することが望ましい。
次に、オゾン生成装置10の製造では、積層工程を行う(S3)。積層工程では、例えば、平面導体を形成したガラスセラミックグリーンシートを複数枚積み重ね、圧力をかけることで、未焼成の平面導体パターンとガラスセラミックグリーンシートとを複数層にわたって積層した積層体を作製する。
次に、オゾン生成装置10の製造では、焼成工程を行う(S4)。焼成工程では、例えば、未焼成の積層体を酸化雰囲気化で、所定の温度プロファイルとなるように焼成する。これにより、誘電体部11と内部平面導体12,13との積層体(オゾン生成装置10)を作製する。
以上の製造方法により、本実施形態のオゾン生成装置10は製造することができる。なお、一度に複数のオゾン生成装置10を製造するためには、焼成工程の前後のいずれかの工程で、大判のセラミックグリーンシートの積層体から、複数のオゾン生成装置10となる個片を切りだす工程を行うことが望ましい。
このような製造方法を採用することにより、平面導体を形成した誘電体層21のシートを積み重ねるだけで、配列方向より放電面方向で寸法がより大きい特殊な断面形状の放電部12A,13Aを有するオゾン生成装置10であっても、容易に製造することができる。
すなわち、この製造方法によれば、スクリーン印刷工法のような加工精度の低い工法であっても、誘電体シートに形成する平面導体の厚みは、平面方向の寸法に比べて極めて薄いので、放電部12A,13Aの配列方向での幅を極めて狭くすることができる。また、誘電体シートの厚みも平面方向の寸法に比べて極めて薄いので、放電部12A,13Aの配置間隔も極めて狭くすることができる。したがって、本実施形態のオゾン生成装置10では、スクリーン印刷工法のような加工精度の低い工法を用いても、オゾン生成効率を著しく高めることができる。
更には、この製造方法によれば、誘電体シートや平面導体の厚みは極めて高精度に均一になるので、放電部12A,13Aの配列方向での放電部12A,13Aの幅や放電部12A,13Aの配置間隔のばらつきを格段に抑制することができる。このため、本実施形態のオゾン生成装置10では、放電部12A,13Aに断線が生じることや、放電部12A,13A間にショートが生じること、放電部12A,13A間のアーク放電によって放電部12A,13Aに破損が生じることなどを防ぐことができる。
≪第2の実施形態≫
次に、本発明の第2の実施形態に係るオゾン生成装置30について説明する。
次に、本発明の第2の実施形態に係るオゾン生成装置30について説明する。
図4(A)は、オゾン生成装置30の左側面図である。図4(B)は、オゾン生成装置30の正面図である。
オゾン生成装置30においては、前述の第1の実施形態とは異なり、誘電体部の天面だけでなく底面も放電面として機能する。
具体的には、本発明の第2の実施形態に係るオゾン生成装置30が第1の実施形態と異なる点は、内部平面導体12,13及び端子電極14,15に代えて、内部平面導体32,33と、端子電極34,35と、を備えている点である。その他の構成については同一であるので第1の実施形態と同一符号を付して構成説明を省略する。
内部平面導体32,33は、それぞれ複数設けられており、誘電体部11の内部で、左側面11C側から右側面11D側にかけて交互に並べて設けられる。内部平面導体32,33は、直方体板状の放電部32A,33Aと、放電部32A,33Aから正面側または背面側に延びる線路状の引出部32B,33Bと、を備えている。
端子電極34は、正面11Eを覆うように設けていて、複数の内部平面導体32と接続されている。端子電極35は、背面11Fを覆うように設けていて、複数の内部平面導体33と接続されている。
この構成において、内部平面導体32,33は、誘電体部11の天面11Aと底面11Bとに対して、同じ間隔で対向している。このため、内部平面導体32,33の天面11A側の縁と底面11B側の縁とが、ともに放電端32C,33Cとして機能し、誘電体部11の天面11Aと底面11Bとは、ともに放電面として機能することになる。
したがって、端子電極34と端子電極35との間に駆動電圧が印加されると、内部平面導体32,33間に交番電界が生じ、内部平面導体32,33の放電端32C,33Cに近接対向する誘電体部11の天面11Aと底面11Bとの双方に沿面放電が生じる。この沿面放電により、天面11Aと底面11Bとにおいて、対向する空間中の気体に含まれる酸素からオゾンを生成することができる。このように、本実施形態に係るオゾン生成装置30によれば、放電面を増すことができ、このため、単位時間当たりのオゾン生成量を増すことができる。
≪第3の実施形態≫
次に、本発明の第3の実施形態に係るオゾン生成装置40について説明する。
次に、本発明の第3の実施形態に係るオゾン生成装置40について説明する。
図5(A)は、オゾン生成装置40の左側面図である。図5(B)は、オゾン生成装置40の平面図である。
オゾン生成装置40においては、前述の第1の実施形態や第2の実施形態とは異なり、誘電体部の天面、底面、正面、および、背面を放電面として構成している。
