(57)【要約】【課題】  オゾン発生効率を向上させることができるオゾン発生装置を提供する。【解決手段】  オゾン発生装置は、酸素をオゾンにするために光を放射する柱状のランプと、ランプを収容し、酸素を含む気体が内部を流通する筒状の本体と、を備え、ランプは、軸線が本体の軸線と傾斜して交差するように、配置される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素をオゾンにするために光を放射する柱状のランプと、
前記ランプを収容し、酸素を含む気体が内部を流通する筒状の本体と、を備え、
前記ランプは、軸線が前記本体の軸線と傾斜して交差するように、配置される、オゾン発生装置。
【請求項２】
前記本体は、矩形状の内空間を有するために、互いに平行に配置されて対面する第１及び第２内平面と、互いに平行に配置されて対面する第３及び第４内平面と、を備え、
前記ランプは、軸線が第１〜第４内平面とそれぞれ傾斜して交差するように、配置される、請求項１に記載のオゾン発生装置。
【請求項３】
前記ランプは、複数備えられると共に、前記本体の軸線と直交する方向に並列される、請求項１又は２に記載のオゾン発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オゾンを発生させるオゾン発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、オゾン発生装置として、光を放射する柱状のランプと、ランプを収容する本体とを備えるオゾン発生装置が、知られている（例えば、特許文献１）。斯かるオゾン発生装置によれば、本体の内部を流通する酸素が、ランプから放射される光により、オゾンになる。そして、オゾン発生装置においては、高いオゾン発生効率であることが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３７６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、課題は、オゾン発生効率を向上させることができるオゾン発生装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
オゾン発生装置は、酸素をオゾンにするために光を放射する柱状のランプと、前記ランプを収容し、酸素を含む気体が内部を流通する筒状の本体と、を備え、前記ランプは、軸線が前記本体の軸線と傾斜して交差するように、配置される。
【０００６】
また、オゾン発生装置においては、前記本体は、矩形状の内空間を有するために、互いに平行に配置されて対面する第１及び第２内平面と、互いに平行に配置されて対面する第３及び第４内平面と、を備え、前記ランプは、軸線が第１〜第４内平面とそれぞれ傾斜して交差するように、配置される、という構成でもよい。
【０００７】
また、オゾン発生装置においては、前記ランプは、複数備えられると共に、前記本体の軸線と直交する方向に並列される、という構成でもよい。
【発明の効果】
【０００８】
以上の如く、オゾン発生装置は、オゾン発生効率を向上させることができる、という優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態に係るオゾン発生装置の全体概要図である。
【図２】同実施形態に係るオゾン発生装置の要部概要図である。
【図３】同実施形態に係るオゾン発生装置の要部概要図である。
【図４】比較例に係るオゾン発生装置の要部概要図である。
【図５】同比較例に係るオゾン発生装置の要部概要図である。
【図６】同比較例に係るオゾン発生装置の気体の流れを説明する要部図である。
【図７】同比較例に係るオゾン発生装置の気体の流れを説明する要部図である。
【図８】図２及び図３に係るオゾン発生装置の気体の流れを説明する要部図である。
【図９】図２及び図３に係るオゾン発生装置の気体の流れを説明する要部図である。
【図１０】他の実施形態に係るオゾン発生装置の要部概要図である。
【図１１】同実施形態に係るオゾン発生装置の要部概要図である。
【図１２】さらに他の実施形態に係るオゾン発生装置の要部概要図である。
【図１３】さらに他の実施形態に係るオゾン発生装置の要部概要図である。
