(57)【要約】【課題】オゾンの生成効率をより向上できるオゾナイザを提供すること。【解決手段】酸素を含有するガスｇが流れる流路２と、該流路２を挟んで互いに対向した一対の電極３とを備える。一対の電極３の対向方向から見たときに、個々の電極３の一部が互いに重なり合う放電部４と、互いに重なり合わない非放電部５とが形成されている。ガスの流れ方向（Ｘ方向）に隣り合う一対の非放電部５のうち、上流側に配された非放電部５のＸ方向長さＬnと、下流側に配された非放電部５のＸ方向長さＬn+1とは、下記式（１）を満たす。また、最下流に位置する非放電部５LのＸ方向長さＬLASTは、最上流に位置する非放電部５FのＸ方向長さＬ1よりも長い。Ｌn≦Ｌn+1      ・・・（１）【選択図】図１
2019055884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体バリア放電によってオゾンを発生するオゾナイザ（１）であって、
酸素を含有するガス（ｇ）が流れる流路（２）と、
該流路を挟み互いに対向した一対の電極（３）とを備え、
該一対の電極の対向方向（Ｚ）から見たときに、個々の該電極の一部同士が互いに重なり合う放電部（４）と、互いに重なり合わない非放電部（５）とが形成されており、
上記ガスの流れ方向（Ｘ）において、上記放電部と上記非放電部とがそれぞれ複数個、交互に配され、上記流れ方向に隣り合う一対の上記非放電部のうち、上流側に配された上記非放電部の上記流れ方向における長さＬnと、下流側に配された上記非放電部の上記流れ方向における長さＬn+1とは、下記式（１）を満たし、
上記流れ方向において最も下流に位置する上記非放電部の上記流れ方向の長さ（ＬLAST）は、最も上流に位置する上記非放電部の上記流れ方向の長さ（Ｌ1）よりも長い、オゾナイザ。
Ｌn≦Ｌn+1      ・・・（１）
【請求項２】
上記流れ方向における上記電極の少なくとも一部の区間において、上記非放電部の上記流れ方向の長さ（Ｌ）が、下流に向かうほど次第に増加するよう構成されている、請求項１に記載のオゾナイザ。
【請求項３】
個々の上記放電部の上記流れ方向における長さ（Ｄ）は、いずれの上記非放電部の上記流れ方向における長さよりも短い、請求項１又は２に記載のオゾナイザ。
【請求項４】
個々の上記電極は、線状に形成された複数の線状電極（３０）を備え、上記対向方向から見たときに、上記一対の電極にそれぞれ含まれる上記線状電極が格子状に交差し、該線状電極の交差点が上記放電部とされている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のオゾナイザ。
【請求項５】
上記一対の電極のうち少なくとも一方の上記電極の上記線状電極は、上記対向方向から見たとき、該対向方向と上記流れ方向との双方に直交する直交方向（Ｙ）における、一方側から他方側へ向かうほど、上記線状電極の接線（ＴL）の傾きが次第に大きくなる形状に形成されている、請求項４に記載のオゾナイザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体バリア放電によってオゾンを発生するオゾナイザに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、誘電体バリア放電によってオゾンを発生するオゾナイザが知られている（下記特許文献１参照）。このオゾナイザは、酸素を含むガスが流れる流路と、該流路を挟んで互いに対向した一対の電極とを備える。また、上記オゾナイザには、放電部と非放電部とが形成されている。放電部は、上記一対の電極の対向方向から見たときに、電極の一部同士が互いに重なり合い、これらの間に放電が発生する部位である。また、非放電部は、上記対向方向から見たときに、電極の一部同士が重なり合わず、放電が発生しない部位である。
【０００３】
上記オゾナイザでは、放電部において発生した放電を用いて、ガスに含まれる酸素をオゾンに変化させている。また、上記オゾナイザでは、複数の放電部を、ガスの流れ方向に一定の間隔をおいて形成してある。
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−４８７７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記オゾナイザは、オゾンの生成効率に向上の余地があった。すなわち、オゾンは、放電に再び曝されると分解することがある。上流において発生した直後のオゾンはあまり拡散していないため、上記流れ方向における放電部の間隔が狭くても、発生した直後のオゾンがすぐに下流側の放電部の放電に曝される可能性は低い。しかしながら、オゾンは、下流に進むに従って拡散する。上記オゾナイザでは、流れ方向における放電部の間隔が一定であるため、オゾンが下流に進んで拡散したとき、下流側の放電部において発生した放電に再び曝されやすくなる。そのため、オゾンが分解してしまい、オゾンの生成効率が低下する可能性が考えられる。
