(57)【要約】【課題】放電管と金属電極とが偏心している電極ユニットを含む場合であっても、オゾン発生効率を最大限に引き出す。【解決手段】実施形態のオゾン発生装置の複数の電極ユニットは、円筒状の高圧電極及び前記高圧電極に対して二重管を構成するように配置された円筒状の低圧電極を有し、前記高圧電極と前記低圧電極との間のギャップに原料ガスを流すとともに、誘電体を介して所定の高電圧を印加して放電させ、放電によりオゾンを発生させる。複数の電極ユニットの少なくとも一部の電極ユニットに設けられた流量調整部材は原料ガスの流量の基準原料ガス流量に対する流量比が１となるように機能する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の高圧電極及び前記高圧電極に対して二重管を構成するように配置された円筒状の低圧電極を有し、前記高圧電極と前記低圧電極との間のギャップに原料ガスを流すとともに、誘電体を介して所定の高電圧を印加して放電させ、放電によりオゾンを発生させる複数の電極ユニットと、
前記複数の電極ユニットの少なくとも一部の電極ユニットに設けられ、対応する電極ユニットにおける前記原料ガスの流量の基準原料ガス流量に対する流量比が１となるように前記原料ガスの流路中に設けられた流量調整部材と、
を備えたオゾン発生装置。
【請求項２】
前記流量調整部材は、対応する電極ユニットの流体抵抗値を増加させる、
請求項１記載のオゾン発生装置。
【請求項３】
前記流量調整部材は、前記基準原料ガス流量に対して所定の流量比未満の電極ユニットに設けられている、
請求項１又は請求項２記載のオゾン発生装置。
【請求項４】
前記基準原料ガス流量は、前記電極ユニットのシミュレーション結果に基づく理想的な原料ガス流量に基づいて設定されている、
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のオゾン発生装置。
【請求項５】
前記基準原料ガス流量は、複数の前記電極ユニットのうち、もっとも流量の大きな電極ユニットに対応する流量に基づいて設定されている、
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のオゾン発生装置。
【請求項６】
全ての前記電極ユニットにおける前記原料ガスの流量が前記基準原料ガス流量に対して、所定のガス流量範囲内に収まるようにされている、
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のオゾン発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、オゾン発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なオゾン発生装置は、気密容器内に配置された誘電体電極と金属電極とを備え、誘電体電極と金属電極との間には放電ギャップを形成するためのスペーサが挿入されている。ここで、誘電体電極の内面には導電膜が設けられている。
【０００３】
このようなオゾン発生装置において、ガス入口から気密容器内に導入された原料ガスは、誘電体電極と金属電極との間に形成された放電ギャップを流れ、ガス出口から流出される。
この原料ガスの導入と並行して誘電体電極と金属電極との間に高圧電源から交流高電圧をヒューズ及び高圧給電端子を介して印加すると、放電ギャップに誘電体バリア放電が形成され、オゾンが発生する。なお、誘電体バリア放電は単にバリア放電、あるいは無声放電と呼ばれることもある。
【０００４】
この誘電体バリア放電で発生する熱は、金属電極と気密容器とで形成された冷却水流路内に供給される冷却水により冷却される。これにより、放電ギャップのガス温度上昇を抑制し、効率的にオゾンが得られることとなっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１８２１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、円筒状の放電管数が２本のオゾン発生装置を考える。