【図１４】ランプ軸線と本体軸線との交差角度と、オゾン濃度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、オゾン発生装置における一実施形態について、図１〜図９を参照しながら説明する。なお、各図（図１０〜図１３も同様）において、図面の寸法比と実際の寸法比とは、必ずしも一致しておらず、また、各図面の間での寸法比も、必ずしも一致していない。
【００１１】
図１に示すように、本実施形態に係るオゾン発生装置１は、酸素をオゾンにするために光を放射する柱状のランプ２と、ランプ２を収容し、酸素を含む気体が内部を流通する筒状の本体３とを備えている。オゾン発生装置１は、本体３の内部に気体を導入する導入部５と、本体３の内部から気体を導出する導出部６と、ランプ２に電力を供給する電源７とを備えている。なお、図１（図２以降も同様）において、矢印二点鎖線は、気体の流れ方向を示している。
【００１２】
導入部５は、気体が内部を流通する筒状の導入路５ａと、導入路５ａの内部に気体を供給するファン５ｂと備えており、導出部６は、気体が内部を流通する筒状の導出路６ａを備えている。そして、気体（例えば、空気）は、オゾン発生装置１の内部を、導入路５ａ、本体３、導出路６ａの順に流通している。
【００１３】
本実施形態においては、導入路５ａ及び導出路６ａは、気体の流れる方向が変わるように形成されている。具体的には、導入路５ａは、気体の流れる方向が第２方向Ｄ２から第１方向Ｄ１に変わるように形成されており、導出路６ａは、気体の流れる方向が第１方向Ｄ１から第２方向Ｄ２に変わるように形成されている。
【００１４】
図２及び図３に示すように、ランプ２は、酸素をオゾン化するために、例えば、紫外光（例えば、波長が２００ｎｍ以下の光であって、例えば、１７２ｎｍの光）を放射している。そして、ランプ２は、軸線（以下、「ランプ軸線」ともいう）２ａから放射状に光を放射している。例えば、ランプ２は、エキシマランプや水銀ランプである。なお、図２及び図３（図４以降も同様）のランプ２については、発光部（例えば、ガラス管）が図示されており、端子等は省略されている。
【００１５】
本体３は、気体が内部に入るための入口部３１と、気体が内部から出るための出口部３２とを備えている。そして、本体３は、互いに平行に配置されて対面する第１及び第２内平面３３，３４と、互いに平行に配置されて対面する第３及び第４内平面３５，３６とを備えている。具体的には、本体３は、四角筒状に形成されている。
【００１６】
これにより、本体３は、入口部３１から出口部３２に亘って断面形状が同じ内空間となるように、形成されている。具体的には、本体３は、入口部３１から出口部３２に亘って、軸線３ａと直交する断面が矩形状である内空間を有している。したがって、気体は、入口部３１と出口部３２とが対面する方向、即ち、本体３の軸線（以下、「本体軸線」ともいう）３ａと平行な方向に、本体３の内部を流通する。
【００１７】
ところで、図２に示すように、ランプ軸線２ａは、本体軸線３ａと傾斜して交差している。換言すると、ランプ軸線２ａは、本体軸線３ａと直交する（仮想）面に対して、傾斜して交差している。これにより、ランプ軸線２ａは、本体３の内部を流通する気体の流れ方向と、傾斜して交差している。
【００１８】
ランプ軸線２ａと本体軸線３ａとの交差角度θ１は、１５°〜７５°であることが好ましい。なお、当該交差角度θ１は、３０°以上であることがより好ましく、そして、４０°以上であることがさらに好ましい。また、当該交差角度θ１は、６０°以下であることがより好ましく、そして、５０°以下であることがさらに好ましい。本実施形態においては、当該交差角度θ１は、４５°としている。
【００１９】
また、図３に示すように、ランプ軸線２ａは、第１〜第４内平面３３〜３６と、それぞれ傾斜して交差している。本実施形態においては、本体軸線３ａの方向（第１方向）Ｄ１から見た場合に、ランプ軸線２ａと第１及び第２内平面３３，３４との交差角度θ２は、８０°である。
【００２０】
これにより、ランプ軸線２ａと本体軸線３ａとの交差角度θ１が同じ構成であって、且つ、本体軸線３ａの方向（第１方向）Ｄ１から見た場合に、ランプ軸線２ａと第１及び第２内平面３３，３４との交差角度θ２が９０°である構成（即ち、ランプ軸線２ａが第３及び第４内平面３５，３６とそれぞれ平行である構成）と比較して、有利な点が存在する。
