JPWO2016129327A1 - オゾン生成装置 - Google Patents

Abstract

オゾン生成装置（１０）は、沿面放電を生じる天面（１１Ａ）を有する誘電体部（１１）と、天面（１１Ａ）に対向させて誘電体部（１１）に設けた導体からなり、天面（１１Ａ）に沿って並ぶ複数の放電部（２２Ａ，２２Ｂ）と、を備える。天面（１１Ａ）には、放電部（２２Ａ）と放電部（２２Ｂ）との間のギャップ部分（２４）に対向する凹部（１５）が形成されている。

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６は、従来のオゾン生成装置１００（例えば特許文献１乃至特許文献３参照。）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。

特許第４２２００９０号 特開平１０−７４０５号公報 特開２０１４−５８４３０号公報

上記のように構成されたオゾン生成装置では、沿面放電を安定して生じさせるために、高い駆動電圧が必要になる。したがって、オゾン生成装置の駆動電圧源に、大型の昇圧回路が必要になって、駆動電圧源のサイズが大きく、駆動電圧源のコストが高くなってしまう。

更には、このような高い駆動電圧が印加されるために、放電部に形状欠陥等があると、火花放電などの異常放電がおこりやすい。このような異常放電が生じると、オゾン生成装置が損傷を受けたり、劣化することがあった。

そこで、本発明は、駆動電圧を低電力化することが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、沿面放電を生じる放電面を有する誘電体部と、前記放電面に対向させて前記誘電体部に設けた導体からなり、前記放電面に沿って並ぶ複数の放電部と、を備え、前記放電面は、前記複数の放電部の間に凹部が形成されている。

この構成では、放電部間に生じる電気力線が、放電面の凹部から誘電体部の外側に広がりやすくなる。このため、放電面の凹部近傍で電界強度が強まり、沿面放電が生じやすくなる。したがって、沿面放電が生じるために必要な駆動電圧を低電圧化することができる。

前記放電部が前記放電面に対向する方向を上側として、前記凹部の下面は前記放電部の下面以上の高さに設けられていることが好ましい。

この構成では、凹部の下面付近での電界強度（放電量）を大きくすることができ、沿面放電を生じさせるために必要な駆動電圧を低電圧化することができる。

前記放電部が前記放電面に対向する方向を上側として、前記凹部の下面は前記放電部の上面以上の高さに設けられていることが好ましい。

この構成でも、凹部の下面付近での電界強度（放電量）を大きくすることができ、沿面放電を生じさせるために必要な駆動電圧を低電圧化することができる。その上、凹部への酸素の供給と凹部からのオゾンの離脱とが容易化することから、オゾンの発生量を増やすことが可能になる。

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、放電面近傍で電界強度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、放電面近傍の気体が電界強度の影響を受けて配列方向に移動するようになる。このため、凹部への酸素の供給と凹部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。

本発明のオゾン生成装置は、板状の第１の誘電体層と、前記第１の誘電体層の第１面に設けられる一対の内部平面導体と、前記一対の内部平面導体を覆って設けられる第２の誘電体層と、を備え、前記一対の内部平面導体は、引出部と、前記引出部から連なる複数の放電部と、をそれぞれ有し、前記第２の誘電体層は、前記第１面に対向する面とは反対側の第２面に、且つ、前記第１面を平面視して前記複数の放電部と重なる位置に、凸部が設けられる。

前記凸部は、前記第２面に、且つ、前記第１面を平面視して前記複数の放電部を覆うように設けられていることが好ましい。

一方の内部平面導体の放電部と他方の内部平面導体の放電部とは、前記第１の誘電体層の面方向に沿って交互に配置されていることが好ましい。

前記凸部の厚みは、１０μｍより厚く、前記一方の内部平面導体の放電部と前記他方の内部平面導体の放電部との間の最も狭いギャップ部分の幅よりも薄いことが好ましい。

本発明のオゾン生成装置によれば、放電面の凹部近傍で電界強度が強まるため、沿面放電が生じやすくなる。これにより、駆動電圧を低電圧化することが可能になり、駆動電圧源の小型化や低コスト化、オゾン生成装置の信頼性の向上を図ることができる。

