JP2015064966A - 構造体及び電極構造 - Google Patents

Abstract

【課題】流体が通過するときの圧力損失を低減することができると共に、オゾン発生効率を向上させることができる構造体及び電極構造を提供する。
【解決手段】流体１２中に、流体１２の代表的な流れの方向と直交して設置される構造体１０Ａであって、１以上の中空部１４を有する筒状の絶縁体１６と、該絶縁体１６の中空部１４内に位置された１以上の導体１８とを有し、絶縁体１６の軸方向を法線とする断面において、代表的な流れの方向ｘに沿った絶縁体１６の長さをＤｉｘ、代表的な流れの方向と直交する方向ｙに沿った絶縁体１６の長さの最大値をＤｉｙとしたとき、
１．５×Ｄｉｙ≦Ｄｉｘ≦１５×Ｄｉｙ
である。
【選択図】図１

Description

本発明は、絶縁体と導体材料とを有する構造体に関し、例えば誘電体バリア放電の電極や、オゾン発生装置等に用いて好適な構造体及び電極構造に関する。

従来、絶縁体と導体材料とを有する構造体として、例えば特許文献１に記載された低温プラズマ発生体が知られている。

特許文献１には、棒状導電体を棒状セラミックス誘電体に設けた長尺方向の貫通孔に挿入し、ガラス又は無機系若しくは有機系接着剤で導電体及び誘電体両端を一体に接合、封止した１つの電極を構成し、複数の電極をセラミックス誘電体において線接触の状態で接合して１つの低温プラズマ発生体を構成した例が記載されている。隣接する電極には、それぞれ極性の異なる電位が印加される。

特許第３０１５２６８号公報

しかしながら、特許文献１記載の低温プラズマ発生体は、隣接する電極（それぞれ極性の異なる電位が印加される）同士が線接触の状態で接合されていることから、隣接する電極間に空気等の流体を流すことを想定していない。

また、オゾン発生効率に寄与する電界分布を考えると、隣接する電極の表面（各棒状セラミックス誘電体の表面）のうち、接合部分を底部とする凹部で電界が発生するだけであり、空間のギャップを対向させた電極間に発生する電界よりもその広がりが小さい。そのため、特許文献１の例では、効率的なオゾン発生を望めない。

すなわち、上述した凹部は、オゾンの原料である酸素分子が供給される領域としては狭く、しかも、オゾン生成のエネルギー源である電界が効率的に与えられないという問題がある。

そこで、オゾン発生量を増やす方法として、多くの電極を接合して配置したり、太い電極を使用することで、放電に有効な体積（容積）を広げる方法が想定されるが（例えば特許文献１の図５参照）、圧力損失が増大するという問題がある。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、流体が通過するときの圧力損失を低減することができると共に、オゾン発生効率を向上させることができる構造体及び電極構造を提供することを目的とする。

［１］ 第１の本発明に係る構造体は、流体中に、前記流体の代表的な流れの方向と直交して設置される構造体であって、１以上の中空部を有する筒状の絶縁体と、該絶縁体の前記中空部内に位置された１以上の導体とを有し、前記絶縁体の軸方向を法線とする断面において、前記代表的な流れの方向に沿った前記絶縁体の長さをＤｉｘ、前記代表的な流れの方向と直交する方向に沿った前記絶縁体の長さの最大値をＤｉｙとしたとき、
１．５×Ｄｉｙ≦Ｄｉｘ≦１５×Ｄｉｙ
であることを特徴とする。好ましくは、２．０×Ｄｉｙ≦Ｄｉｘ≦１０×Ｄｉｙである。

［２］ 第１の本発明において、前記断面において、前記代表的な流れの方向に沿った前記導体の長さをＤｃｘ、前記代表的な流れの方向と直交する方向に沿った前記導体の長さの最大値をＤｃｙとしたとき、
１．２×Ｄｃｙ≦Ｄｃｘ≦１２×Ｄｃｙ
であってもよい。好ましくは、３．０×Ｄｃｙ≦Ｄｃｘ≦８．０×Ｄｃｙである。

［３］ この場合、前記絶縁体は複数の前記中空部を有し、前記絶縁体の各前記中空部内にそれぞれ同電位が印加される前記導体が位置されていてもよい。

［４］ 前記代表的な流れの方向に沿って複数の導体が存在していれば、前記Ｄｃｘは、前記代表的な流れの方向に沿った各導体の長さの合計を示す。

［５］ また、前記代表的な流れの方向と直交する方向に沿って複数の導体が存在していれば、前記Ｄｃｙは、前記代表的な流れの方向と直交する方向に沿った各導体の長さの最大値を示す。

［６］ さらに、複数の前記導体のうち、少なくとも１組の隣り合う導体の各代表寸法の合計をＤｍｎとし、各前記導体の中心間距離をＬｍｎとしたとき、
１．１×Ｄｍｎ／２≦Ｌｍｎ≦２．０×Ｄｍｎ／２
であってもよい。好ましくは、１．１×Ｄｍｎ／２≦Ｌｍｎ≦１．５×Ｄｍｎ／２である。

［７］ 前記断面において、前記絶縁体における前記流体の流れに対する上流側の端部及び下流側の端部のうち、少なくとも一方の端部は、前記代表的な流れの方向と直交する長さが、先端に向かって徐々に小さくなる形状を有してもよい。

［８］ この場合、前記少なくとも一方の端部は、少なくとも１つのテーパを有してもよい。

［９］ また、前記先端は、湾曲形状を有し、前記湾曲形状の曲率半径をＲｔとしたとき、
０．０５×Ｄｉｙ≦２×Ｒｔ≦０．７×Ｄｉｙ
であってもよい。

［１０］ 第１の本発明において、前記絶縁体は、流体の流れに対する上流側の端部及び下流側の端部のうち、少なくとも上流側の端部は、代表的な流れの方向と直交し、且つ、前記絶縁体の長さ方向と直交する方向の長さが、先端に向かって徐々に小さくなる形状を有してもよい。

［１１］ この場合、前記絶縁体は、前記流体の流れに沿う表面と裏面とを有し、前記表面のうち、前記上流側の端部に対応する部分がテーパ面とされ、前記裏面のうち、前記上流側の端部に対応する部分が平坦面とされていてもよい。

［１２］ あるいは、前記表面のうち、前記上流側の端部に対応する部分が平坦面とされ、前記裏面のうち、前記上流側の端部に対応する部分がテーパ面とされていてもよい。

［１３］ あるいは、前記表面のうち、前記上流側の端部に対応する部分がテーパ面とされ、前記裏面のうち、前記上流側の端部に対応する部分がテーパ面とされていてもよい。

［１４］ 第１の本発明において、前記絶縁体は、流体の流れに対する上流側の端部及び下流側の端部のうち、少なくとも下流側の端部は、代表的な流れの方向と直交し、且つ、前記絶縁体の長さ方向と直交する方向の長さが、先端に向かって徐々に小さくなる形状を有してもよい。

［１５］ この場合、前記絶縁体は、前記流体の流れに沿う表面と裏面とを有し、前記表面のうち、前記下流側の端部に対応する部分がテーパ面とされ、前記裏面のうち、前記下流側の端部に対応する部分が平坦面とされていてもよい。

［１６］ あるいは、前記表面のうち、前記下流側の端部に対応する部分が平坦面とされ、前記裏面のうち、前記下流側の端部に対応する部分がテーパ面とされていてもよい。

［１７］ あるいは、前記表面のうち、前記下流側の端部に対応する部分がテーパ面とされ、前記裏面のうち、前記下流側の端部に対応する部分がテーパ面とされていてもよい。

［１８］ 第１の本発明において、前記絶縁体と前記導体とが焼成によって直接一体化されて構成されていてもよい。

［１９］ 第２の本発明に係る構造体は、１以上の中空部を有する筒状の絶縁体と、該絶縁体の前記中空部内に位置された１以上の導体とを有し、
前記絶縁体の軸方向を法線とする断面において、第１方向に沿った前記絶縁体の長さをＤｉｘ、前記第１方向と直交する方向に沿った前記絶縁体の長さの最大値をＤｉｙとしたとき、
１．５×Ｄｉｙ≦Ｄｉｘ≦１５×Ｄｉｙ
であり、
前記断面において、前記第１方向に沿った前記導体の長さをＤｃｘ、前記第２方向に沿った前記導体の長さの最大値をＤｃｙとしたとき、
１．２×Ｄｃｙ≦Ｄｃｘ≦１２×Ｄｃｙ
であることを特徴とする。