【０００６】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、オゾンの生成効率をより向上できるオゾナイザを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、誘電体バリア放電によってオゾンを発生するオゾナイザ（１）であって、
酸素を含有するガス（ｇ）が流れる流路（２）と、
該流路を挟み互いに対向した一対の電極（３）とを備え、
該一対の電極の対向方向（Ｚ）から見たときに、個々の該電極の一部同士が互いに重なり合う放電部（４）と、互いに重なり合わない非放電部（５）とが形成されており、
上記ガスの流れ方向（Ｘ）において、上記放電部と上記非放電部とがそれぞれ複数個、交互に配され、上記流れ方向に隣り合う一対の上記非放電部のうち、上流側に配された上記非放電部の上記流れ方向における長さＬnと、下流側に配された上記非放電部の上記流れ方向における長さＬn+1とは、下記式（１）を満たし、
上記流れ方向において最も下流に位置する上記非放電部の上記流れ方向の長さ（ＬLAST）は、最も上流に位置する上記非放電部の上記流れ方向の長さ（Ｌ1）よりも長い、オゾナイザにある。
Ｌn≦Ｌn+1      ・・・（１）
【発明の効果】
【０００８】
上記オゾナイザにおいては、流れ方向に隣り合う一対の上記非放電部の長さＬn，Ｌn+1が上記式（１）を満たす。また、最も下流に位置する非放電部の長さが、最も上流に位置する非放電部の長さよりも長くなっている。すなわち、上流側の非放電部の長さよりも、下流側の非放電部の長さの方が長くなるよう構成してある。
そのため、オゾンの生成効率を高めることができる。すなわち、上流側の放電部において発生した直後のオゾンは、あまり拡散していないため、流れ方向における非放電部の長さが短くても（すなわち放電の発生密度が高くても）、発生直後のオゾンは、下流側の放電に曝されにくい。また、上流において発生し下流に進んだオゾンは、次第に拡散するが、上記オゾナイザでは、下流側の非放電部の長さを長くしてある（すなわち放電の発生密度を低くしてある）ため、拡散したオゾンが再び放電に曝されにくくなる。そのため、拡散したオゾンが放電によって分解される可能性を低減でき、オゾンの生成効率を高めることができる。
【０００９】
以上のごとく、上記態様によれば、オゾンの生成効率をより向上できるオゾナイザを提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態１における、オゾナイザの平面図。
【図２】実施形態１における、オゾナイザの一部の分解斜視図。
【図３】実施形態１における、オゾナイザの要部拡大断面図。
【図４】実施形態１における、拡散したオゾンの濃度分布と、放電部との関係を表した概念図。
【図５】実施形態１における、オゾナイザの全体斜視図。
【図６】実施形態１における、オゾナイザの断面図。
【図７】実施形態１における、放電が発生する期間を説明するための図。
【図８】実施形態２における、オゾナイザの平面図。
【図９】実施形態３における、オゾナイザの平面図。
【図１０】実施形態４における、オゾナイザの要部拡大平面図。
【図１１】実施形態４における、オゾナイザの一部の分解斜視図。
【図１２】実施形態５における、オゾナイザの平面図。
【図１３】実施形態５における、第１電極および絶縁基板の平面図。
【図１４】実施形態５における、第２電極および絶縁基板の平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施形態１）
上記オゾナイザに係る実施形態について、図１〜図７を参照して説明する。本形態のオゾナイザ１は、誘電体バリア放電によってオゾンを発生する。図１〜図３に示すごとく、オゾナイザ１は、流路２と、一対の電極３（３a，３b）とを備える。流路２には、酸素を含有するガスｇが流れる。一対の電極３は、流路２を挟んで互いに対向している。個々の電極３は、線状に形成された線状電極３０を備える。
【００１２】