そして、誘電体電極と金属電極との位置関係について、誘電体電極及び金属電極に曲がりがないものとして、二重管構造の電極ユニットを構成した場合に、誘電体電極及び金属電極の中心軸が一致し、放電ギャップが均一となる（双方が同心となる）場合と、一方が偏心していて誘電体電極及び金属電極の中心軸が一致しておらず互いに平行であり、放電ギャップが直径方向で不均一となる場合と、を考える。
【０００７】
この場合に、一方が偏心している場合であっても流路断面積は双方が同心の場合と同じである。
しかし、一方だけが偏心している場合の電極ユニット内のガス流量は、両方が同心の場合と比較して流路抵抗が小さいため、増加する。
【０００８】
これらの結果、原料ガス導入量を同一とした場合、一方が偏心している場合には、発生されるオゾン濃度が低下するとともに、オゾン発生効率も低下することとなっていた。
特に、多数の放電管を配置してオゾン発生装置を構成する場合には、オゾン濃度の低下並びにオゾン発生効率の低下は無視することができないものとなり得る。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、放電管と金属電極とが偏心している電極ユニットを含む場合であっても、オゾン発生効率を最大限に引き出すことが可能なオゾン発生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態のオゾン発生装置の複数の電極ユニットは、円筒状の高圧電極及び前記高圧電極に対して二重管を構成するように配置された円筒状の低圧電極を有し、前記高圧電極と前記低圧電極との間のギャップに原料ガスを流すとともに、誘電体を介して所定の高電圧を印加して放電させ、放電によりオゾンを発生させる。
このとき、複数の電極ユニットの少なくとも一部の電極ユニットに設けられた流量調整部材は原料ガスの流量の基準原料ガス流量に対する流量比が１となるように機能する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施形態のオゾン発生装置の概要構成断面図である。
【図２】図２は、実施形態のオゾン発生装置におけるオゾン発生原理説明図である。
【図３】図３は、電極ユニットが２本の場合のオゾン発生装置の説明図である。
【図４】図４は、オゾン発生シミュレータに用いる解析モデルの一例の説明図である。
【図５】図５は、オゾン発生シミュレータの計算方法の説明図である。
【図６】図６は、偏心していない２本の電極ユニットを備えたオゾン発生装置におけるオゾン発生効率の算出結果の説明図である。
【図７】図７は、偏心していない１本の電極ユニットと偏心している１本の電極ユニットとを備えたオゾン発生装置におけるオゾン発生効率の算出結果の説明図である。
【図８】図８は、電極ユニット１本あたりの流量と、オゾン発生効率との関係を説明するための図である。
【図９】図９は、原料ガス流量とオゾン濃度の関係説明図である。
【図１０】図１０は、原料ガス流量とオゾン発生効率の関係説明図である。
【図１１】図１１は、原料ガスの流量を低下させた場合における偏心していない１本の電極ユニットと偏心している１本の電極ユニットとを備えたオゾン発生装置におけるオゾン発生効率の算出結果の説明図である。
【図１２】図１２は、電極ユニットの偏心量と原料ガス流量との関係の説明図である。
【図１３】図１３は、電極ユニットの偏心量と原料ガス流量との関係を計算する場合の計算条件説明図である。
【図１４】図１４は、ガス流れの等価回路を説明する図である。
【図１５】図１５は、流量比ＦＲ（＝偏心側流量／同心側流量）を変えたときの、電極ユニット１本あたりの流量とオゾン濃度との関係を説明する図である。
【図１６】図１６は、流量比ＦＲを変えたときの、２本の電極ユニットの合計のオゾン発生効率を説明する図である。
【図１７】図１７は、流量比を変えたときのオゾンを生成するための動力、ガスを流すために要する動力、両者の和（必要電力合計）を説明する図である。
【図１８】図１８は、原料ガスを流す動力を考慮したオゾン発生効率を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、実施形態のオゾン発生装置の概要構成断面図である。
実施形態のオゾン発生装置１０は、誘電体バリア放電式のオゾン発生装置として構成されている。
【００１３】