［２０］ 第３の本発明に係る電極構造は、上述した第１又は第２の本発明に係る構造体を少なくとも２つ有し、一方の前記構造体の前記導体と、他方の前記構造体の前記導体との間に交流電圧が印加され、一方の前記構造体と他方の前記構造体とが、それぞれ前記絶縁体の軸方向と前記代表的な流れの方向とが直交するように配されていることを特徴とする。

本発明に係る構造体及び電極構造によれば、流体が通過するときの圧力損失を低減することができると共に、オゾン発生効率を向上させることができる。

図１Ａは第１構造体を一部省略して示す斜視図であり、図１Ｂは第１電極構造を一部省略して示す斜視図である。 図２Ａは第２構造体を一部省略して示す斜視図であり、図２Ｂは第２電極構造を一部省略して示す斜視図である。 図３Ａは第２構造体の実施例モデル及びその作用を示す説明図であり、図３Ｂは参考例モデル及びその作用を示す説明図である。 絶縁体の両端部の断面構造を示す図である。 第１構造体及び第２構造体の第１製造方法を示すフローチャートである。 図６Ａは成形体作製工程で作製された成形体を示す断面図であり、図６Ｂは仮焼成体作製工程で作製された仮焼成体を示す断面図であり、図６Ｃは導体挿入工程で仮焼成体の中空部に導体のバルク体を挿入している状態を示す断面図であり、図６Ｄは焼成一体化工程で作製された構造体を示す断面図である。 第１構造体及び第２構造体の第２製造方法を示すフローチャートである。 図８Ａは成形体作製工程で作製された成形体を示す断面図であり、図８Ｂは導体挿入工程で成形体の中空部に導体のバルク体を挿入している状態を示す断面図であり、図８Ｃは焼成一体化工程で作製された構造体を示す断面図である。 図９Ａは第１構造体の第１変形例を示す断面図であり、図９Ｂは第１構造体の第２変形例を示す断面図であり、図９Ｃは第１構造体の第３変形例を示す断面図であり、図９Ｄは第１構造体の第４変形例を示す断面図である。 図１０Ａは第１構造体の第５変形例を示す断面図であり、図１０Ｂは第１構造体の第６変形例を示す断面図である。 図１１Ａは第２構造体の第１変形例を示す断面図であり、図１１Ｂは第２構造体の第２変形例を示す断面図であり、図１１Ｃは第２構造体の第３変形例を示す断面図であり、図１１Ｄは第２構造体の第４変形例を示す断面図である。 図１２Ａは第２構造体の第５変形例を示す断面図であり、図１２Ｂは第２構造体の第６変形例を示す断面図であり、図１２Ｃは第２構造体の第７変形例を示す断面図であり、図１２Ｄは第２構造体の第８変形例を示す断面図である。 図１３Ａは第２構造体の第９変形例を示す断面図であり、図１３Ｂは第２構造体の第１０変形例を示す断面図であり、図１３Ｃは第２構造体の第１１変形例を示す断面図であり、図１３Ｄは第２構造体の第１２変形例を示す断面図である。 第１電極構造の変形例を示す断面図である。 図１５Ａは第２電極構造の第１変形例を示す断面図であり、図１５Ｂは第２電極構造の第２変形例を示す断面図であり、図１５Ｃは第２電極構造の第３変形例を示す断面図である。 図１６Ａは第２電極構造の第４変形例を示す断面図であり、図１６Ｂは第２電極構造の第５変形例を示す断面図であり、図１６Ｃは第２電極構造の第６変形例を示す断面図である。 圧力損失を確認するための管路の構成を示す断面図である。

以下、本発明に係る構造体及び電極構造の実施の形態例を図１Ａ〜図１７を参照しながら説明する。なお、本明細書において数値範囲を示す「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味として使用される。

第１の実施の形態に係る構造体（以下、第１構造体１０Ａと記す）は、図１Ａに要部を示すように、流体１２中に、流体１２の代表的な流れの方向（以下、代表流れ方向ｘと記す）と直交して設置される構造体であって、中空部１４を有する筒状の絶縁体１６と、該絶縁体１６の中空部１４内に位置された１つの導体１８とを有する。絶縁体１６は、流体１２が接触する表面２０ａ及び裏面２０ｂを有する。導体１８の断面形状としては、例えば両端部が半円形のトラック形状とされている。

代表的な流れの方向ｘとは、流体１２の中央部分における指向性のある流れの方向を示し、これは、流体１２の周辺部の指向性のない流れ成分の方向を排除する意味である。

第２の実施の形態に係る構造体（以下、第２構造体１０Ｂと記す）は、図２Ａに要部を示すように、上述した第１構造体１０Ａとほぼ同様の構成を有するが、絶縁体１６が複数の中空部１４を有し、絶縁体１６の各中空部１４内にそれぞれ同電位が印加される導体１８が位置されている点で異なる。各導体１８の断面形状としては、例えば円形とされている。図２Ａの例では、絶縁体１６に５つの中空部１４が形成され、これら中空部１４にそれぞれ導体１８（５つの導体１８）が位置されている。５つの導体１８のうち、絶縁体１６の上流側の端部に位置する第１導体１８ａ及び下流側の端部に位置する第５導体１８ｅは、その他の導体（第２導体１８ｂ〜第４導体１８ｄ）よりも径が小とされている。

また、第１導体１８ａと第２導体１８ｂの中心間距離をＬ１２、第２導体１８ｂと第３導体１８ｃの中心間距離をＬ２３、第３導体１８ｃと第４導体１８ｄの中心間距離をＬ３４、第４導体１８ｄと第５導体１８ｅの中心間距離をＬ４５としたとき、Ｌ１２＝Ｌ４５、Ｌ２３＝Ｌ３４、Ｌ１２＜Ｌ２３の関係を有する。これはあくまでも一例である。

なお、絶縁体１６は、第１構造体１０Ａ及び第２構造体１０Ｂを電極構造体等として使用する場合では、電荷を誘導する誘電体と称してもよい。

特に、本実施の形態では、絶縁体１６の軸方向ｚを法線とする断面において、代表流れ方向ｘに沿った絶縁体１６の長さをＤｉｘ、代表流れ方向ｘと直交する方向ｙに沿った絶縁体１６の長さの最大値をＤｉｙとしたとき、
１．５×Ｄｉｙ≦Ｄｉｘ≦１５×Ｄｉｙ
である。

これにより、第１構造体１０Ａ及び第２構造体１０Ｂの外形が、代表流れ方向ｘに対して細長い形状となるため、圧力損失を低減することができる。

ここで、流体１２は、オゾンを発生させることを目的としている場合は、空気、及び酸素を含んだ原料ガスを例示することができる。

絶縁体１６の材料は、酸化バリウム、酸化ビスマス、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ネオジム、窒化チタン、窒化アルミ、窒化珪素、アルミナ、シリカ及びムライトからなる群から選ばれた１つ以上の材料を含む単独もしくは複合酸化物や複合窒化物であってもよい。

導体１８の材料は、モリブデン、タングステン、銀、銅、ニッケル及びこれらの中から少なくとも１つを含む合金からなる群より選ばれた１つであることが好ましい。合金としては、インバー、コバール、インコネル（登録商標）、インコロイ（登録商標）を例示することができる。