オゾナイザ１には、一対の電極３の対向方向（Ｚ方向）から見たときに、電極３の一部同士が互いに重なり合う放電部４と、互いに重なり合わない非放電部５とが形成されている。より詳しくは、放電部４は、Ｚ方向から見たときに、個々の電極３に形成された線状電極３０が互いに重なり合う部位である。この放電部４において、放電が発生する。また、非放電部５は、Ｚ方向から見たときに、個々の電極３に形成された線状電極３０が互いに重なり合わない部位である。
【００１３】
ガスｇの流れ方向（Ｘ方向）において、放電部４と非放電部５とがそれぞれ複数個、交互に配されている。Ｘ方向に隣り合う一対の非放電部５のうち、上流側に配された非放電部５のＸ方向における長さＬnと、下流側に配された非放電部５のＸ方向における長さＬn+1とは、下記式（１）を満たす。
Ｌn≦Ｌn+1      ・・・（１）
【００１４】
また、Ｘ方向において最も下流に位置する非放電部５（５L）のＸ方向長さＬLASTは、最も上流に位置する非放電部５FのＸ方向長さＬ1よりも長い。
【００１５】
本形態では、オゾナイザ１を車両に搭載している。そして、このオゾナイザ１によって生成したオゾンを車両の排管に導入し、排ガスを浄化している。より詳しくは、生成したオゾンを用いて、排ガス中のＮＯをＮＯ2に酸化し、このＮＯ2を、排ガスの下流に設けられたＬＮＴ（Lean NOx Trap）を用いて吸着し、排ガスから除去している。
【００１６】
図５、図６に示すごとく、本形態のオゾナイザ１は、複数の絶縁基板７を備える。これら複数の絶縁基板７の間に、ガスｇの流路２が形成されている。本形態では、ガスｇとして空気を用いている。図２、図３に示すごとく、絶縁基板７の表面に、電極３が形成されている。この電極３を、誘電体からなるバリア層６によって被覆してある。
【００１７】
また、図５、図６に示すごとく、本形態のオゾナイザ１は、絶縁基板７を収容するケース１０を備える。このケース１０に、電極３を交流電源（図示しない）に電気接続するための接続端子１１を設けてある。
【００１８】
図２に示すごとく、本形態では、流路２を挟んで互いに対向する一対の電極３（第１電極３a、及び第２電極３b）を、同一形状にしてある。個々の電極３は、Ｘ方向とＺ方向との双方に直交する直交方向（Ｙ方向）に延びる、複数本の線状電極３０を備える。第１電極３aの線状電極３０aと、第２電極３bの線状電極３０bとは、Ｚ方向において互いに対向している。図３に示すごとく、これら一対の線状電極３０a，３０bがＺ方向に対向配置されている部位が放電部４となっており、一対の線状電極３０a，３０bが対向配置されていない部位が非放電部５となっている。
【００１９】
本形態では図１〜図３に示すごとく、線状電極３０のＸ方向間隔が、ガスｇの上流から下流に向かうほど次第に広くなるようにしてある。すなわち本形態では、ガスｇの上流から下流に向かうほど、非放電部５のＸ方向長さＬが次第に長くなるよう構成してある。
【００２０】
図３に示すごとく、電極３a，３b間に交流電圧を加えると、線状電極３０a，３０ｂ間に放電Ｐが発生する。放電Ｐは柱状である。放電Ｐは、線状電極３０a，３０bの、Ｙ方向におけるいずれかの箇所で、不規則に発生する。また、放電Ｐは常時発生するのではなく、図７に示すごとく、交流電圧Ｖが放電開始値Ｖaを超えてから（時刻ｔa）、ピーク値Ｖbに達するまで（時刻ｔb）の間だけ、離散的に発生する。
【００２１】
図４に、最も上流の放電部４aにおいて発生したオゾンが、下流に移動するに従って拡散する様子を示す。図４では、最上流の放電部４aで発生した直後（すなわち、０秒後）のオゾンの濃度分布と、この放電部４aで発生したオゾンが、ｔ1、ｔ2、ｔ3、ｔ4秒経過した後の、濃度分布とをそれぞれ表している。最上流の放電部４aで発生したオゾンは、発生した瞬間は殆ど拡散しておらず、放電Ｐが生じた狭い領域内に存在している。時間が経過すると、ガスｇの流れに伴って、発生したオゾンは下流に移動する。また、オゾンは、発生してから時間が経過するほど、すなわち下流に移動するほど、拡散する。
【００２２】
なお、個々の放電部４においてオゾンが発生するが、図４では、２番目以降の放電部４b〜４eで発生したオゾンについては、図示を省略してある。
【００２３】
オゾンは、放電Ｐに再び曝されると分解する可能性がある。本発明では、非放電部５のＸ方向長さＬを、下流に進むほど長くすることにより、オゾンが下流側の放電Ｐに曝されて分解する不具合を抑制している。すなわち、最上流の放電部４aにおいて発生した直後のオゾンは、あまり拡散していない。そのため、上流側における非放電部５のＸ方向長さＬが短くても（すなわち、放電Ｐの発生密度が高くても）、発生直後のオゾンは放電Ｐに曝されにくい。また、下流に進むに従って、オゾンは拡散するが、下流では非放電部５のＸ方向長さＬを長くしてある（すなわち、放電Ｐの発生密度を低くしてある）ため、下流に進み拡散したオゾンが、放電Ｐに曝される確率は低くなる。そのため、オゾンの分解を抑制でき、オゾンの生成効率を向上できる。