オゾン発生装置１０は、大別すると、オゾン発生装置本体１１と、オゾン発生装置本体１１を気密状態で収納する収納容器１２と、収納容器１２内のオゾン発生装置本体１１に高圧碍子１３を介して、オゾン発生用電力を供給する高圧電源（高圧交流電源）１４と、を備えている。
【００１４】
収納容器１２内のオゾン発生装置本体１１は、高圧碍子１３に電気的に接続された接続板１５及びヒューズ１６を介してオゾン発生用電力が供給される複数の誘電体電極１７と、誘電体電極１７の外周面のそれぞれに対向して、所定の放電ギャップ長ｄが保たれて二重管を形成するように保持された円筒状かつステンレス鋼製の金属電極１８が配置されている。
【００１５】
ここで、誘電体電極１７は、図１中、左右の両方向から金属電極１８内に同軸に挿入されている。さらに誘電体電極１７には、高圧電源が供給されているので、高電位側電極として機能している。
【００１６】
また、金属電極１８の誘電体電極１７の対向している面とは逆の面側には、金属電極１８と一体に冷却水流路１９が形成されており、全体として、蜂の巣状の金属電極集合体１８Ａをなしている。ここで、金属電極集合体１８Ａは、接地されており、金属電極１８は低電位側電極として機能している。
【００１７】
これらの結果、二重管を構成している一対の誘電体電極１７及び金属電極１８は、電極ユニットＥＵを構成している。
複数（図１では４本）の電極ユニットＥＵのうち、原料ガスを流したときの流路抵抗値あるいは流量が所定の条件を満たしていない場合には、流量調整部材（流路抵抗調整部材）３１−１、３１−２が設けられる。
【００１８】
ここで、流量調整部材３１−１、３１−２は、流路抵抗値はそれぞれ適宜設定されるが、材料としては、ガラス（例えば、グラスウール）、セラミックス（例えば、スポンジ状に形成された多孔体セラミックス）、ステンレス（例えば、ステンレスウール）等のオゾンガスあるいは原料ガスと反応を起こさない無機材料が用いられる。
あるいは、ガラス、セラミックスあるいはステンレスでオリフィス形状を有するものとしてもよい。
なお、この流量調整部材３１−１、３１−２の機能については、後に詳述する。
【００１９】
この金属電極１８の背面に設けられた冷却水流路１９は、収納容器１２に設けられた冷却水が導入される冷却水入口２１と冷却水が導出される冷却水出口２２との間に配置されている。
【００２０】
さらに収納容器１２には、原料ガスが導入されるガス入口２３及び未反応の原料ガス及びオゾン（Ｏ３）が導出されるガス出口２４が設けられている。
【００２１】
図２は、実施形態のオゾン発生装置におけるオゾン発生原理説明図である。
上述したように、収納容器１２内には、円筒状の誘電体電極１７が配置されている。この誘電体電極１７の外周面に対向して、突起３１により所定の放電ギャップ長ｄが保たれた状態で円筒状の金属電極１８が配置されている。
【００２２】
ここで、誘電体電極の詳細構成について説明する。
誘電体電極１７は、耐熱性及び耐電圧性を有する誘電体として、熱膨張係数の小さい石英ガラス等で形成された円筒状（試験管状）に形成された円筒状誘電体２５を備えている。円筒状誘電体２５の内周面には、導電電極（高電位側電極）としての電極皮膜層２６が形成されている。この電極皮膜層２６には、ヒューズ１６を介して高圧電源１４に接続された高圧給電端子２７が接続されている。
【００２３】
上記構成において、円筒状誘電体２５は、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、高ケイ酸ガラス、アルミのケイ酸ガラス、セラミックスなどにより形成する。
また電極皮膜層２６は、金、銀、銅、ステンレス、クロム、錫、亜鉛、ニッケルカーボンあるいはアルミニウムをスパッタリング、溶射、蒸着、無電解メッキ、電解メッキ、塗料塗布などにより形成される。
【００２４】
上記構成において、放電ギャップ長ｄの距離に相当する放電ギャップ長ｄは、従来の一般的なオゾン発生装置の放電ギャップ長である０．６ｍｍよりも短い０．３ｍｍ〜０．５ｍｍに設定されている。
【００２５】
次に流量調整部材３１−１、３１−２の機能について説明する。
まず、流量調整部材３１−１、３１−２の機能について説明するに先立ち、従来の問題点について説明する。
【００２６】
図３は、電極ユニットが２本の場合のオゾン発生装置の説明図である。