また、絶縁体１６の材料は、導体１８の融点未満の温度において焼成することができるセラミックス材料、例えばＬＴＣＣ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ）を用いることが好ましい。具体的には、酸化バリウム、酸化ビスマス、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ネオジム、窒化チタン、窒化アルミ、窒化珪素、アルミナ、シリカ及びムライトからなる群から選ばれた１つ以上の材料を含む単独もしくは複合酸化物や複合窒化物であることが好ましい。

そして、第１構造体１０Ａを用いた第１の実施の形態に係る電極構造（以下、第１電極構造２２Ａと記す）は、図１Ｂに示すように、一方の第１構造体１０Ａの導体１８と、他方の第１構造体１０Ａの導体１８との間に交流電圧が印加され、一方の第１構造体１０Ａと他方の第１構造体１０Ａとが、それぞれ絶縁体１６の軸方向ｚと代表流れ方向ｘとが直交するように配されて構成されている。図１Ｂの例では、ギャップｇを置いて、表面２０ａ同士を対向した例を示す。もちろん、裏面２０ｂ同士を対向させてもよいし、表面２０ａと裏面２０ｂとを対向させてもよい。

同様に、第２構造体１０Ｂを用いた第２の実施の形態に係る電極構造（以下、第２電極構造２２Ｂと記す）は、図２Ｂに示すように、一方の第２構造体１０Ｂの導体１８と、他方の第２構造体１０Ｂの導体１８との間に交流電圧が印加され、一方の第２構造体１０Ｂと他方の第２構造体１０Ｂとが、それぞれ絶縁体１６の軸方向ｚと代表流れ方向ｘと直交するように配されている。図２Ｂの例では、表面２０ａ同士を対向した例を示す。もちろん、この場合も、裏面２０ｂ同士を対向させてもよいし、表面２０ａと裏面２０ｂとを対向させてもよい。

また、第１構造体１０Ａ及び第２構造体１０Ｂは、図１Ａ及び図２Ａに示すように、代表流れ方向ｘに沿った導体１８の長さをＤｃｘ、代表流れ方向と直交する方向ｙに沿った導体１８の長さの最大値をＤｃｙとしたとき、
１．２×Ｄｃｙ≦Ｄｃｘ≦１２×Ｄｃｙ
である。

ここで、長さＤｃｘは、第１構造体１０Ａでは、図１Ａに示すように、代表流れ方向ｘに沿った導体１８の長さの最大値（この場合、中心線に沿った線分の長さ）を示し、第２構造体１０Ｂでは、図２Ａに示すように、代表流れ方向ｘに沿った各導体１８の長さの最大値（この場合、導体１８の直径）の合計を示す。長さの最大値Ｄｃｙは、第１構造体１０Ａでは、代表流れ方向ｘと直交する方向ｙに沿った導体１８の長さの最大値（この場合、中心線に直交する方向に沿った線分の長さ）を示し、第２構造体１０Ｂでは、代表流れ方向ｘと直交する方向ｙに沿った各導体１８の長さのうち、最も長い寸法（この場合、導体１８の直径）を示す。

これにより、第１構造体１０Ａでは、代表流れ方向ｘに沿って１つの長細い導体１８を配置することができ、第２構造体１０Ｂでは、代表流れ方向ｘに沿って複数の導体１８を配置することができることから、第１電極構造２２Ａ及び第２電極構造２２Ｂとすることで、それぞれ表面２０ａで挟まれた平面的な広い範囲の空間において電界を発生させることができるため、オゾンの発生効率を向上させることができる。

特に、第２構造体１０Ｂでは、図２Ａに示すように、複数の導体１８のうち、少なくとも１組の隣り合う導体１８の各代表寸法の合計をＤｍｎとし、各導体１８の中心間距離をＬｍｎとしたとき、
１．１×Ｄｍｎ／２≦Ｌｍｎ≦２．０×Ｄｍｎ／２
である。

少なくとも１組の隣り合う導体１８の各代表寸法とは、代表的な流れの方向ｘに沿った導体１８の長さの各最大値（この場合、導体１８の直径）を示す。

ここで、例えば隣り合う第１導体１８ａと第２導体１８ｂ、並びに隣り合う第２導体１８ｂと第３導体１８ｃに注目する。第１導体１８ａの代表寸法Ｄ１と第２導体１８ｂの代表寸法Ｄ２の合計Ｄ１２と、第１導体１８ａと第２導体１８ｂの中心間距離Ｌ１２との間には、
１．１×Ｄ１２／２≦Ｌ１２≦２．０×Ｄ１２／２
の関係がある。

同様に、第２導体１８ｂの代表寸法Ｄ２と第３導体１８ｃの代表寸法Ｄ３の合計Ｄ２３と、第２導体１８ｂと第３導体１８ｃの中心間距離Ｌ２３との間には、
１．１×Ｄ２３／２≦Ｌ２３≦２．０×Ｄ２３／２
の関係がある。以下同様である。

これにより、隣り合う導体１８を近接して配置することができる。その結果、第２電極構造２２Ｂとすることで、それぞれ表面２０ａで挟まれた平面的な広い範囲の空間において電界を発生させることができ、オゾンの発生効率を向上させることができる。

ここで、第２構造体１０Ｂの実施例モデルと参考例モデルとに基づいて、電界が発生する空間について図３Ａ及び図３Ｂを参照しながら考察する。なお、図３Ａ及び図３Ｂは、主に導体１８ｂと１８ｃ（図２Ａ参照）の部分を示す。また、図３Ａ及び図３Ｂでは、等電位線を空間と誘電体の境界で滑らかに接続した状態で図示しているが、実際には、空間と誘電体では誘電率が異なるため、この境界では等電位線は屈曲する。

先ず、第２構造体１０Ｂの実施例モデルでは、図３Ａに示すように、隣り合う各導体１８の代表寸法の合計Ｄｍｎ（＝Ｄｍ＋Ｄｎ）と、各導体１８の中心間距離Ｌｍｎの関係を上述した式に示す関係に設定した。そして、一方の第２構造体１０Ｂの導体１８と、他方の第２構造体１０Ｂの導体１８との間に交流電圧を印加して、各第２構造体１０Ｂが対向する空間に電界を発生させた。

参考例モデルでは、図３Ｂに示すように、２本１組として互いに離間させたものを２組用意した。隣り合う各導体１８の代表寸法の合計Ｄｍｎと、各導体１８の中心間距離Ｌｍｎの関係を上述した式に示す関係から逸脱するように設定した。そして、一方の第２構造体１０Ｂの導体１８と、他方の第２構造体１０Ｂの導体１８との間に交流電圧を印加して、各第２構造体１０Ｂが対向する空間に電界を発生させた。

第２構造体１０Ｂの実施例モデルでは、各導体１８が近接して配置されていることから、一方の互いに対向する２つの導体１８ｂ間で生じる電界の有効空間２４（オゾンを発生させるために有効な電界が発生する空間）と、他方の互いに対向する２つの導体１８ｃ間で生じる電界の有効空間２４との距離が短くなることから、２つの有効空間２４で挟まれた空間２６も、有効空間として機能することになり、平面的な広い範囲で有効な電界が生じていた。

これに対して、参考例モデルでは、各第２構造体１０Ｂにおいて導体１８が離間して配置されていることから、一方の互いに対向する２つの導体１８ｂ間で生じる電界の有効空間２４と、他方の互いに対向する２つの導体１８ｃ間で生じる電界の有効空間２４との距離が長くなり、２つの有効空間２４で挟まれた空間２６で発生する電界は弱い。つまり、該空間２６は、有効空間２４として機能せず、有効な電界が局部的に発生していた。