【００２１】
例えば、ランプ２のサイズ（発光部の長さや外径）と本体３の内空間のサイズ（具体的には、図における第２方向Ｄ２や第３方向Ｄ３の内幅寸法）が同じである場合には、ランプ２の発光部の外表面と本体３の内平面３３〜３６との離間距離を大きくすることができる。したがって、例えば、気体が本体３の内部を円滑に流通することができる。
【００２２】
また、例えば、ランプ２のサイズ（発光部の長さや外径）が同じであり、且つ、ランプ２の発光部の外表面と本体３の内平面３３〜３６との離間距離が同じである場合には、本体３の内空間のサイズ（具体的には、図における第２方向Ｄ２や第３方向Ｄ３の内幅寸法）を小さくすることができる。したがって、例えば、本体３を小型化することができる。
【００２３】
本実施形態に係るオゾン発生装置１の構成については以上の通りであり、次に、本実施形態に係るオゾン発生装置１の作用について、図４〜図９を参照しながら説明する。
【００２４】
まず、比較例について、図４〜図７を参照しながら説明する。
【００２５】
図４に示すように、比較例においては、ランプ軸線２ａと本体軸線３ａとの交差角度θ１は、９０°である。これにより、ランプ軸線２ａは、本体３の内部を流通する気体の流れ方向と、直交している。また、図５に示すように、比較例においては、ランプ軸線２ａは、第３及び第４内平面３５，３６と平行である（本体軸線３ａの方向Ｄ１から見た場合に、ランプ軸線２ａと第１及び第２内平面３３，３４との交差角度θ２は９０°である）。
【００２６】
図６に示すように、気体の流れ方向で切断したランプ２の断面形状は、真円形状である。そして、ランプ軸線２ａが気体の流れ方向と直交しているため、ランプ２の下流側（図６においては、左側）の領域（以下、「気体滞留領域」ともいう）Ａ１に、気体が滞留する。また、図７に示すように、気体滞留領域Ａ１は、気体の流れ方向と直交している。
【００２７】
したがって、ランプ２の下流側、即ち、ランプ２の出口部３２側の領域Ａ１に、気体の流れ方向と直交する方向に沿って、気体が滞留する。これにより、例えば、気体滞留領域Ａ１の気体に対して、ランプ２が過度に光を照射したり、また、例えば、気体滞留領域Ａ１の気体の温度が上昇することで、気体滞留領域Ａ１の気体に含まれるオゾンが熱分解したりする。その結果、オゾンの発生効率（エネルギーに対するオゾン発生率）が低下する。
【００２８】
次に、図２及び図３に係る実施例について、図８及び図９を参照しながら説明する。
【００２９】
ランプ軸線２ａが気体の流れ方向に対して傾斜しているため、図８に示すように、気体の流れ方向で切断したランプ２の断面形状は、気体の流れ方向に長径を有する楕円形状である。したがって、比較例と比較して、ランプ２の下流側（図８においては、左側）において、ランプ２の断面形状の曲線が急である（即ち、曲率半径が小さくなっている）。これにより、ランプ２の下流側（図８においては、左側）の領域Ａ２に、気体が滞留するものの、当該気体滞留領域Ａ２は、比較例の気体滞留領域Ａ１よりも小さくなっている。
【００３０】
しかも、図９に示すように、気体滞留領域Ａ２は、気体の流れ方向に対して傾斜している。したがって、図９の破線矢印で示すように、気体滞留領域Ａ２の気体は、近くを流れる気体に、下流側に向けて導かれる。これにより、気体がランプ２の下流側で滞留することを抑制することができるため、オゾン発生効率を向上させることができる。
【００３１】
以上より、本実施形態に係るオゾン発生装置１は、酸素をオゾンにするために光を放射する柱状のランプ２と、前記ランプ２を収容し、酸素を含む気体が内部を流通する筒状の本体３と、を備え、前記ランプ２は、軸線２ａが前記本体３の軸線３ａと傾斜して交差するように、配置される。
【００３２】
斯かる構成によれば、柱状のランプ２の軸線２ａは、筒状の本体３の軸線３ａと、傾斜して交差している。これにより、本体３の内部を流通する気体がランプ２の下流側で滞留することを、抑制することができるため、オゾン発生効率を向上させることができる。
【００３３】