オゾン発生装置１０は、電極ユニットＥＵ０と、電極ユニットＥＵ１と、を備えている。
電極ユニットＥＵ０及び電極ユニットＥＵ１は、上述した電極ユニットＥＵと同様に、誘電体電極１７と、金属電極１８と、を備えている。
【００２７】
ここで、電極ユニットＥＵ０は、理想的な二重管として作成された電極ユニットであり、誘電体電極１７及び金属電極１８のいずれも直管で、誘電体電極１７の中心軸ＣＸ１７及び金属電極１８の中心軸ＣＸ１８が一致している場合のものである。より具体的には、いずれの位置で測定しても放電ギャップ長ｄ＝０．４ｍｍとなっているものとする。
【００２８】
一方、電極ユニットＥＵ１は、実際に二重管として作成され得る電極ユニットであり、誘電体電極１７及び金属電極１８のいずれも直管であるが、誘電体電極１７の中心軸ＣＸ１７及び金属電極１８の中心軸ＣＸ１８が一致しておらず、平行である場合のものである。より具体的には、誘電体電極１７が金属電極１８に対して、０．２ｍｍ偏心し、もっとも長い放電ギャップ長ｄ＝０．６ｍｍであり、もっとも短い放電ギャップ長ｄ＝０．２ｍｍとなっているものとする。
【００２９】
ここで、発明者らは、上述した電極ユニットＥＵ０及び電極ユニットＥＵ１のオゾン発生能力を検討するに際し、オゾン発生シミュレータを用いた。
【００３０】
図４は、オゾン発生シミュレータに用いる解析モデルの一例の説明図である。
解析モデルＭＤＬは、誘電体電極１７と、金属電極１８との間の放電ギャップを、微少なオゾン発生器（オゾナイザ）として、断面長方形状で長さＬｉの複数の直方体領域ＭＯＺに分割して表す。
【００３１】
そして、それぞれの直方体領域ＭＯＺにおいて、以下の（１）〜（３）を計算する。
（１）放電ギャップ、圧力こう配から求まる流量
（２）放電ギャップ、印加電圧、駆動周波数から求まる電力密度
（３）原料ガス（今回は空気である）に印加される比エネルギー
【００３２】
次に、オゾン濃度成長曲線を用いてオゾン濃度Ｃｏｚｏｎｅを求める。
そして、複数の直方体量域について得られるオゾンの発生量の総和を計算することで、オゾン発生量、収率を見積る。
【００３３】
図５は、オゾン発生シミュレータの計算方法の説明図である。
まず、電極ユニットＥＵ内の流れシミュレーションを行い（ステップＳ１）、流速計算式及び圧力差ｄＰ／ｄｘを導出する。
さらに、ギャップ測定器ＧＭＤにより放電ギャップｈｉを測定し（ステップＳ２）、流速計算式及び圧力勾配に相当する圧力差ｄＰ／ｄｘに基づいて流速ｖ［ｍ／ｓ］を算出し（ステップＳ３）、流量Ｑ［Ｎｍ３／ｓ］を求める（ステップＳ４）。
【００３４】
一方、測定した放電ギャップｈｉ、印加電圧及び周波数から電力密度［ｋＷ／ｍ２］を求め（ステップＳ５）、流速ｖと電力密度に基づいて原料ガスに印加される比エネルギーを求める（ステップＳ６）。
【００３５】
続いて、求めた比エネルギーの値を別途求めたオゾン濃度成長曲線の実験データを参照することでオゾン濃度Ｃｏｚｏｎｅ［ｇ／Ｎｍ３］を求める（ステップＳ７）。
そして、求めた流量及びオゾン濃度からオゾン発生量［ｇ／ｓ］を求める（ステップＳ８）。
続いて、電力密度及びオゾン発生量からオゾン発生効率［ｇ／ｋＷｈ］を求める（ステップＳ９）。
【００３６】
まず、上述した手順に従って、まず、電極ユニットが２本のオゾン発生装置において、両電極ユニットとも、上述した電極ユニットＥＵ０で構成されている場合について考察する。
【００３７】
図６は、偏心していない２本の電極ユニットを備えたオゾン発生装置におけるオゾン発生効率の算出結果の説明図である。
両電極ユニットが電極ユニットＥＵ０で構成されている場合には、図６に示すように、一方の電極ユニットＥＵ０の流量は１６．０ｓｌｍ、オゾン濃度４０．０ｇ／Ｎｍ３、オゾン発生効率６７．５ｇ／ｋＷｈとなり、２本合計では、３２．０ｓｌｍ、オゾン濃度４０．０ｇ／Ｎｍ３、オゾン発生効率６７．５ｇ／ｋＷｈとなる。
【００３８】
図７は、偏心していない１本の電極ユニットと偏心している１本の電極ユニットとを備えたオゾン発生装置におけるオゾン発生効率の算出結果の説明図である。
２本の電極ユニットのうち、一方の電極ユニットが電極ユニットＥＵ０で構成され、他方の電極ユニットが電極ユニットＥＵ１で構成されている場合には、２本の電極ユニットＥＵ０、ＥＵ１は、電源に対して、並列接続されているため、印加電圧振幅と周波数は同じである。