具体的には、本発明の第3の実施形態に係るオゾン生成装置40が第1の実施形態と異なる点は、内部平面導体12,13及び端子電極14,15に代えて、内部平面導体42,43と、端子電極44,45と、を備えている点である。その他の構成については同一であるので第1の実施形態と同一符号を付して構成説明を省略する。
内部平面導体42,43は、それぞれ複数設けられており、誘電体部11の内部で、左側面11C側から右側面11D側にかけて交互に並べて設けられる。内部平面導体42,43は、矩形環状の放電部42A,43Aと、放電部42A,43Aの内側開口に延びる線路状の引出部42B,43Bと、を備えている。そして、放電部42A,43Aの内側開口に、引出部42B,43Bと接続して層間接続導体42D,43Dが設けられている。
端子電極44は、左側面11Cを覆うように設けていて、層間接続導体42Dを介して、複数の内部平面導体42と接続されている。端子電極45は、右側面11Dを覆うように設けていて、層間接続導体43Dを介して、複数の内部平面導体43と接続されている。
この構成において、内部平面導体42,43は、誘電体部11の天面11Aと底面11Bと正面11Eと背面11Fとのそれぞれに対して、同じ間隔で対向している。このため、内部平面導体42,43の外周側の縁、すなわち、天面11A側の縁と、底面11B側の縁と、正面11E側の縁と、背面11F側の縁とが、いずれも放電端42C,43Cとして機能し、誘電体部11の天面11Aと底面11Bと正面11Eと背面11Fとは、いずれも放電面として機能することになる。
したがって、端子電極44と端子電極45との間に駆動電圧が印加されると、内部平面導体42,43間に交番電界が生じ、内部平面導体42,43の放電端42C,43Cに近接対向する誘電体部11の天面11Aと底面11Bと正面11Eと背面11Fとのいずれにも沿面放電が生じる。この沿面放電により、天面11Aと底面11Bと正面11Eと背面11Fとにおいて、対向する空間中の気体に含まれる酸素からオゾンを生成することができる。このように、本実施形態に係るオゾン生成装置40によれば、放電面を更に増すことができ、このため、やはり単位時間当たりのオゾン生成量を増すことができる。
≪第4の実施形態≫
次に、本発明の第4の実施形態に係るオゾン生成装置50について説明する。
次に、本発明の第4の実施形態に係るオゾン生成装置50について説明する。
図6(A)は、オゾン生成装置50の左側面図である。図6(B)は、オゾン生成装置50の平面図である。
オゾン生成装置50においては、前述の第1乃至第3の実施形態とは異なり、誘電体部が周面を有する円柱状であり、周面の全面を放電面として構成している。
具体的には、本発明の第4の実施形態に係るオゾン生成装置50が第1の実施形態と異なる点は、誘電体部11、内部平面導体12,13及び端子電極14,15に代えて、誘電体部51と内部平面導体52,53と、端子電極54,55と、を備えている点である。その他の構成については同一であるので第1の実施形態と同一符号を付して構成説明を省略する。
誘電体部51は、配列方向に沿って柱軸が延びる円柱状であり、周面51Aと左側面11Cと右側面11D(不図示)とを外面として有している。
内部平面導体52,53は、それぞれ複数設けられており、誘電体部51の内部で、左側面11C側から右側面11D側にかけて交互に並べて設けられる。内部平面導体52,53は、円環状の放電部52A,53Aと、放電部52A,53Aの内側開口に延びる線路状の引出部52B,53Bと、を備えている。そして、放電部52A,53Aの内側開口に、引出部52B,53Bと接続して層間接続導体52D,53Dが設けられている。
端子電極54は、左側面11Cを覆うように設けていて、層間接続導体52Dを介して、複数の内部平面導体52と接続されている。端子電極55は、右側面11Dを覆うように設けていて、層間接続導体53Dを介して、複数の内部平面導体53と接続されている。
この構成において、内部平面導体52,53は、誘電体部51の周面51Aの全面に対して、同じ間隔で対向している。このため、内部平面導体52,53の外周側の縁が放電端52C,53Cとして機能し、誘電体部51の周面51Aの全面が放電面として機能することになる。
したがって、端子電極54と端子電極55との間に駆動電圧が印加されると、内部平面導体52,53間に交番電界が生じ、内部平面導体52,53の放電端52C,53Cに近接対向する誘電体部51の周面51Aの全面で沿面放電が生じる。この沿面放電により、周面51Aにおいて、対向する空間中の気体に含まれる酸素からオゾンを生成することができる。このように、本実施形態に係るオゾン生成装置50によっても、放電面を増すことができ、このため、やはり単位時間当たりのオゾン生成量を増すことができる。
≪第5の実施形態≫
次に、本発明の第5の実施形態に係るオゾン生成装置60について説明する。
次に、本発明の第5の実施形態に係るオゾン生成装置60について説明する。
図7(A)は、オゾン生成装置60の電気接続図である。