さらに、第１構造体１０Ａ及び第２構造体１０Ｂは、図４に示すように、絶縁体１６の両端部、すなわち、流体１２の流れに対する上流側の端部１６ａ及び下流側の端部１６ｂのうち、少なくとも一方の端部は、代表流れの方向ｘと直交する長さＤｙが、先端１６ｔに向かって徐々に小さくなる形状を有する。この場合、少なくとも一方の端部は、少なくとも１つのテーパ２８を有することが好ましい。これにより、効率的に圧力損失を低減することができる。例えば、第１構造体１０Ａ及び第２構造体１０Ｂは共に、表面２０ａ及び裏面２０ｂの各上流側の端部に対応する部分がテーパ面３０とされ、表面２０ａ及び裏面２０ｂのうち、各下流側の端部に対応する部分がテーパ面３０とされている。

特に、先端１６ｔは、湾曲形状を有し、該湾曲形状の曲率半径をＲｔとしたとき、
０．０５×Ｄｉｙ≦２×Ｒｔ≦０．７×Ｄｉｙ
とすることで、圧力損失を大幅に低減することができる。

ここで、第１構造体１０Ａ及び第２構造体１０Ｂの２つの製造方法（第１製造方法及び第２製造方法）について、図５〜図８Ｃを参照しながら説明する。

［第１製造方法］
第１構造体１０Ａ及び第２構造体１０Ｂの第１製造方法は、図５〜図６Ｄに示すように、中空部３２を有し、後に絶縁体１６となる成形体３４（図６Ａ参照）を作製する成形体作製工程Ｓ１と、成形体３４を脱脂・仮焼成して中空部３６を有する仮焼成体３８（図６Ｂ参照）を作製する仮焼成体作製工程Ｓ２と、仮焼成体３８の中空部３６に、導体１８のバルク体を挿入する導体挿入工程Ｓ３と、導体１８が挿入された仮焼成体３８を導体１８と共に焼成して第１構造体１０Ａ及び第２構造体１０Ｂ（図６Ｄ参照）を作製する焼成一体化工程Ｓ４とを有する。

成形体作製工程Ｓ１は、原料スラリーを成形、固化して、成形体を作製する。原料スラリーには、原料粉体及び分散媒、並びに有機バインダーが含まれる。また、必要に応じて分散助剤、触媒が含まれる。具体的には、原料粉体として、バリウム、ビスマス、チタン、亜鉛、アルミニウム、珪素、マグネシウム、ネオジムのうち、１種以上の元素を含むセラミックスの粉体を使用することができる。分散媒としては、脂肪族多価エステルと多塩基酸エステルの混合物、及び、エチレングリコールが挙げられる。有機バインダーとしては、ゲル化剤等を使用することができるが、図６Ａに示すように、成形体３４の形状が中空部３２（貫通孔）を有する例えば押し出し形状であれば、有機バインダーとして、ゲル化剤以外の材料（すなわち、化学反応では硬化せず、乾燥によってのみ硬化する材料）等を使用することができる。もちろん、成形体３４の形状を押し出し形状以外の形状とする場合は、ゲル化剤を使用することが好ましい。この場合、ゲル化剤としては、硬化反応（ウレタン反応等に代表される化学反応）によって硬化する材料、例えば、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートの変性物とポリオールの組合せが挙げられる。分散媒としては二塩基酸エステルの混合物が挙げられる。分散助剤としては、ポリカルボン酸系共重合体が挙げられる。触媒としては、第３級アミンが挙げられ、具体的には６−ジメチルアミノ−１−ヘキサノール等が挙げられる。

原料スラリーの成形は、例えば、成形体３４の中空部３２が貫通孔である押し出し形状であれば、押し出し成形を好ましく採用することができる。成形体３４の中空部３２の内径Ｄａは、導体１８の外径Ｄｃよりもわずかに大に設定される。これは、後に導体１８を挿入し易くするためである。

押し出し成形を用いた場合は、押し出し成形機から押し出された長尺の成形体３４を所定の長さに切断しながら、連続して、脱脂・仮焼成する、あるいは、押し出し成形機から押し出された長尺の成形体３４を脱脂・仮焼成しながら所定の長さに切断することができるため、連続工程が可能になり、生産性の向上につながる。

もちろん、有機バインダーにゲル化剤を含めた場合は、筒状の絶縁体１６に対応する成形空間を有する成形型を用いて成形してもよい。この場合、成形型の成形空間内に原料スラリーを充填する。これにより、原料スラリーは、筒状の絶縁体１６の形状に対応する形状に成形される。成形された原料スラリーは、ゲル化剤による硬化反応によって固化される。その後、成形型が取り外され（離型され）、その後、脱脂・仮焼成が行われる。なお、原料粉体、分散媒、及びゲル化剤を含む原料スラリーを成形し、成形された原料スラリーをゲル化剤による硬化反応により固化して成形体３４を得る方法は、「ゲルキャスト法」とも呼ばれる。

仮焼成体作製工程Ｓ２は、先ず、成形体３４に対して脱脂を行った後、仮焼成を行う。脱脂とは、成形体３４からバインダー等の有機成分を焼失させる処理である。仮焼成とは、バインダーの焼失によって成形体が一旦脆くなった状態から、成形体３４での焼結を若干進行させて、取り扱いが可能な強度を有する状態、すなわち、仮焼成体３８にする処理である。但し、仮焼成体３８は、十分な焼結には至っておらず、顕著な焼成収縮は発生していない。具体的には、成形体３４を大気雰囲気で例えば温度４００〜８００℃で１〜８時間で仮焼成する。その後の工程でのハンドリングのために、若干焼成が進んで、強度がある状態（仮焼成体３８）になるまで温度を上げる。この段階では、仮焼成体３８は、上述したように、焼結による収縮は進んでおらず、仮焼成体３８の中空部３６の内径Ｄｂは、成形体３４の中空部３２の内径Ｄａとほとんど変わらず、導体１８が挿入し易い寸法となっている。

導体挿入工程Ｓ３では、図６Ｃに示すように、上記のようにして得られた仮焼成体３８の中空部３６に、固体の導体１８そのものが挿入される。図６Ｃでは、中空部３６の中央に導体１８を挿入している状態を示しているが、もちろん、導体１８の挿入時、あるいは、挿入後に中空部３６の内壁面に導体１８の一部が接触してもよい。

仮焼成体３８は剛性を有するため、仮焼成体３８の中空部３６に導体１８を挿入し易く、ハンドリングも容易になる。つまり、ロボット等を用いて、あるいは、仮焼成体３８の搬送時に導体１８の自動挿入を行うことが可能となる。導体１８としては、例えばモリブデン、あるいはモリブデン系の合金を含む金属又はサーメットからなる円柱状の固体が使用され得る。なお、その後の焼成時において、仮焼成体３８では焼成収縮が発生する一方で、導体１８では焼成収縮が発生しないことを考慮して、導体１８の外径Ｄｃは、仮焼成体３８の中空部３６（貫通孔）の内径Ｄｂ（図６Ｃ参照）に対して、仮焼成体３８の焼成収縮分だけ小さい値に設定される。導体１８の外径Ｄｃは、成形体３４を単独で焼成したときの内径よりもやや大きめ、具体的には０μｍより大きく１０μｍ以下だけ大きく設定することで、互いの密着がよくなり、一体化することができる。

焼成一体化工程Ｓ４では、導体１８が挿入された仮焼成体３８が導体１８と共に焼成される。この焼成は、例えば酸素のない雰囲気（窒素雰囲気やアルゴン雰囲気等）で行われる。酸素のない雰囲気とは、完全に酸素がない状態に限定するものではなく、例えば下記（ａ）又は（ｂ）に示す雰囲気を指す。

（ａ） 焼成炉内を排気しながら、窒素やアルゴンを導入することで、空気と窒素やアルゴンを置換した雰囲気。
（ｂ） 焼成炉内を一度真空にした後、窒素やアルゴンを導入した雰囲気。

また、焼成一体化工程での焼成温度は、９００〜１６００℃、好ましくは９００〜１０５０℃である。好ましい温度範囲を採用することで、導体材料の選択の幅を広げることができる。絶縁体の構成材料として例えばアルミナを想定した場合は、上限１６００℃である。焼成時間は、１〜１０時間である。