【００３９】
しかしながら、放電ギャップの分布が異なるため（ただし、平均値は０．４ｍｍである）、電力密度の平均値が若干異なっている。
そして、原料ガスの投入流量Ｑｎが大きく異なる。
【００４０】
すなわち、図７に示すように、電極ユニットＥＵ０では、流量＝１６．０ｓｌｍに対し、電極ユニットＥＵ１では、流量＝２２．０ｓｌｍに増加している。
電極ユニットＥＵ１において、誘電体電極１７が金属電極１８に対して偏心しても流路断面積は電極ユニットＥＵ０の場合と比較して、変化しないが、投入流量Ｑｎが大きく変化していることがわかる。
【００４１】
そこで、流路断面積が同じで、投入流量Ｑｎが大きく変化している点に着目すると、誘電体電極１７が金属電極１８に対して偏心している電極ユニットＥＵ１においては、投入流量Ｑｎが増加した分、オゾン濃度Ｃｏｚｏｎｅが低下してしまったということがわかる。
【００４２】
すなわち、図７の例の場合には、オゾン濃度Ｃｏｚｏｎｅ＝２６．８ｇ／Ｎｍ３まで低下してしまっているのである。
【００４３】
このように、誘電体電極１７が金属電極１８に対して偏心した電極ユニットＥＵ１において生成されるオゾン量と、誘電体電極１７が金属電極１８に対して偏心していない電極ユニットＥＵ０において生成されるオゾン量と、を合わせたオゾン発生装置の実効的に発生したオゾンガスのオゾン濃度Ｃｏｚｏｎｅ＝３２．３ｇ／Ｎｍ３に低下し、オゾン発生効率も６６．２ｇ／ｋＷｈに低下する。
【００４４】
続いて、オゾン濃度とオゾン発生効率の関係を述べる。
図８は、電極ユニット１本あたりの流量と、オゾン発生効率との関係を説明するための図である。
図８に示すように、オゾン濃度が低いときは、オゾン発生効率は高い。一方オゾン濃度が高いときは、オゾン発生効率は低い。原料ガスに放電によりエネルギーを与えると酸素がオゾンに変化するが、オゾンが酸素に戻る変化もある。オゾン濃度が高い場合、ガス温度は高くなっている。オゾンが酸素に戻る量は、ガス温度が高いほど多いので、オゾン濃度が高い場合、沢山のオゾンが酸素に戻ることになり、この結果、オゾン発生効率が低くなる。
また、誘電体電極１７が金属電極１８に対して、偏心している場合は、もともとオゾン発生効率が低い。
【００４５】
図９は、原料ガスの流量とオゾン濃度の関係説明図である。
図９に示すように、一つの電極ユニットにおいては、原料ガスの流量（投入流量Ｑｎ）を操作することで所望のオゾン濃度が得られることがわかる。
【００４６】
図１０は、原料ガス流量とオゾン発生効率の関係説明図である。
図１０に示すように、原料ガスの流量（投入流量Ｑｎ）を変化させることで、オゾン発生効率が変化することがわかる。
【００４７】
この場合において、図９に示したように、誘電体電極１７が金属電極１８に対して偏心した場合には、誘電体電極１７が金属電極１８に対して偏心していない場合と比較してオゾン濃度が低下してしまうことが問題であり、オゾン濃度をあらかじめ定めた装置定格（本実施形態では、４０ｇ／Ｎｍ３）に戻さなければならない。
【００４８】
オゾン濃度をあらかじめ定めた装置定格に戻す方法としては、電力密度を上げる方法と原料ガスの流量（投入流量Ｑｎ）を低下させる方法と、が考えられるが、ここでは流量を低下させる方法について検討する。
【００４９】
図１１は、原料ガスの流量を低下させた場合における偏心していない１本の電極ユニットと偏心している１本の電極ユニットとを備えたオゾン発生装置におけるオゾン発生効率の算出結果の説明図である。
【００５０】
図１１に示すように、差圧（圧力損失Ｐａ）を２．５２ｋＰａに下げることで、偏心のない電極ユニットＥＵ０の流量を１１．８ｓｌｍに下げてオゾン濃度を４９．３ｇ／Ｎｍ３に上げた。
【００５１】
一方、偏心のある電極ユニットＥＵ１については、流量１６．２ｓｌｍ、オゾン濃度Ｃｏｚｏｎｅ＝３３．２ｇ／Ｎｍ３となる。
したがって、両者を合わせたオゾン濃度は４０ｇ／Ｎｍ３となる。しかし両者を合わせたオゾン発生効率は６０．３ｇ／ｋＷｈとなってしまう。
オゾン発生効率が低下する理由は、電極ユニットＥＵ０では、オゾン濃度が上昇して効率が低下したためと、電極ユニットＥＵ１では、偏心によりもともと効率が低いためである。
