JP6350680B2 - オゾン生成装置 - Google Patents

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。

特開２００１−２２０１１３号公報

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。

本発明の第１の実施形態に係るオゾン生成装置の斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係るオゾン生成装置の左側面図、平面図、右側面図、および、底面図である。 本発明の第１の実施形態に係るオゾン生成装置の製造方法を説明する図である。 本発明の第２の実施形態に係るオゾン生成装置の左側面図および正面図である。 本発明の第３の実施形態に係るオゾン生成装置の左側面図および平面図である。 本発明の第４の実施形態に係るオゾン生成装置の左側面図および平面図である。 本発明の第５の実施形態に係るオゾン生成装置の配線図および駆動信号の時間波形図である。 従来のオゾン生成装置の斜視図である。

≪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。

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。

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。

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。

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。

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Ｖ_１〜Ｖ_４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Ｖ_１〜Ｖ_４が入力されるよう構成している。

図７（Ｂ）は、駆動電圧Ｖ_１〜Ｖ_４の時間波形図である。駆動電圧Ｖ_１〜Ｖ_４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Ｖ_１〜Ｖ_４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Ｖ_１〜Ｖ_４としてパルス波信号を用いる例を示したが、駆動電圧Ｖ_１〜Ｖ_４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

Claims (9)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。

Images