また、本実施形態に係るオゾン発生装置１においては、前記本体３は、矩形状の内空間を有するために、互いに平行に配置されて対面する第１及び第２内平面３３，３４と、互いに平行に配置されて対面する第３及び第４内平面３５，３６と、を備え、前記ランプ２は、軸線２ａが第１〜第４内平面３３〜３６とそれぞれ傾斜して交差するように、配置される、という構成でもよい。
【００３４】
斯かる構成によれば、本体３は、互いに平行に配置されて対面する第１及び第２内平面３３，３４と、互いに平行に配置されて対面する第３及び第４内平面３５，３６とを備えているため、矩形状の内空間を有している。それに対して、ランプ２の軸線２ａは、第１〜第４内平面３３〜３６とそれぞれ傾斜して交差している。したがって、例えば、気体が本体３の内部を円滑に流通することができたり、また、例えば、本体３の内空間のサイズ（例えば、図における第２方向Ｄ２や第３方向Ｄ３の内幅寸法）を小さくすることができたりする。
【００３５】
なお、オゾン発生装置は、上記した実施形態の構成に限定されるものではなく、また、上記した作用効果に限定されるものではない。また、オゾン発生装置は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、下記する各種の変更例に係る構成や方法等を任意に一つ又は複数選択して、上記した実施形態に係る構成や方法等に採用してもよいことは勿論である。
【００３６】
上記実施形態に係るオゾン発生装置１においては、ランプ軸線２ａは、第１〜第４内平面３３〜３６と、それぞれ傾斜して交差している、という構成である。しかしながら、オゾン発生装置１は、斯かる構成に限られない。例えば、ランプ軸線２ａは、第３及び第４内平面３５，３６とそれぞれ平行である、という構成でもよい。
【００３７】
また、上記実施形態に係るオゾン発生装置１においては、ランプ２は、一つ備えられている、という構成である。しかしながら、オゾン発生装置１は、斯かる構成に限られない。例えば、図１０及び図１１に示すように、ランプ２は、複数備えられている、という構成でもよい。
【００３８】
図１０及び図１１に係るランプ２は、本体３の軸線３ａと直交する方向に並列されている、という構成である。本構成によれば、複数のランプ２が、本体３の軸線３ａと直交する方向に並列されているため、所定のランプ２から照射された光により、酸素からオゾンに変化した気体に向けて、別のランプ２が再び光を照射することを抑制することができる。これにより、オゾン発生効率をさらに向上させることができる。
【００３９】
図１０及び図１１に係る複数のランプ２，２は、軸線２ａ，２ａ同士が平行となるように、配置されている。なお、例えば、複数のランプ２，２は、軸線２ａ，２ａ同士が交差するように、配置されている、という構成でもよい。また、ランプ２が複数備えられている構成において、例えば、ランプ２は、本体３の軸線３ａと平行な方向に沿って並列されている、という構成でもよい。
【００４０】
また、上記実施形態に係るオゾン発生装置１においては、ファン５ｂは、導入部５に備えられている、という構成である。しかしながら、オゾン発生装置１は、斯かる構成に限られない。例えば、図１２に示すように、ファン６ｂは、導出部６に備えられている、という構成でもよい。また、例えば、ファン５ｂ，６ｂは、導入部５と導出部６との両方に備えられている、という構成でもよい。
【００４１】
また、上記実施形態に係るオゾン発生装置１においては、導入路５ａ及び導出路６ａは、気体の流れる方向が変わるように形成されている、という構成である。しかしながら、オゾン発生装置１は、斯かる構成に限られない。例えば、図１３に示すように、導入路５ａ及び導出路６ａは、気体の流れる方向が本体３の軸線３ａと平行な方向に沿って一定となるように、形成されている、という構成でもよい。
【００４２】
図１３においては、導入路５ａは、本体３の入口部３１側（下流側）に向けて内空間が大きくなるように、形成されており、導出路６ａは、本体３の出口部３２側（上流側）に向けて内空間が大きくなるように、形成されている。なお、本体３は、内空間が軸線３ａに亘って一定（完全に同じだけでなく、略同じ（±１０％の変動）も含む）となるように、形成されている。
【００４３】