焼成処理を、微量酸素雰囲気を維持して行うことも考えられるが、上述のように、酸素のない雰囲気で焼成を行うことで、微量酸素雰囲気を制御する必要がなく、しかも、導体１８の酸化抑制と絶縁体１６の焼結とを容易に両立させることができる。

この焼成によって、仮焼成体３８が焼成収縮する。この結果、導体１８の所謂「焼きばめ」が行われ、焼成体である絶縁体１６と導体１８とが強固に接合され、一体化される。すなわち、絶縁体１６の中空部１４に導体１８が埋設された第１構造体１０Ａ及び第２構造体１０Ｂが得られる。

なお、絶縁体１６と導体１８との境界部分には、導体１８の主成分（例えばモリブデン）を含む中間層が形成される場合もある。この中間層は、焼成時に、導体１８の主成分が絶縁体１６に拡散することによって形成される。また、導体１８を被覆する絶縁体１６は、内部に５０μｍ以上の気孔を有しない。パーセンテージで表されるくらいに気孔率が大きいとセラミックスにかかる電圧でたちまち絶縁破壊するおそれがある。全体で１個でも５０μｍの閉気孔があるだけで、該閉気孔の部分から絶縁破壊し、アークプラズマとなりセラミックスが溶解するおそれがある。理想的には閉気孔は存在せず、材料中に分散する閉気孔の径が全て１０μｍ未満であることが望ましい。

［第２製造方法］
第１構造体１０Ａ及び第２構造体１０Ｂの第２製造方法は、図７〜図８Ｃに示すように、中空部３２を有し、後に絶縁体１６となる成形体３４（図８Ａ参照）を作製する成形体作製工程Ｓ１１と、成形体３４の中空部３２に、導体１８のバルク体を挿入する導体挿入工程Ｓ１２と、導体１８が挿入された成形体３４を導体１８と共に焼成して第１構造体１０Ａ及び第２構造体１０Ｂを作製する焼成一体化工程Ｓ１３とを有する。

成形体作製工程Ｓ１１は、上述した第１製造方法の成形体作製工程Ｓ１と同様に、原料スラリーを成形、固化して、図８Ａに示すように、成形体３４を作製する。

導体挿入工程Ｓ１２では、図８Ｂに示すように、上記のようにして得られた成形体３４の中空部３２に、固体の導体１８そのものが挿入される。図８Ｂでは、中空部３２の中央に導体１８を挿入している状態を示しているが、もちろん、導体１８の挿入時、あるいは、挿入後に中空部３２の内壁面に導体１８の一部が接触してもよい。なお、その後の焼成時において、成形体３４では焼成収縮が発生する一方で、導体１８では焼成収縮が発生しないことを考慮して、導体１８の外径Ｄｃは、成形体３４の中空部３２（貫通孔）の内径Ｄａに対して、成形体３４の焼成収縮分だけ小さい値に設定される。導体１８の外径Ｄｃは、成形体３４を単独で焼成したときの内径よりもやや大きめ、具体的には０μｍより大きく１０μｍ以下だけ大きく設定することで、互いの密着がよくなり、一体化することができる。

焼成一体化工程Ｓ１３では、導体１８が挿入された成形体３４が導体１８と共に焼成される。この焼成は、例えば、加湿した窒素ガスあるいはアルゴンガス等の不活性ガスからなる弱酸化性の雰囲気中（酸素分圧が小さい雰囲気中）で９００〜１６００℃、好ましくは９００〜１０５０℃の温度で１〜２０時間に亘って行われる。加湿は、１０〜８０℃の水中に不活性ガスをバブリングすることによって行われる。ここで、弱酸化性の雰囲気中で焼成が行われるのは、下記の理由に基づく。

（１） ゲル化剤を焼失させるためには、ある程度の酸化性雰囲気が必要であること。
（２） 導体１８の過度の酸化を極力抑制するためには、酸化性雰囲気の酸素分圧を小さくする必要があること。

この焼成によって、成形体３４が焼成収縮する。この結果、導体１８の所謂「焼きばめ」が行われ、焼成体である絶縁体１６と導体１８とが強固に接合され、一体化される。

上述した第１製造方法及び第２製造方法においては、成形体作製工程Ｓ１及びＳ１１において、ゲルキャスト法を用いることで、サブミクロンの原料粉体を用いることができ、且つ、その分布が極めて均一な成形体３４を得ることができる。これによって、焼成収縮率を高精度に制御でき、且つ、緻密で欠陥のない焼結体（絶縁体１６）を得ることができる。この緻密性は電極特性としての耐電圧を発現することに効果を奏する。

第１構造体１０Ａ及び第２構造体１０Ｂを作製する方法としては、上述した方法のほか、導体１８と絶縁体１６を個別に作製し、絶縁体１６の中空部１４内に導体１８を挿入して、これらを樹脂等で接着してもよい。あるいは、絶縁体１６の中空部１４内に導体ペーストを充填してもよい。ただ、前者の方法は、樹脂の耐熱性の観点から高温下では耐久性を期待できない。後者の方法は、緻密な導体を形成することが困難であり、異常放電を発生し易いという懸念がある。

そこで、上述した第１製造方法及び第２製造方法のように、仮焼成体３８の中空部３６内に１以上の導体１８を挿入した後、仮焼成体３８と導体１８とを焼成によって直接一体化することが好ましい。

次に、第１構造体１０Ａの変形例について図９Ａ〜図１０Ｂを参照しながら説明する。

第１構造体１０Ａの第１変形例（１０Ａａ）は、図９Ａに示すように、第１構造体１０Ａにおいて、導体１８の断面形状が、例えば長方形であって、且つ、コーナー部が湾曲形状とされている点で異なる。

第１構造体１０Ａの第２変形例（１０Ａｂ）は、図９Ｂに示すように、第１構造体１０Ａにおいて、導体１８の断面形状、特に、外形形状が、絶縁体１６の外径形状と相似形となっている点で異なる。

第１構造体１０Ａの第３変形例（１０Ａｃ）は、図９Ｃに示すように、第１構造体１０Ａにおいて、絶縁体１６の表面２０ａのうち、上流側の端部及び下流側の端部に対応する部分がそれぞれテーパ面３０とされ、裏面２０ｂが平坦面とされ、さらに、導体１８が台形形状とされている点で異なる。

第１構造体１０Ａの第４変形例（１０Ａｄ）は、図９Ｄに示すように、第１構造体１０Ａにおいて、絶縁体１６の上流側の端部が円形とされ、導体１８の上流側の端部も円形とされている点で異なる。

第１構造体１０Ａの第５変形例（１０Ａｅ）は、図１０Ａに示すように、第１構造体１０Ａにおいて、導体１８の断面形状が円形である点で異なる。

第１構造体１０Ａの第６変形例（１０Ａｆ）は、図１０Ｂに示すように、第１構造体１０Ａにおいて、導体１８の断面形状が円形であって、絶縁体１６の上流側の端部が円形とされている点で異なる。

次に、第２構造体１０Ｂの変形例について図１１Ａ〜図１３Ｄを参照しながら説明する。

第２構造体１０Ｂの第１変形例（１０Ｂａ）は、図１１Ａに示すように、第２構造体１０Ｂにおいて、上流側及び下流側の各端部に対応した導体１８が存在せず、中央部分に３つの導体１８を有する点で異なる。

第２構造体１０Ｂの第２変形例（１０Ｂｂ）は、図１１Ｂに示すように、第１変形例（１０Ｂａ）において、絶縁体１６の中央部分に２つの導体１８を有する点で異なる。

第２構造体１０Ｂの第３変形例（１０Ｂｃ）は、図１１Ｃに示すように、第１変形例（１０Ｂａ）において、絶縁体１６の表面２０ａのうち、上流側の端部及び下流側の端部に対応する部分がそれぞれテーパ面３０とされ、裏面２０ｂが平坦面とされている点で異なる。