図１（Ａ）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（Ｂ）は、オゾン生成装置１０の平面導体形成面１４を示す分解平面図である。 図２は、オゾン生成装置１０の側面断面図である。 図３（Ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るオゾン生成装置１０における凹部１５および凸部１６の近傍に生じる電気力線を模式的に示す拡大側面図である。図３（Ｂ）は、比較のために、従来のオゾン生成装置における平坦面に生じる電気力線を模式的に示す拡大側面図である。 図４は、オゾン生成装置１０の製造方法の一例のフローチャートを示す図である。 図５（Ａ）は、オゾン生成装置６０の電気接続図である。図５（Ｂ）は、駆動電圧Ｖ_１〜Ｖ_４の時間波形図である。 図６は、従来のオゾン生成装置１００の構成を説明する図である。

≪第１の実施形態≫
図１（Ａ）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、板状であって、例えば、長さ５ｍｍ、幅５ｍｍ、厚み５００μｍである。

オゾン生成装置１０は、誘電体部１１と、一対の内部平面導体と、駆動電圧源３１と、を備える。一対の内部平面導体は、具体的には、第１の内部平面導体２１Ａ，第２の内部平面導体２１Ｂである。

誘電体部１１は、誘電体からなり、天面１１Ａと底面１１Ｂとを有する板状である。誘電体部１１は、天面１１Ａ側の第２の誘電体層１２と底面１１Ｂ側の第１の誘電体層１３とを備え、第２の誘電体層１２と第１の誘電体層１３とを積層して構成されている。第１の誘電体層１３において第２の誘電体層１２側の面が、平面導体形成面１４（本発明における「第１の誘電体層の第１面」に相当する。）である。また、第２の誘電体層１２において平面導体形成面１４に対向する面とは反対側の面、すなわち天面１１Ａが本発明における「第２の誘電体層の第２面」に相当する。

第１の内部平面導体２１Ａ，第２の内部平面導体２１Ｂは、誘電体部１１の内部、第２の誘電体層１２と第１の誘電体層１３との間に設けられており、具体的には平面導体形成面１４に設けられている。

図１（Ｂ）は、オゾン生成装置１０の平面導体形成面１４を示す分解平面図である。

第１の内部平面導体２１Ａ，第２の内部平面導体２１Ｂは、それぞれ平面視して櫛状である。具体的には、第１の内部平面導体２１Ａ，第２の内部平面導体２１Ｂは、複数の放電部２２Ａ，２２Ｂと、引出部２３Ａ，２３Ｂと、を備える。第１の内部平面導体２１Ａ，第２の内部平面導体２１Ｂの幅は、例えば５０μｍである。また、第１の内部平面導体２１Ａ，第２の内部平面導体２１Ｂの厚みは、例えば１０μｍである。

複数の放電部２２Ａ，２２Ｂは、線路状に延びて互いに平行する。引出部２３Ａ，２３Ｂは、複数の放電部２２Ａ，２２Ｂの一端間を接続して延び、所定の引出位置まで引き出されている。放電部２２Ａと放電部２２Ｂとは、それぞれが延びる方向（延伸方向）に対して直交する方向（配列方向）に、交互に並んでいる。言い換えると、放電部２２Ａと放電部２２Ｂとは、第１の誘電体層１３の面方向に沿って交互に配置されている。また、隣接する放電部２２Ａと放電部２２Ｂとの間には、配列方向に所定の幅を有するギャップ部分２４が設けられている。ギャップ部分２４の幅は、例えば５０μｍである。

このように構成された第１の内部平面導体２１Ａと第２の内部平面導体２１Ｂとの間には、図１（Ａ）に示す駆動電圧源３１から駆動電圧が印加される。これにより、放電部２２Ａと放電部２２Ｂとの間には交番電界が生じることになる。この交番電界は、誘電体部１１の内部だけでなく、誘電体部１１の天面１１Ａ側の外部にも拡がり、誘電体部１１の天面１１Ａ近傍での電界強度がある程度以上になることで、誘電体部１１の天面１１Ａに沿って沿面放電が生じることになる。そして、誘電体部１１の天面１１Ａに対向する空間中に含まれる酸素からオゾンが生成されることになる。