本実施形態に係るオゾン生成装置60は、概要構成については前述の実施形態の構成と同じであり、誘電体部61と複数の放電部62と駆動電圧源63とを備えている。複数の放電部62は、4組に組み分けされており、各組の放電部62は順に並べられている。そして、駆動電圧源63は、組数と同じ4相の駆動電圧V1〜V4を出力するよう構成している。各組の放電部62には、組番号に対応する相番号の駆動電圧V1〜V4が入力されるよう構成している。
図7(B)は、駆動電圧V1〜V4の時間波形図である。駆動電圧V1〜V4は、それぞれ同じ繰り返しパターンと、相番号の順に位相差90°を有している。したがって、駆動電圧V1〜V4は、相番号の順に位相差が循環する関係になっている。
このように構成されているために本実施形態に係るオゾン生成装置においては、放電面近傍の電界強度の分布が放電部62の配列方向に沿って循環するように変化する。これにより、放電面近傍で空間中の気体が電界強度の影響を受けて配列方向に沿って移動することになる。このため、放電面への酸素の供給と放電面からのオゾンの離脱が促進され、オゾン生成量を増やすことができる。また、気体の流れが生じることで、ほこり等が放電面に吸着しにくくなり、オゾン生成装置60の信頼性も向上する。
なお、本実施形態では、駆動電圧V1〜V4としてパルス波信号を用いる例を示したが、駆動電圧V1〜V4は、その他にも正弦波信号や矩形波信号を用いることも可能である。パルス波信号や矩形波信号を用いれば、正弦波信号を用いる場合よりも、放電が開始される電圧を低電圧化することができ、より好ましい。また、本実施形態では、駆動電圧の相数を4とする例を示したが、駆動電圧の相数は3以上であれば任意の整数を採用することができる。また、本実施形態では、各駆動電圧で同じパターン波形となる例を示したが、各駆動電圧のパターン波形は同じでなくても良い。例えば振幅や繰り返しの周期が相違する駆動電圧を用いるようなこともできる。
なお、上記した各実施形態はあくまで例示であり、本発明の作用効果は特許請求の範囲の構成であれば、どのような構成であっても得ることができる。また、各実施形態に開示した構成は、どのように組み合わせてもよい。
10…オゾン生成装置
11…誘電体部
11A…天面
11B…底面
11C…左側面
11D…右側面
11E…正面
11F…背面
12,13…内部平面導体
12A,13A…放電部
12B,13B…引出部
12C,13C…放電端
14,15…端子電極
16…駆動電圧源
21…誘電体層
11…誘電体部
11A…天面
11B…底面
11C…左側面
11D…右側面
11E…正面
11F…背面
12,13…内部平面導体
12A,13A…放電部
12B,13B…引出部
12C,13C…放電端
14,15…端子電極
16…駆動電圧源
21…誘電体層
Claims (9)
- 沿面放電を生じさせる放電面を有する誘電体部と、
前記誘電体部に設けた導体からなり、前記放電面に近接して対向する放電端を有し、前記放電面に沿って間隔をあけて並ぶ複数の放電部と、
を備え、
前記放電部は、前記放電面と対向する放電面方向での自らの寸法をLaとし、前記放電面に沿って並ぶ配列方向での自らの寸法をLbとすると、La≧Lbである、
オゾン生成装置。 - 前記誘電体部は、前記配列方向に積層した複数の誘電体層を備え、前記複数の放電部は、それぞれ誘電体層間に設けた平面導体からなる、
請求項1に記載のオゾン生成装置。 - 前記放電面は前記複数の誘電体層の端面で構成されている、
請求項2に記載のオゾン生成装置。 - 前記放電面と前記放電端との間隔は、前記複数の放電部が隣接する間隔よりも狭い、
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のオゾン生成装置。 - 前記誘電体部は、1つの前記放電面を含む複数の外面を有し、
前記放電部は、1つの前記放電端を含む複数の端部を有し、
前記放電端と前記放電面とが対向する間隔が、他の端部と他の外面とが対向する間隔よりも狭い、
請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のオゾン生成装置。 - 前記誘電体部は、2以上の放電面を含む複数の外面を有し、
前記放電部は、2以上の放電端を含む複数の端部を有し、
各放電端と各放電面とが対向する間隔がいずれも等しい、
請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のオゾン生成装置。 - 前記誘電体部は、前記放電面にあたる周面を有し、
前記放電端は、前記誘電体部の周面と一定の間を保ちながら延びる、
請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のオゾン生成装置。 - 前記オゾン生成装置は、繰り返しのパターンと循環する位相差とを有するN(N≧3)相の駆動電圧を出力する駆動電圧源を備え、前記複数の放電部は、それらの並び順に従い第n(1≦n≦N)相目の駆動電圧が前記駆動電圧源から入力される、
請求項1乃至請求項7のいずれかに記載のオゾン生成装置。 - 前記駆動電圧は矩形波信号またはパルス波信号である、
請求項8に記載のオゾン生成装置。
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