第２構造体１０Ｂの第４変形例（１０Ｂｄ）は、図１１Ｄに示すように、第１変形例（１０Ｂａ）において、絶縁体１６の表面２０ａのうち、下流側の端部がテーパ面３０とされ、裏面２０ｂのうち、上流側の端部がテーパ面３０とされている点で異なる。

第２構造体１０Ｂの第５変形例（１０Ｂｅ）は、図１２Ａに示すように、第２構造体１０Ｂにおいて、絶縁体１６に３つの導体１８を有する点で異なる。

第２構造体１０Ｂの第６変形例（１０Ｂｆ）は、図１２Ｂに示すように、第１変形例（１０Ｂａ）において、絶縁体１６の上流側の端部が円形とされている点で異なる。

第２構造体１０Ｂの第７変形例（１０Ｂｇ）は、図１２Ｃに示すように、第６変形例（１０Ｂｆ）において、２つの導体１８を有する点で異なる。

第２構造体１０Ｂの第８変形例（１０Ｂｈ）は、図１２Ｄに示すように、第７変形例（１０Ｂｇ）において、さらに、絶縁体１６の下流側の端部に径の小さな１つの導体１８が位置されている点で異なる。

第２構造体１０Ｂの第９変形例（１０Ｂｉ）は、図１３Ａに示すように、第８変形例（１０Ｂｈ）において、径の大きい導体１８と径の小さい導体１８がそれぞれ１つずつ位置されている点で異なる。

第２構造体１０Ｂの第１０変形例（１０Ｂｊ）は、図１３Ｂに示すように、絶縁体１６の外形が円形とされた構造体（以下、円形構造体４０と記す）と、該円形構造体４０の上流側と下流側に、それぞれ第１構造体１０Ａの第６変形例（１０Ａｆ）を左右対称に設置した構成を有する点で異なる。

第２構造体１０Ｂの第１１変形例（１０Ｂｋ）は、図１３Ｃに示すように、円形構造体４０の上流側に他の円形構造体４０を設置し、下流側に第１構造体１０Ａの第６変形例（１０Ａｆ）を設置した構成を有する点で異なる。

第２構造体１０Ｂの第１２変形例（１０Ｂｌ）は、図１３Ｄに示すように、円形構造体４０の上流側及び下流側にそれぞれ他の円形構造体４０を設置した構成を有する点で異なる。

次に、第１電極構造２２Ａの変形例について図１４を参照しながら説明する。

第１電極構造２２Ａの変形例（２２Ａａ）は、図１４に示すように、第１構造体１０Ａの第３変形例（１０Ａｃ）（図９Ｃ参照）を、それぞれ代表的な流れの方向ｘに対して線対称の位置に配した点で異なる。図１４の例では、第３変形例（１０Ａｃ）の裏面２０ｂ同士を対向した例を示す。もちろん、第３変形例（１０Ａｃ）の表面２０ａ同士を対向させてもよいし、一方の第３変形例（１０Ａｃ）の表面２０ａと他方の第３変形例（１０Ａｃ）の裏面２０ｂとを対向させてもよい。

次に、第２電極構造２２Ｂの変形例について図１５Ａ〜図１６Ｃを参照しながら説明する。

第２電極構造２２Ｂの第１変形例（２２Ｂａ）は、図１５Ａに示すように、第２構造体１０Ｂの第１変形例（１０Ｂａ）（図１１Ａ参照）を、それぞれ代表的な流れの方向ｘに対して線対称の位置に配した点で異なる。

第２電極構造２２Ｂの第２変形例（２２Ｂｂ）は、図１５Ｂに示すように、第２構造体１０Ｂの第３変形例（１０Ｂｃ）（図１１Ｃ参照）を、それぞれ代表的な流れの方向ｘに対して線対称の位置に配した点で異なる。図１５Ｂの例では、表面２０ａ同士を対向した例を示す。

第２電極構造２２Ｂの第３変形例（２２Ｂｃ）は、図１５Ｃに示すように、第２変形例（２２Ｂｂ）において、裏面２０ｂ同士を対向させた点で異なる。

第２電極構造２２Ｂの第４変形例（２２Ｂｄ）は、図１６Ａに示すように、第２構造体１０Ｂの第４変形例（１０Ｂｄ）（図１１Ｄ参照）を、それぞれ代表的な流れの方向ｘに対して線対称の位置に配した点で異なる。図１６Ａの例では、表面２０ａ同士を対向した例を示す。

第２電極構造２２Ｂの第５変形例（２２Ｂｅ）は、図１６Ｂに示すように、第４変形例（２２Ｂｄ）において、裏面２０ｂ同士を対向させた点で異なる。

第２電極構造２２Ｂの第６変形例（２２Ｂｆ）は、図１６Ｃに示すように、第２構造体１０Ｂの第６変形例（１０Ｂｆ）（図１２Ｂ参照）を、それぞれ代表的な流れの方向ｘに対して線対称の位置に配した点で異なる。

これらの例のうち、第１電極構造２２Ａ、第２電極構造２２Ｂ、第２電極構造２２Ｂの第１変形例（２２Ｂａ）、第２変形例（２２Ｂｂ）、第５変形例（２２Ｂｅ）及び第６変形例（２２Ｂｆ）は、各構造体（１０Ａ、１０Ｂ）の上流側の端部のそれぞれ対向する面がテーパ面３０となっている。そのため、ガスがテーパ面３０に案内されて構造体（１０Ａ、１０Ｂ）間のギャップに進行し易くなる。すなわち、ガスを構造体（１０Ａ、１０Ｂ）間のギャップに効率よく流通させることができ、オゾン発生効率を向上させることができる。

なお、第１電極構造２２Ａ及び第２電極構造２２Ｂ並びにこれらの変形例においては、同一種類の構造体を互いに対向して配置するようにしたが、異なる構造体を互いに対向して配置してもよい。

［第１実施例］
実施例１〜６、比較例１に係る構造体について、圧力損失を確認した。

（圧力損失の確認方法）
圧力損失は、以下のようにして確認した。すなわち、図１７に示すように、断面円形の管路（管路径＝６０ｍｍ、管路長＝５００ｍｍ）内に同一構造の５つの電極（構造体ペア）を設置した。管路長は、圧力損失を測定するための管路の長さであり、圧力差を測定する距離である。そして、管路内での流れを発達させるために（すなわち、管路内において速度分布が放物線である流れを形成するために）、管路の前後に各２００ｍｍずつの区間を設けた。従って、管路とその前後の区間を合計した総長は９００ｍｍとなる。そして、管路内に室温空気を２５０リットル／分の流量で流し、管路の入口と出口の圧力差を圧力損失とした。

管路内の５つの電極（構造体ペア）の設置位置は、管路の長さ方向の中央、すなわち、各圧力測定点から２５０ｍｍの地点である。また、電極間のピッチは５ｍｍ、各電極の構造体間のギャップｇは０．５ｍｍである。

実施例１〜６、比較例１に係る構造体の内訳は以下の通りである。

（比較例１）
比較例１に係る構造体は、図１Ａに示す第１構造体１０Ａにおいて、代表流れ方向ｘに沿った絶縁体１６の長さＤｉｘと、代表流れ方向ｘと直交する方向ｙに沿った絶縁体１６の長さの最大値Ｄｉｙとの関係がＤｉｘ／Ｄｉｙ＝１．０である。

（実施例１）
実施例１に係る構造体は、図１Ａに示す第１構造体１０Ａにおいて、代表流れ方向ｘに沿った絶縁体１６の長さＤｉｘと、代表流れ方向と直交する方向ｙに沿った絶縁体１６の長さの最大値Ｄｉｙとの関係がＤｉｘ／Ｄｉｙ＝１．５である。

（実施例２〜６）
実施例２〜６に係る構造体は、それぞれ実施例１に係る構造体とほぼ同様の構成を有するが、図１Ａに示す第１構造体１０Ａにおいて、長さＤｉｘと最大値Ｄｉｙとの関係（Ｄｉｘ／Ｄｉｙ）が、２．０、１０．０、３．３、３．０、５．５である点で異なる。