ここで、誘電体部１１のより詳細な構成について図１（Ａ）と図２とを参照して説明する。図２は、オゾン生成装置１０の側面断面図である。

誘電体部１１を構成する底面側の第１の誘電体層１３は一様な厚みで構成している。一方、誘電体部１１を構成する天面側の第２の誘電体層１２は、薄肉部と厚肉部とを有するように構成している。なお、第２の誘電体層１２の厚肉部および薄肉部での厚みは、いずれも第１の誘電体層１３の厚みよりも薄くなっている。

第２の誘電体層１２が薄肉部と厚肉部とを有するため、誘電体部１１の天面１１Ａ、すなわち第２の誘電体層１２の表面には、凹部１５と凸部１６とが形成される。凹部１５と凸部１６は、図１に示すように放電部２２Ａ，２２Ｂの延伸方向と同方向に平行して延び、また、図２に示すように放電部２２Ａ，２２Ｂの配列方向と同じ方向に交互に並んでいる。

複数の凸部１６は、厚み方向から視て（平面導体形成面１４を平面視して）、放電部２２Ａ，２２Ｂを覆っており、放電部２２Ａまたは放電部２２Ｂと厚み方向において重なる。そのため、複数の凸部１６の配置間隔は、放電部２２Ａ，２２Ｂの配置間隔と略一致している。なお、略一致するとは、複数の凸部１６が、放電部２２Ａまたは放電部２２Ｂと厚み方向に重なっていることをいう。一方、複数の凹部１５の配置間隔も放電部２２Ａ，２２Ｂの配置間隔と略一致しているが、複数の凹部１５は、放電部２２Ａおよび放電部２２Ｂとは厚み方向に重ならず、放電部２２Ａと放電部２２Ｂとの間のギャップ部分２４のみと厚み方向に重なる。

図３（Ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るオゾン生成装置１０における凹部１５および凸部１６の近傍に生じる電気力線を模式的に示す拡大側面図である。図３（Ｂ）は、比較のために、従来のオゾン生成装置における平坦面に生じる電気力線を模式的に示す拡大側面図である。

図３（Ａ）と図３（Ｂ）とに示すいずれの場合にも、放電部２２Ａと放電部２２Ｂとの間に交番電界が印加されると、放電部２２Ａと放電部２２Ｂとの間を繋ぐ複数の電気力線が発生する。これらの電気力線は、誘電体部１１の内部において、放電部２２Ａと放電部２２Ｂとの互いに対向する端面付近から、ギャップ部分２４に向かって配列方向に生じる。これらの電気力線は、放電部２２Ａ，２２Ｂの端面近傍では高い密度で集中するが、放電部２２Ａ，２２Ｂの端面から離れるに従って密度が低下し、厚み方向にも広がる。

このため、図３（Ａ）に示すように、ギャップ部分２４に対向する位置に凹部１５が設けられていると、放電部２２Ａ，２２Ｂから生じる電気力線のうち、比較的多くの電気力線が、凹部１５を介して誘電体部１１の外部にまで広がる。一方、図３（Ｂ）に示すように、誘電体部１１が凹部１５および凸部１６の無い平坦状である場合には、放電部２２Ａ，２２Ｂから生じる電気力線のうち、比較的少ない電気力線しか、誘電体部１１の外部に広がらない。

したがって、図３（Ａ）に示すように凹部１５が設けられている場合には、凹部１５の近傍で電界強度が著しく高まる。これにより、凹部１５の表面に沿って安定して沿面放電が生じる。これにより、気体中に含まれる酸素からオゾンが効率よく生成されることになる。

上記の効果は、出願人が行った、図３（Ａ）に示す本発明の第１の実施形態に係る凹凸状のオゾン生成装置のサンプルと、図３（Ｂ）に示す従来例に係る平坦状のオゾン生成装置のサンプルとを用いた実機試験においても確認されている。

具体的には、放電部２２Ａ，２２Ｂにそれぞれ位相が１８０°異なる交番電圧を印加し、その電圧を徐々上昇させ、それぞれのサンプルが如何なる電圧で放電開始（基板表面の発光）を行うか確認した。その結果、従来例に係る平坦状のオゾン生成装置のサンプルで６００Ｖであった放電開始電圧が、本発明の第１の実施形態に係る凹凸状のオゾン生成装置のサンプルでは５４０Ｖにまで低下することを確認している。