【００５２】
ところで、２本の電極ユニットＥＵ０、ＥＵ１は、流れに関しても並列接続である。つまり、両者の差圧は常に等しいこととなる。
したがって、偏心している電極ユニットである電極ユニットＥＵ１の流量を独立に操作することはできない。
【００５３】
図１２は、電極ユニットの偏心量と原料ガス流量との関係の説明図である。
図１３は、電極ユニットの偏心量と原料ガス流量との関係を計算する場合の計算条件説明図である。
【００５４】
図１３に示す条件にしたがって、電極ユニットの偏心量と原料ガス流量との関係を計算すると、図１２に示すように、偏心側である電極ユニットＥＵ１側に原料ガスが沢山流れすぎて、偏心側である電極ユニットＥＵ１側のオゾン濃度が低下し、オゾン発生装置が出力するオゾン濃度が、装置定格値である４０ｇ／Ｎｍ３を下回ったことが問題となる。
【００５５】
一方、図８に示した問題は、全体流量を下げることで、装置が出力するオゾン濃度を仕様値である４０ｇ／Ｎｍ３としたが、同心側である電極ユニットＥＵ０の流量を下げてオゾン濃度を上げたために、オゾン発生効率が低下したことである。
【００５６】
上記検討内容から導き出せることは、偏心側である電極ユニットＥＵ１側の流量を何らかの手段で独立に調整できれば、オゾン発生装置１０全体の性能を上げることができるということである。
すなわち、偏心側である電極ユニットＥＵ１側の流量を下げることで、偏心側である電極ユニットＥＵ１側が生成するオゾン濃度を上昇させることができるのである。
【００５７】
この結果、もともとオゾン発生効率の低い電極ユニットＥＵ１側の流量を下げて運転できる。一方、同心側はオゾン濃度を若干上げるだけで済むため、オゾン発生効率の低下は少ない。
【００５８】
次に、偏心側である電極ユニットＥＵ１の流量を下げる方法を述べる。
すなわち、図１に示したように、偏心している電極ユニットＥＵの金属電極１８内に流量調整部材３１−１、３１−２を挿入し、偏心している電極ユニットＥＵの流量を下げることができる。
【００５９】
図１４は、ガス流れの等価回路を説明する図である。
流量調整部材３１−１、３１−２の流体抵抗Ｒ３を適切な値とすることで、Ｑ１とＱ２の比を所望の値とできる。
総流量Ｑ＝Ｑ１＋Ｑ２を所望の値にするときは、差圧ΔＰを変化させる。
【００６０】
２本の電極ユニットの合計のオゾン濃度を４０ｇ／Ｎｍ３に固定し、偏心側と同心側の流量を変化させて、２本の放電管が出す合計のオゾン発生効率をシミュレートした。
【００６１】
図１５は、流量比ＦＲ（＝偏心側流量／同心側流量）を変えたときの、電極ユニット１本あたりの流量とオゾン濃度との関係を説明する図である。
従来例では、流量比ＦＲは偏心量によって決定されるため、ある値に固定される。今回の場合は、流量比ＦＲ＝１．３７５であるが、本実施形態では、流量比を任意の値にすることができる。
【００６２】
図１６は、流量比ＦＲを変えたときの、２本の電極ユニットの合計のオゾン発生効率を説明する図である。
従来例において流量比は、流路抵抗により定まる値であるので、一つの値しか持つことはできず流量比ＦＲ＝１．３７５であった。この結果、オゾン発生効率は６０．３０ｇ／ｋＷｈに留まった。
【００６３】
一方、本実施形態によれば、流量比を任意に変えることができるので、オゾン発生効率がより高い流量比ＦＲ（好ましくはオゾン発生効率が最高となる流量比ＦＲ）でオゾン発生装置を運転できることになる。具体的には、流量比ＦＲ＝０．９７３に設定すれば、効率は６０．９５ｇ／ｋＷｈとなり、約１．０７％効率を向上できる。
【００６４】
ところで、実際のオゾン発生装置は多数の電極ユニットＥＵを有しており、それぞれの電極ユニットは、製造誤差等に起因して異なる偏心量を持っている。このため、流量比ＦＲを個別に決定することは困難であった。
【００６５】
そこで、原料ガスの流量の基準原料ガス流量に対する流量比ＦＲ＝１となるようにする。なお、ここでいう流量比ＦＲ＝１は数学的に厳密な意味ではなく、オゾン発生効率的にみて、ほぼ１とみなせる範囲も含むものとし、より現実的には、全ての電極ユニットにおける原料ガスの流量が基準原料ガス流量に対して、所定のガス流量範囲内（例えば、流量比ＦＲ＝０．９５以上）に収まるようにされていてもよい。