（評価）
比較例１及び実施例１〜６の圧力損失を確認したところ、実施例１〜６はいずれも２００ｋＰａ以下であり、良好であった。これに対して、比較例１は、２００ｋＰａを超えていた。

［第２実施例］
上述した第１実施例と同様に、図１７に示すように、断面円形の管路（管路径＝６０ｍｍ、管路長＝５００ｍｍ）内に同一構造の５つの電極（構造体ペア）を設置した。

そして、実施例１１〜２２、比較例２に係る電極構造について、それぞれオゾン発生効率を確認した。オゾン発生効率は、一定の投入電力、一定のガス流量下における排出ガス中のオゾン濃度とした。

（オゾン発生効率の確認方法）
先ず、オゾン発生効率を確認するために、原料ガスは、空気を使用した。ガス流量は２．５ＮＬ／ｍｉｎであり、ガス圧力は０．２５ＭＰａとした。

放電用の電源として、電圧（振幅）が±４ｋＶ、周波数が２０ｋＨｚの交流電圧を出力する交流電源を用いた。

上記の条件で、排出ガスのオゾン濃度をオゾン濃度計（ＥＧ−３０００Ｄ（荏原実業株式会社製））にて測定した。

実施例１１〜２２、比較例２に係る電極構造の内訳は以下の通りである。

（実施例１１）
実施例１１に係る電極構造は、図１Ｂに示すように、第１構造体１０Ａを互いに対向させて、一方の第１構造体１０Ａの導体１８と他方の第１構造体１０Ａの導体１８との間に交流電圧を印加した。第１構造体１０Ａ間のギャップｇは０．５ｍｍとした。そして、各第１構造体１０Ａの導体１８の数（導体数）を１、代表流れ方向ｘに沿った導体１８の長さの最大値Ｄｃｘと、代表流れ方向ｘと直交する方向ｙに沿った導体１８の長さの最大値Ｄｃｙとの関係（Ｄｃｘ／Ｄｃｙ）を１．２とした。また、絶縁体１６の形状は、上述した実施例１と同じである。

（実施例１２〜１６）
実施例１２〜１６に係る電極構造は、それぞれ実施例１１に係る電極構造とほぼ同様の構成を有するが、長さの最大値Ｄｃｘと最大値Ｄｃｙとの関係（Ｄｃｘ／Ｄｃｙ）が３．０、１２．０、８．０、４．０、７．０である点で異なる。また、実施例１２〜１６の絶縁体１６の形状は、上述した実施例２〜６と同じである。

（実施例１７）
実施例１７に係る電極構造は、図２Ｂに示すように、第２構造体１０Ｂを互いに対向させて、一方の第２構造体１０Ｂの導体１８と他方の第２構造体１０Ｂの導体１８との間に交流電圧を印加した。第２構造体１０Ｂ間のギャップｇは０．５ｍｍとした。そして、導体１８の数（導体数）を２、長さの最大値Ｄｃｘと最大値Ｄｃｙとの関係（Ｄｃｘ／Ｄｃｙ）を２．０とした。また、絶縁体１６の形状は、長さＤｉｘと最大値Ｄｉｙとの関係（Ｄｉｘ／Ｄｉｙ）が１．５である。

（実施例１８〜２２）
実施例１８〜２２に係る電極構造は、それぞれ実施例１７に係る電極構造とほぼ同様の構成を有するが、導体１８の数が６、１２、６、３、７であり、最大値の合計Ｄｃｘと最大値Ｄｃｙとの関係（Ｄｃｘ／Ｄｃｙ）が６．０、１２．０、６．０、３．０、７．０である点で異なる。また、実施例１８〜２２の絶縁体１６の形状は、長さＤｉｘと最大値Ｄｉｙとの関係（Ｄｉｘ／Ｄｉｙ）が５．５、１５．０、３．３、３．０、５．５である。

（比較例２）
比較例２に係る電極構造は、実施例１１に係る電極構造とほぼ同様の構成を有するが、最大値の合計Ｄｃｘと最大値Ｄｃｙとの関係（Ｄｃｘ／Ｄｃｙ）が１．０である点で異なる。また、絶縁体１６の形状は、長さＤｉｘと最大値Ｄｉｙとの関係（Ｄｉｘ／Ｄｉｙ）が１．０である。

（評価）
オゾン発生効率については、比較例２、実施例１１〜２２のオゾン発生効率の違いを、比較例２を１．０として、相対的に評価した。これら、比較例２、実施例１１〜２２の内訳と評価結果を下記表１に示す。

表１から、実施例１１〜２２はいずれも比較例２よりもオゾン発生効率が良好になっていることがわかる。特に、実施例１３、１６、１９及び２２のように、Ｄｃｘ／Ｄｃｙが大きくなるほど効率が良くなっている。これは、より平面的な広い範囲の空間において電界を発生させることができるため、オゾンの発生効率を向上させることができるものと考えられる。しかし、実施例１４及び２０のように、Ｄｃｘ／Ｄｃｙが大きくても、絶縁体の形状におけるＤｉｘ（代表流れ方向ｘに沿った絶縁体１６の長さの最大値）が２．５ｍｍ未満の場合、オゾン発生効率はそれほど向上しないことがわかった。

［第３実施例］
実施例３１〜３６、参考例１に係る電極構造について、オゾン発生効率を確認した。オゾン発生効率は、上述した第２実施例と同様に、一定の投入電力、一定のガス流量下における排出ガス中のオゾン濃度とした。なお、オゾン発生効率の確認方法は、第２実施例と同様であるため、ここではその説明を省略する。

実施例３１〜３６、参考例１に係る電極構造の内訳は以下の通りである。

（実施例３１）
実施例３１に係る電極構造は、図１５Ａに示すように、第２構造体１０Ｂの第１変形例（１０Ｂａ）を互いに対向させて、一方の第１変形例（１０Ｂａ）の導体１８と他方の第１変形例（１０Ｂａ）の導体１８との間に交流電圧を印加した。第１変形例（１０Ｂａ）間のギャップｇは０．５ｍｍとした。そして、各第１変形例（１０Ｂａ）の隣り合う導体１８の各代表寸法の合計Ｄｍｎと、各導体１８の中心間距離Ｌｍｎとの関係（Ｌｍｎ／（Ｄｍｎ／２））は１．１である。また、絶縁体１６の形状は、長さＤｉｘと最大値Ｄｉｙとの関係（Ｄｉｘ／Ｄｉｙ）が４．５である。

（実施例３２〜３６）
実施例３２〜３６に係る電極構造は、それぞれ実施例３１に係る電極構造とほぼ同様の構成を有するが、合計Ｄｍｎと中心間距離Ｌｍｎとの関係（Ｌｍｎ／（Ｄｍｎ／２））が１．５、２．０、１．５、１．１、２．０である点で異なる。また、実施例３２〜３６の絶縁体１６の形状は、長さＤｉｘと最大値Ｄｉｙとの関係（Ｄｉｘ／Ｄｉｙ）が４．５、４．５、３．３、３．０、３．０である。

（参考例１）
参考例１に係る電極構造は、実施例３１に係る電極構造とほぼ同様の構成を有するが、合計Ｄｍｎと中心間距離Ｌｍｎとの関係（Ｌｍｎ／（Ｄｍｎ／２））が３．０である点で異なる。また、絶縁体１６の形状は、長さＤｉｘと最大値Ｄｉｙとの関係（Ｄｉｘ／Ｄｉｙ）が４．５である。

（評価）
オゾン発生効率について、上述した第２実施例と同様に、実施例３１〜３６、参考例１のオゾン発生効率の違いを、実施例３４を１．０として、相対的に評価した。参考例１、実施例３１〜３６の内訳と評価結果を下記表２に示す。