また、同一の駆動電圧（６００Ｖ）で、これらのオゾン生成装置のサンプルをそれぞれ６リットルの容器内で３分間駆動させ、そのオゾン濃度をオゾン濃度測定器（荏原実業製）で測定したところ、従来例に係る平坦状のオゾン生成装置のサンプルで２３．８ｐｐｍであったオゾン濃度が、本発明の第１の実施形態に係る凹凸状のオゾン生成装置のサンプルでは２９．８ｐｐｍまで向上することを確認している。

このように本実施形態に係るオゾン生成装置１０では、放電部２２Ａ，２２Ｂの間のギャップ部分２４に凹部１５を設けることで、凹部１５の近傍に生じる電界強度を著しく高くすることができ、放電部２２Ａ，２２Ｂに印加する駆動電圧を低電圧化しても、沿面放電を生じさせてオゾンを生成することができる。したがって、駆動電圧源３１の定格を低電圧化することができ、駆動電圧源３１のコストダウンが可能になる。また、従来のように電極微細化を行うことなく駆動電圧を低電圧化することができるため、オゾン生成装置１０の製造工程において、電極微細化に伴うショートや断線、火花放電などの各種問題が発生することがなく、オゾン生成装置１０の信頼性を高められる。

なお、出願人は、凸部１６の厚みＣと凹部１５の深さＤとに関する検証も、実機試験において行った。

凸部１６の厚みＣ（放電部２２Ａ，２２Ｂから第２の誘電体層１２の表面までの厚み）は、図３（Ａ）に示すように、凸部のうち最も厚い箇所の厚みのことである。凸部１６の厚みＣは、例えば２５μｍである。凸部１６の厚みＣに関する検証の結果、凸部１６の厚みＣは、少なくとも第１の内部平面導体２１Ａ，第２の内部平面導体２１Ｂ間の最も狭いギャップ部分２４の幅よりも薄いことが望ましい。この厚みＣがギャップ部分２４の幅よりも大きいと、凹部１５から外部に電気力線が拡がりにくくなって、凹部１５を設けることによる駆動電圧の低電圧化の効果が損なわれてしまうことが確認された。また、凸部１６の厚みＣは１０μｍよりも厚いことが望ましく、これよりも薄いと電圧を印加した際に絶縁破壊が起こり、信頼性が低下しやすくなってしまうことが確認された。すなわち、凸部１６の厚みＣは、１０μｍより厚く、一方の内部平面導体の放電部と他方の内部平面導体の放電部との間の、最も狭いギャップ部分の幅よりも薄いことが望ましい。

凹部１５の深さＤは、図３（Ａ）に示すように、厚み方向において、第２の誘電体層の最も厚い部分と、第２の誘電体層の最も薄い部分との間の距離、すなわち、第２の誘電体層の最も厚い部分と、第２の誘電体層の最も薄い部分との差である。言い換えると、凹部１５の深さＤは、図２に示す平面導体形成面１４から天面１１Ａまでの厚みが最も厚い部分と、平面導体形成面１４から天面１１Ａまでの厚みが最も薄い部分との間の距離である。凹部１５の深さＤは、例えば１０μｍである。

凹部１５の深さＤがそれぞれ１０μｍ、２５μｍ、５０μｍであるオゾン生成装置のサンプルを用意し、放電部２２Ａ，２２Ｂにそれぞれ位相が１８０°異なる交番電圧を印加し、その電圧を徐々に上昇させ、それぞれのサンプルが如何なる電圧で放電開始（基板表面の発光）を行うか確認した。その結果、深さＤが１０μｍであるサンプルでは６００Ｖ、深さＤが２５μｍであるサンプルでは５００Ｖ、深さＤが５０μｍであるサンプルでは４３８Ｖとなり、凹部１５の深さＤが深いほど、放電開始電圧が低下する傾向が得られた。これは、平面導体形成面１４の近傍では、放電部２２Ａ，２２Ｂに挟まれるために電界強度が最も強まるためと考えられる。