【００６６】
ここで、基準原料ガス流量としては、電極ユニットＥＵのシミュレーション結果に基づく理想的な原料ガス流量に基づいて設定したり、複数の電極ユニットＥＵのうち、もっとも流量の大きな電極ユニットに対応する流量に基づいて設定したりすればよい。
【００６７】
そして、流量比ＦＲ＝１にした場合には、効率はほとんど低下しない。つまり、流量比ＦＲ＝１でよいことになる。
すなわち、基準原料ガス流量に基づいて、流量調整部材３１−１、３１−２の流体抵抗値を、それぞれの電極ユニットＥＵを流れ出るガスの流量がすべて等しくなるように調整すれば、オゾン発生効率を最大限に引き出すことができるのである。
【００６８】
ここで、流量調整部材３１−１、３３−２を入れることでガスを流すために要する動力が増加し、この結果、総合的なオゾン発生効率が低下する懸念がある。この点について検討する。
【００６９】
図１７は、流量比を変えたときのオゾンを生成するための動力、ガスを流すために要する動力、両者の和（必要電力合計）を説明する図である。
ガスを流す電力（右目盛）に注目する。
【００７０】
従来例では流量調整部材が設けられていないため、ガスを流す電力が最も低く１．１７７Ｗである。
これに対し、本実施形態では、流量調整部材３１−１、３１−２を入れるため、ガスを流す電力は上昇し、流量比ＦＲ＝１のとき１．４２７Ｗに上昇する。従って、ガスを流す電力の増加量は、
１．４２７−１．１７７＝０．２５０Ｗ
である。
【００７１】
一方、オゾン生成電力（左目盛）は、どの流量比ＦＲであっても、１１１４．６Ｗと一定である。
従って、流量調整部材３１−１、３１−２を入れる前と比較して電力の増加率は、
０．２５０／１１１４．６×１００＝０．０２２［％］
となる。
すなわち、オゾン生成電力は、ガスを流す電力の５００倍であり、ガスを流す電力はほとんど無視できる。
【００７２】
図１８は、原料ガスを流す動力を考慮したオゾン発生効率を示す図である。
図１８に示すように、原料ガスを流す動力を考慮した場合のオゾン発生効率は、原料ガスを流す動力を考慮しない場合と比較して、原料ガスを流す動力が非常に小さいため、考慮しない場合とその効果はほとんど変わらない。
【００７３】
すなわち、流量調整部材３１−１、３１−２を設けることにより総合的なオゾン発生効率はほとんど低下しないため、流量調整部材３１−１、３１−２の流路抵抗値（流体抵抗値）をそれぞれの電極ユニットＥＵを流れ出るガスの流量がすべて等しくなるように調整すれば、オゾン発生効率を最大限に引き出すことができるという結論は変わらない。
【００７４】
換言すれば、図１に示したように、複数の電極ユニットの少なくとも一部の電極ユニットＥＵに流量調整部材３１−１、３１−２を設けることにより、対応する電極ユニットＥＵにおける原料ガスの流量の基準原料ガス流量に対する流量比が１となるようにすることで、オゾン発生効率を最大限に引き出すことができる。
【００７５】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７６】
１０    オゾン発生装置
１１    オゾン発生装置本体
１２    収納容器
１３    高圧碍子
１４    高圧電源
１５    接続板
１６    ヒューズ
１７    誘電体電極
１８    金属電極
１８Ａ  金属電極集合体
１９    冷却水流路
２１    冷却水入口
２２    冷却水出口
２３    ガス入口
２４    ガス出口
２５    円筒状誘電体
２６    電極皮膜層
２７    高圧給電端子
３１    突起
３１−１、３１−２  流量調整部材
ｄ      放電ギャップ長
ＥＵ、ＥＵ０、ＥＵ１    電極ユニット
【図１】
2014177373.tif 000003
【図２】
2014177373.tif 000004
【図３】
2014177373.tif 000005
【図４】
2014177373.tif 000006
【図５】
2014177373.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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