【００２４】
本発明の効果について説明する。図１に示すごとく、本形態のオゾナイザ１は、Ｘ方向に隣り合う一対の非放電部５の長さＬn，Ｌn+1が、上記式（１）を満たすよう構成されている。また、最も下流に位置する非放電部５Lの長さＬLASTが、最も上流に位置する非放電部５Fの長さよりも長くなっている。すなわち、上流側の非放電部５の長さＬよりも、下流側の非放電部５の長さＬの方が長くなるよう構成してある。
そのため、オゾンの生成効率を高めることができる。すなわち、図４に示すごとく、上流側の放電部４aにおいて発生した直後のオゾンは、あまり拡散していないため、Ｘ方向における非放電部５の長さＬが短くても（すなわち放電Ｐの発生密度が高くても）、発生直後のオゾンは、下流側の放電Ｐに曝されにくい。また、上流において発生し下流に進んだオゾンは、次第に拡散するが、本形態では、下流側の非放電部５の長さＬを長くしてある（すなわち放電Ｐの発生密度を低くしてある）ため、拡散したオゾンが再び放電Ｐに曝されにくくなる。そのため、拡散したオゾンが放電Ｐによって分解される可能性を低減でき、オゾンの生成効率を高めることができる。
【００２５】
また、本形態では、上流側における非放電部５のＸ方向長さＬを狭くしてある（すなわち、上流側の放電Ｐの発生密度を高くしてある）ため、上流側において、より多くのオゾンを発生させることができる。
【００２６】
また、図１に示すごとく、本形態では、最上流の非放電部５Fから最下流の非放電部５Lに向かうほど、非放電部５のＸ方向長さＬが次第に増加するよう構成してある。
そのため、最上流の放電部４aにおいて発生したオゾンが、徐々に下流に進み、拡散するに従って、少しずつ放電Ｐの発生密度を下げることができる。したがって、放電Ｐの発生密度を最適化させることができる。
【００２７】
また、本形態では図３に示すごとく、個々の放電部４のＸ方向長さＤは、いずれの非放電部５のＸ方向長さＬよりも短い。
そのため、放電部４のＸ方向長さＤを充分に短くすることができる。したがって、一つの放電部４の中で発生したオゾンが、同じ放電部４の中を進むうちに、再び放電に曝されて分解する不具合を抑制できる。
【００２８】
以上のごとく、本形態によれば、オゾンの生成効率をより向上できるオゾナイザを提供することができる。
【００２９】
なお、図３に示すごとく、本形態では、一対の電極３a，３bを両方ともバリア層６によって被覆したが、本発明はこれに限るものではなく、いずれか一方の電極３のみバリア層６によって被覆してもよい。
【００３０】
また、本形態では、個々の電極３a，３bに線状電極３０を形成したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、一方の電極３のみ線状電極３０を形成し、他方の電極３を平板状に形成してもよい。
【００３１】
以下の実施形態においては、図面に用いた符号のうち、実施形態１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施形態１と同様の構成要素等を表す。
【００３２】
（実施形態２）
本形態は、電極３の構成を変更した例である。図８に示すごとく、本形態では、Ｘ方向における電極３の一部の領域ＡDのみ、下流に向かうほど非放電部５のＸ方向長さＬが次第に長くなるよう構成してある。すなわち、図８に示すごとく、電極３の上流側の領域ＡUでは、非放電部５の長さＬは一定である。また、下流側の領域ＡDでは、下流に向かうほど非放電部５の長さＬが次第に長くなるよう構成されている。
【００３３】
本形態の作用効果について説明する。上記構成にすると、非放電部５の長さＬが短い（すなわち、放電Ｐの発生密度が高い）上流側の領域ＡUを広くすることができる。この領域ＡUでは、発生したオゾンがあまり拡散していないため、放電Ｐの密度を高くしても、オゾンが再び放電Ｐに曝される可能性は低い。また、上記領域ＡUを広くすることにより、放電Ｐの発生量を多くすることができ、より多くのオゾンを生成することができる。また、下流側の領域ＡDでは、下流に進むほど非放電部５のＸ方向長さＬが長くなるため、放電Ｐの発生密度が低くなり、オゾンが再び放電Ｐに曝される可能性を低減できる。そのため、オゾンの分解を抑制でき、オゾンの生成効率をより高めることができる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。