また、同一の駆動電圧（６００Ｖ）で、これらのオゾン生成装置のサンプルをそれぞれ６リットルの容器内で３分間駆動させ、そのオゾン濃度をオゾン濃度測定器（荏原実業製）で測定した。その結果、凹部１５の深さＤが１０μｍであるサンプルでは２９．８ｐｐｍとなり、深さＤが２５μｍであるサンプルでは３２．３ｐｐｍとなり、深さＤが５０μｍであるサンプルでは１５．３ｐｐｍとなり、凹部１５の深さＤが、第２の誘電体層１２の表面から平面導体形成面１４に到達する深さ（２５μｍ）を超えて深くなると、オゾン濃度が低下してしまう傾向も確認された。

これは、凹部１５の深さＤが深くなりすぎると、凹部１５の内部の空間で発生するプラズマやオゾンが凹部１５の内部にとどまって、凹部１５への酸素の供給とオゾンの離脱が生じにくくなるためと考えられる。したがって、凹部１５の深さＤは、第２の誘電体層１２の表面から平面導体形成面１４に到達する深さを超えない範囲で、深くすることが好ましいと考えられる。すなわち、凹部１５の深さＤは、０μｍよりも深く、第２の誘電体層１２の表面から平面導体形成面１４までの深さ以下であることが望ましい。

次に、オゾン生成装置１０の製造方法の一例について説明する。図４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、シート形成工程を行う（Ｓ１）。シート形成工程では、例えば、誘電体粉末、溶剤、分散剤、バインダ等を混合することによって、誘電体スラリーを得る。そして、後に第２の誘電体層１２，第１の誘電体層１３となる誘電体グリーンシートを、ドクターブレード等を用いて作製する。

なお、この工程で形成する誘電体シートは、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のサイズよりも大判に形成することが望ましい。また、誘電体シートの材料は、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２、各種ガラス、ＢａＴｉＯ_３などの酸化物、ＬＴＣＣのようなガラスと酸化物フィラーの混合物、または、エポキシやポリイミドなどの樹脂等、高い絶縁性を持つものであればどのようなものであってもよい。ただし、放電時に発生するプラズマの影響で誘電体部１１が極めて高温になる恐れがあるために、熱に対する安定性の面からは酸化物であることが望ましい。また、第２の誘電体層１２，第１の誘電体層１３の材料は、互いに同じであっても、互いに異なっていても良いが、第２の誘電体層１２，第１の誘電体層１３で線膨脹率の差が大きいと、放電時の膨張と収縮によって誘電体部１１が劣化する恐れがある。このため、第２の誘電体層１２，第１の誘電体層１３の材料は互いに同質または線膨張率が近いことが望ましい。

次に、オゾン生成装置１０の製造では、導体形成工程を行う（Ｓ２）。導体形成工程では、必要に応じて層間接続導体を形成し、その後、後に第１の内部平面導体２１Ａ，第２の内部平面導体２１Ｂとなる導体ペーストのパターンを、誘電体グリーンシート上にスクリーン印刷する。

なお、この工程で利用する導体ペーストの材料は、誘電体部１１に対して積層可能な材料であればどのような材料であってもよく、例えば誘電体部１１が酸化物材料からなる場合には、導体ペーストの主材料として、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｗを採用したり、または、ＲｕＯ_２の抵抗ペーストを採用したりするとよい。

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、導体ペーストのパターンを形成した誘電体グリーンシートを重ね、圧力をかけることで、未焼成の導体ペーストのパターンと誘電体グリーンシートとを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、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と第１の内部平面導体２１Ａ，第２の内部平面導体２１Ｂとの積層体を作製する。

そして、オゾン生成装置１０の製造では、凹部形成工程を行う（Ｓ５）。凹部形成工程では、焼成された積層体の第１の内部平面導体２１Ａ，第２の内部平面導体２１Ｂ間のギャップ部分２４に対向する位置をダイシング等の工法で研削して凹部１５を形成する。

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、導体ペーストのパターンを形成した誘電体グリーンシ−トを積層してから焼成する上記のプロセスの他にも、本実施形態のオゾン生成装置１０は適宜のプロセスで製造することができる。例えば、焼成基板上に導体ペーストの印刷と誘電体ペーストの印刷を行うようなプロセスや、第１の誘電体層１３と第１の内部平面導体２１Ａ，第２の内部平面導体２１Ｂとの焼成後に、第２の誘電体層１２となるグリーンシートの積層や、誘電体ペーストの印刷を行うようなプロセスを採用することもできる。