また、上記実施形態に係るオゾン発生装置１においては、本体３は、四角筒状に形成されている、という構成である。しかしながら、オゾン発生装置１は、斯かる構成に限られない。例えば、本体３は、円筒状に形成されている、という構成でもよい。また、例えば、本体３は、三角筒状又は五角以上の角筒状に形成されている、という構成でもよい。
【実施例】
【００４４】
ここで、オゾン発生装置１の構成と効果を具体的に示すため、オゾン発生装置１の実施例とその比較例とについて、図１４を参照しながら、以下に説明する。
【００４５】
＜オゾン濃度＞
図２及び図３に係るオゾン発生装置１に対して、以下の条件の場合に、本体３の出口部３２におけるオゾン濃度をシミュレーションして求めた。
・ランプ２の発光部の長さ：１３０ｍｍ
・ランプ２の発光部の外径：１６ｍｍ
・ランプ２の発光部の表面における照度：４０．５ｍＷ／ｃｍ２
・ランプ２の発光部における表面温度：１３０℃
・本体３における、軸線３ａと直交する断面の内空間：１７５ｍｍ×６６ｍｍ
・本体３における、軸線３ａ方向の長さ：２００ｍｍ
・気体の種類：空気（窒素８０％、酸素２０％、温度２７℃、湿度０％）
・気体の本体３の入口部３１での速度：４３ｍｍ／秒
【００４６】
図１４において、線Ｘ１、点Ｙ１、及び点Ｙ２は、ランプ軸線２ａが第３及び第４内平面３５，３６と平行であり、且つ、ランプ軸線２ａと本体軸線３ａとの交差角度θ１を０°〜９０°で変化させた装置１のオゾン濃度である。点Ｙ１は、交差角度θ１が０°である比較例１に係るオゾン濃度であり、点Ｙ２は、交差角度θ１が９０°である比較例２に係るオゾン濃度であり、線Ｘ１は、交差角度θ１が０°より大きく９０°より小さい実施例１に係るオゾン濃度である。
【００４７】
図１４に示すように、交差角度θ１が０°よりも大きくなることで、実施例１に係るオゾン濃度Ｘ１が、比較例１に係るオゾン濃度Ｙ１よりも高くなっている。また、交差角度θ１が９０°よりも小さくなることで、実施例１に係るオゾン濃度Ｘ１が、比較例２に係るオゾン濃度Ｙ２よりも高くなっている。このように、ランプ２の軸線２ａが本体３の軸線３ａと傾斜して交差することで、オゾン濃度を高くすることができている。したがって、オゾン発生効率を向上させることができている。
【００４８】
また、図１４において、点Ｘ２は、本体軸線３ａの方向（第１方向）Ｄ１から見た場合に、ランプ軸線２ａと第１及び第２内平面３３，３４との交差角度θ２が８０°（図３参照）であり、且つ、ランプ軸線２ａと本体軸線３ａとの交差角度θ１が４５°である実施例２に係る装置１のオゾン濃度である。図１４に示すように、ランプ軸線２ａが第１〜第４内平面３３〜３６に対してそれぞれ傾斜することで、実施例２に係るオゾン濃度Ｘ２が、実施例１に係るオゾン濃度Ｘ１よりも高くなっている。
【００４９】
このように、実施例１及び実施例２のように、ランプ軸線２ａと本体軸線３ａとの交差角度θ１が同じ構成であって、且つ、ランプ２のサイズ（発光部の長さや外径）と本体３の内空間のサイズ（具体的には、図における第２方向Ｄ２や第３方向Ｄ３の内幅寸法）が同じ構成である場合には、ランプ軸線２ａが第１〜第４内平面３３〜３６に対してそれぞれ傾斜することで、ランプ２の発光部の外表面と本体３の内平面３３〜３６との離間距離を大きくすることができる。したがって、気体が本体３の内部を円滑に流通することができるため、オゾン発生効率を向上させることができている。
【符号の説明】
【００５０】
１…オゾン発生装置、２…ランプ、２ａ…ランプ軸線、３…本体、３ａ…本体軸線、５…導入部、５ａ…導入路、５ｂ…ファン、６…導出部、６ａ…導出路、６ｂ…ファン、７…電源、３１…入口部、３２…出口部、３３…第１内平面、３４…第２内平面、３５…第３内平面、３６…第４内平面、Ａ１…気体滞留領域、Ａ２…気体滞留領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【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】
2018090449.tif 000013
【図１２】
2018090449.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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