表２から、実施例３１〜３６はいずれも参考例１よりもオゾン発生効率が良好になっていることがわかる。特に、参考例１、実施例３１〜３３の結果から、中心間距離Ｌｍｎが小さくなるほど効率が良くなっている。実施例３５及び３６についても同様である。これは、より平面的な広い範囲の空間において電界を発生させることができるため、オゾンの発生効率を向上させることができるものと考えられる。しかし、実施例３４のように、Ｄｉｘ／Ｄｉｙが大きくても、絶縁体の形状におけるＤｉｘ（代表流れ方向ｘに沿った絶縁体１６の長さの最大値）が２．５ｍｍ未満の場合、オゾン発生効率はそれほど向上しないことがわかった。なお、中心間距離Ｌｍｎを小さくし過ぎると、導体１８間の絶縁体１６の厚みが薄くなることから、衝撃に脆くなりやすく、また、機械的強度が低下するおそれがある。

なお、本発明に係る構造体及び電極構造は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０Ａ…第１構造体 １０Ｂ…第２構造体
１２…流体 １４…中空部
１６…絶縁体 １８…導体
２０ａ…第１表面 ２０ｂ…第２表面
２２Ａ…第１電極構造 ２２Ｂ…第２電極構造
２４…有効空間 ２６…空間
２８…テーパ ３０…テーパ面
３２…中空部 ３４…成形体
３６…中空部 ３８…仮焼成体
４０…円形構造体

Claims (20)

1. 流体中に、前記流体の代表的な流れの方向と直交して設置される構造体であって、
   １以上の中空部を有する筒状の絶縁体と、該絶縁体の前記中空部内に位置された１以上の導体とを有し、
   前記絶縁体の軸方向を法線とする断面において、前記代表的な流れの方向に沿った前記絶縁体の長さをＤｉｘ、前記代表的な流れの方向と直交する方向に沿った前記絶縁体の長さの最大値をＤｉｙとしたとき、
   １．５×Ｄｉｙ≦Ｄｉｘ≦１５×Ｄｉｙ
   であることを特徴とする構造体。
2. 請求項１記載の構造体において、
   前記断面において、前記代表的な流れの方向に沿った前記導体の長さをＤｃｘ、前記代表的な流れの方向と直交する方向に沿った前記導体の長さの最大値をＤｃｙとしたとき、
   １．２×Ｄｃｙ≦Ｄｃｘ≦１２×Ｄｃｙ
   であることを特徴とする構造体。
3. 請求項２記載の構造体において、
   前記絶縁体は複数の前記中空部を有し、
   前記絶縁体の各前記中空部内にそれぞれ同電位が印加される前記導体が位置されていることを特徴とする構造体。
4. 請求項３記載の構造体において、
   前記代表的な流れの方向に沿って複数の導体が存在し、前記Ｄｃｘは、前記代表的な流れの方向に沿った各導体の長さの合計を示すことを特徴とする構造体。
5. 請求項３又は４記載の構造体において、
   前記代表的な流れの方向と直交する方向に沿って複数の導体が存在し、前記Ｄｃｙは、前記代表的な流れの方向と直交する方向に沿った各導体の長さの最大値を示すことを特徴とする構造体。
6. 請求項３〜５のいずれか１項に記載の構造体において、
   複数の前記導体のうち、少なくとも１組の隣り合う導体の各代表寸法の合計をＤｍｎとし、各前記導体の中心間距離をＬｍｎとしたとき、
   １．１×Ｄｍｎ／２≦Ｌｍｎ≦２．０×Ｄｍｎ／２
   であることを特徴とする構造体。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の構造体において、
   前記断面において、前記絶縁体における前記流体の流れに対する上流側の端部及び下流側の端部のうち、少なくとも一方の端部は、前記代表的な流れの方向と直交する長さが、先端に向かって徐々に小さくなる形状を有することを特徴とする構造体。
8. 請求項７記載の構造体において、
   前記少なくとも一方の端部は、少なくとも１つのテーパを有することを特徴とする構造体。
9. 請求項７又は８記載の構造体において、
   前記先端は、湾曲形状を有し、
   前記湾曲形状の曲率半径をＲｔとしたとき、
   ０．０５×Ｄｉｙ≦２×Ｒｔ≦０．７×Ｄｉｙ
   であることを特徴とする構造体。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の構造体において、
    前記絶縁体は、前記流体の流れに対する上流側の端部及び下流側の端部のうち、少なくとも前記上流側の端部は、前記代表的な流れの方向と直交し、且つ、前記絶縁体の長さ方向と直交する方向の長さが、先端に向かって徐々に小さくなる形状を有することを特徴とする構造体。
11. 請求項１０記載の構造体において、
    前記絶縁体は、前記流体の流れに沿う表面と裏面とを有し、前記表面のうち、前記上流側の端部に対応する部分がテーパ面とされ、前記裏面のうち、前記上流側の端部に対応する部分が平坦面とされていることを特徴とする構造体。
12. 請求項１０記載の構造体において、
    前記絶縁体は、前記流体の流れに沿う表面と裏面とを有し、前記表面のうち、前記上流側の端部に対応する部分が平坦面とされ、前記裏面のうち、前記上流側の端部に対応する部分がテーパ面とされていることを特徴とする構造体。
13. 請求項１０記載の構造体において、
    前記絶縁体は、前記流体の流れに沿う表面と裏面とを有し、前記表面のうち、前記上流側の端部に対応する部分がテーパ面とされ、前記裏面のうち、前記上流側の端部に対応する部分がテーパ面とされていることを特徴とする構造体。
14. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の構造体において、
    前記絶縁体は、流体の流れに対する上流側の端部及び下流側の端部のうち、少なくとも下流側の端部は、前記代表的な流れの方向と直交し、且つ、前記絶縁体の長さ方向と直交する方向の長さが、先端に向かって徐々に小さくなる形状を有することを特徴とする構造体。
15. 請求項１４記載の構造体において、
    前記絶縁体は、前記流体の流れに沿う表面と裏面とを有し、前記表面のうち、前記下流側の端部に対応する部分がテーパ面とされ、前記裏面のうち、前記下流側の端部に対応する部分が平坦面とされていることを特徴とする構造体。
16. 請求項１４記載の構造体において、
    前記絶縁体は、前記流体の流れに沿う表面と裏面とを有し、前記表面のうち、前記下流側の端部に対応する部分が平坦面とされ、前記裏面のうち、前記下流側の端部に対応する部分がテーパ面とされていることを特徴とする構造体。
17. 請求項１４記載の構造体において、
    前記絶縁体は、前記流体の流れに沿う表面と裏面とを有し、前記表面のうち、前記下流側の端部に対応する部分がテーパ面とされ、前記裏面のうち、前記下流側の端部に対応する部分がテーパ面とされていることを特徴とする構造体。
18. 請求項１〜１７のいずれか１項に記載の構造体において、
    前記絶縁体と前記導体とが焼成によって直接一体化されて構成されていることを特徴とする構造体。
19. １以上の中空部を有する筒状の絶縁体と、該絶縁体の前記中空部内に位置された１以上の導体とを有し、
    前記絶縁体の軸方向を法線とする断面において、第１方向に沿った前記絶縁体の長さをＤｉｘ、前記第１方向と直交する方向に沿った前記絶縁体の長さの最大値をＤｉｙとしたとき、
    １．５×Ｄｉｙ≦Ｄｉｘ≦１５×Ｄｉｙ
    であり、
    前記断面において、前記第１方向に沿った前記導体の長さをＤｃｘ、前記第２方向に沿った前記導体の長さの最大値をＤｃｙとしたとき、
    １．２×Ｄｃｙ≦Ｄｃｘ≦１２×Ｄｃｙ
    であることを特徴とする構造体。
20. 請求項１〜１８のいずれか１項に記載の構造体を少なくとも２つ有し、
    一方の前記構造体の前記導体と、他方の前記構造体の前記導体との間に交流電圧が印加され、
    一方の前記構造体と他方の前記構造体とが、それぞれ前記絶縁体の軸方向と前記代表的な流れの方向とが直交するように配されていることを特徴とする電極構造。

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