また、凹部１５や凸部１６の形成方法としては、焼成後の誘電体部１１に溝を切削するような形成方法に限られず、その他の形成方法を用いることもできる。例えば、未焼成の積層体に対して溝を切削する方法や、未焼成の積層体に対して圧力によって凹部を形成する方法、薄い誘電体シートを複数積み重ねて凸部１６を形成する方法、誘電体ペーストを印刷することで凸部１６を形成する方法など、適宜の方法を採用することができる。また、凹部１５や凸部１６の断面形状についても、矩形状や波状など適宜の形状を採用することもできる。

≪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６０について説明する。

図５（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、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。誘電体部６１は、前述の実施形態の構成と同様、凹部および凸部を有する構成である。

複数の放電部６２は、例えば４組に組み分けし、各組の放電部６２を誘電体部６１に順に並べるように構成している。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、各放電部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５（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、相番号の順に位相差９０°とした矩形波の交番電圧となっている。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６０においては、凹部および凸部の近傍で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、凹部および凸部の近傍で電界強度の影響を受けて空間中の気体が移動し、凹部への酸素の供給と凹部からのオゾンの離脱が促進される。このことにより、凹部をより深くして駆動電圧を低電圧化しても、オゾン濃度の低下を抑制できる。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と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、上述の実施形態では、第１の内部平面導体２１Ａ，第２の内部平面導体２１Ｂの幅は、例えば５０μｍであるが、１０μｍ以上２００μｍ以下であればよい。より好ましくは、第１の内部平面導体２１Ａ，第２の内部平面導体２１Ｂの幅は、３０μｍ以上１００μｍ以下であればよい。これは、第１の内部平面導体２１Ａ，第２の内部平面導体２１Ｂの幅が１００μｍ以下であれば、低電圧での駆動に適するため、より高い効果が得られるからである。また、第１の内部平面導体２１Ａ，第２の内部平面導体２１Ｂの幅が３０μｍを下回ると、製造上配線形成の難易度が上昇し、歩留まりが悪くなるためである。

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
１２…第２の誘電体層
１３…第１の誘電体層
１４…平面導体形成面
１５…凹部
１６…凸部
２１Ａ…第１の内部平面導体
２１Ｂ…第２の内部平面導体
２２Ａ，２２Ｂ…放電部
２３Ａ，２３Ｂ…引出部
２４…ギャップ部分
３１…駆動電圧源

Claims (8)

1. 沿面放電を生じる放電面を有する誘電体部と、
   前記放電面に対向させて前記誘電体部に設けた導体からなり、前記放電面に沿って並ぶ複数の放電部と、
   を備え、
   前記放電面は、前記複数の放電部の間に凹部が形成されている、
   オゾン生成装置。
2. 前記放電部が前記放電面に対向する方向を上側として、前記凹部の下面は前記放電部の下面以上の高さに設けられている、
   請求項１に記載のオゾン生成装置。
3. 前記放電部が前記放電面に対向する方向を上側として、前記凹部の下面は前記放電部の上面以上の高さに設けられている、
   請求項１または請求項２に記載のオゾン生成装置。
4. 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更に備え、
   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３のいずれかに記載のオゾン生成装置。
5. 板状の第１の誘電体層と、
   前記第１の誘電体層の第１面に設けられる一対の内部平面導体と、
   前記一対の内部平面導体を覆って設けられる第２の誘電体層と、
   を備え、
   前記一対の内部平面導体は、引出部と、前記引出部から連なる複数の放電部と、をそれぞれ有し、
   前記第２の誘電体層は、前記第１面に対向する面とは反対側の第２面に、且つ、前記第１面を平面視して前記複数の放電部と重なる位置に、凸部が設けられる、オゾン生成装置。
6. 前記凸部は、前記第２面に、且つ、前記第１面を平面視して前記複数の放電部を覆うように設けられている、請求項５に記載のオゾン生成装置。
7. 一方の内部平面導体の放電部と他方の内部平面導体の放電部とは、前記第１の誘電体層の面方向に沿って交互に配置されている、請求項５または６に記載のオゾン生成装置。
8. 前記凸部の厚みは、１０μｍより厚く、前記一方の内部平面導体の放電部と前記他方の内部平面導体の放電部との間の最も狭いギャップ部分の幅よりも薄い、請求項７に記載のオゾン生成装置。

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