【００３４】
（実施形態３）
本形態は、電極３の形状を変更した例である。図９に示すごとく、本形態では、電極３の上流側の領域ＡUにおいて、非放電部５のＸ方向長さＬを一定にしてある。また、下流側の領域ＡDでは、非放電部５のＸ方向長さＬが、上流側の領域ＡUよりも長くなっている。下流側の領域ＡDにおいても、複数の非放電部５の長さＬは一定にされている。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。
【００３５】
（実施形態４）
本形態は、電極３の形状を変更した例である。図１０、図１１に示すごとく、本形態では、第１電極３aに含まれる複数の線状電極３０aはＹ方向に延び、第２電極３bに含まれる複数の線状電極３０bは、Ｘ方向に対して若干傾斜した方向に延びている。図１０に示すごとく、Ｚ方向から見ると、これら複数の線状電極３０a，３０bは、互いに交差して格子８をなすよう構成されている。
【００３６】
この格子８の交差点が、放電部４になっている。また、一対の線状電極３０a，３０bが対向しない部位が、非放電部５となっている。非放電部５のＸ方向長さは、下流に向かうほど、次第に増加するよう構成されている。
【００３７】
本形態の作用効果について説明する。上記構成にすると、Ｚ方向において一対の線状電極３０a，３０bが一点で交差するため、放電Ｐが発生する位置（すなわち放電部４の位置）を一点に固定できる。そのため、オゾンの拡散を考慮した上での、放電部４のより理想的な配置位置を容易に設計できる。すなわち、下流側の放電部４を、上流側の放電部４に対してＹ方向にずらしたり、放電部４間の間隔を不均一にしたりすることができる。
【００３８】
また、本形態では図１０に示すごとく、複数の放電部４が、Ｘ方向に平行な一本の直線Ｍ上に存在しないように構成してある。したがって、上流側の放電部４において発生し、拡散したオゾンが、下流側の放電部４において放電Ｐに曝されにくくなり、オゾンの分解をより効果的に抑制できる。そのため、オゾンの生成効率をより向上できる。
【００３９】
（実施形態５）
本形態は、電極３の構造を変更した例である。図１２〜図１４に示すごとく、本形態では、第１電極３aの線状電極３０aは、Ｚ方向から見たとき、Ｙ方向における一方側から他方側へ向かうほど、線状電極３０aの接線ＴL（図１３参照）の傾きが次第に大きくなる形状に形成されている。より詳しくは、本形態では、第１電極３aの線状電極３０aを放物線状に形成してある。
また、本形態では、第２電極３bの線状電極３０bを、直線状に形成してある。そして、Ｚ方向から見たときに、これらの線状電極３０a，３０bが格子状に交差するよう構成してある。
【００４０】
本形態の作用効果について説明する。上記構成にすると、図１２に示すごとく、Ｘ方向に隣り合う２個の放電部４のＹ方向間隔を不均一にすることができる。そのため、上流側の放電部４において発生し拡散したオゾンが、下流側の放電部４の放電により曝されにくくなり、オゾンの分解を抑制できる。そのため、オゾンの発生効率をより高めることができる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。
【００４１】
なお、本形態では、線状電極３０aを放物線状に形成したが、本発明はこれに限るものではなく、例えば指数関数状にしてもよい。また、本形態では、一方の線状電極３０aのみ湾曲させたが、一対の線状電極３０a，３０bを両方とも湾曲させてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１  オゾナイザ
２  流路
３  電極
４  放電部
５  非放電部
ｇ  ガス
【図１】
2019055884.tif 000003
【図２】
2019055884.tif 000004
【図３】
2019055884.tif 000005
【図４】
2019055884.tif 000006
【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】
2019055884.tif 000012
【図１１】
2019055884.tif 000013
【図１２】
2019055884.tif 000014
【図１３】
2019055884.tif 000015
【図１４】
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