(57)【要約】【課題】ヒューズ同士を接続した接続部において接触抵抗が発生する箇所を削減することができるオゾン発生装置および導電部材を得る。【解決手段】実施形態のオゾン発生装置は、容器と、三つ以上の誘電体部材と、第一電極と、筒状の第二電極と、ヒューズと、接続部と、を備えた。前記誘電体部材は、筒部を有し、前記容器内に設けられた。前記第一電極は、前記筒部の内周面に設けられた。前記第二電極は、前記容器内に設けられ、前記筒部の外周面との間に放電ギャップをあけた状態で前記筒部の外周面を覆った。前記ヒューズは、前記第一電極に電気的に接続された第一端子と、電源に電気的に接続された第二端子と、を有し、前記第一電極毎に設けられた。前記接続部は、相互に異なる前記ヒューズの前記第二端子と結合された三つ以上の結合部が設けられ第一導電部材を有し、各前記ヒューズを電気的に接続した。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器と、
筒部を有し、前記容器内に設けられた三つ以上の誘電体部材と、
前記筒部の内周面に設けられた第一電極と、
前記容器内に設けられ、前記筒部の外周面との間に放電ギャップをあけた状態で前記筒部の外周面を覆った筒状の第二電極と、
前記第一電極に電気的に接続された第一端子と、電源に電気的に接続された第二端子と、を有し、前記第一電極毎に設けられたヒューズと、
相互に異なる前記ヒューズの前記第二端子と結合された三つ以上の結合部が設けられ第一導電部材を有し、各前記ヒューズを電気的に接続した接続部と、
を備えたオゾン発生装置。
【請求項２】
前記第一導電部材は、一端部と他端部とを有し一つの前記結合部が設けられた二つ以上の第一部と、前記二つ以上の第一部の前記一端部を接続し一つの前記結合部が設けられた第二部と、を有した請求項１に記載のオゾン発生装置。
【請求項３】
前記二つ以上の第一部は、前記第二部から放射状に延出した請求項２に記載のオゾン発生装置。
【請求項４】
前記接続部は、相互に異なる前記ヒューズの前記第二端子と結合された二つの結合部が設けられた第二導電部材を有した請求項１ないし３のいずれか一項に記載のオゾン発生装置。
【請求項５】
容器と、筒部を有し、前記容器内に設けられた三つ以上の誘電体部材と、前記筒部の内周面に設けられた第一電極と、前記容器内に設けられ、前記筒部の外周面との間に放電ギャップをあけた状態で前記筒部の外周面を覆った筒状の第二電極と、前記第一電極に電気的に接続された第一端子と、電源に電気的に接続された第二端子と、を有し、前記第一電極毎に設けられたヒューズと、各前記ヒューズを電気的に接続した接続部と、を備えたオゾン発生装置の前記接続部に設けられ、相互に異なる前記ヒューズの前記第二端子と結合された三つ以上の結合部が設けられた導電部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、オゾン発生装置および導電部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、誘導体で構成された筒状の誘導体部材と、誘導体部材の内周面に設けられた第一電極と、誘導体部材との間に放電ギャップをあけて誘導体部材を覆った第二電極とを備えたオゾン発生装置がある。このオゾン発生装置では、第一電極と第二電極との間に誘電体バリア放電（無声放電）を行い、第一電極と第二電極との間を通過する原料ガスからオゾンを発生させる。
【０００３】
この種のオゾン発生装置として、第一電極と電源との間にヒューズが設けられ、ヒューズ同士が接続部によって電気的に接続され、接続部が、二つのヒューズ同士を接続する複数の導電部材によって構成されたものが知られている。かかる構成では、接続部において導電部材同士の重なり部分で接触抵抗が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２２８９７３号公報
【特許文献２】特許３５５７７３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この種のオゾン発生装置では、一例として、ヒューズ同士を接続した接続部において接触抵抗が発生する箇所を削減することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態のオゾン発生装置は、容器と、三つ以上の誘電体部材と、第一電極と、筒状の第二電極と、ヒューズと、接続部と、を備えた。前記誘電体部材は、筒部を有し、前記容器内に設けられた。前記第一電極は、前記筒部の内周面に設けられた。前記第二電極は、前記容器内に設けられ、前記筒部の外周面との間に放電ギャップをあけた状態で前記筒部の外周面を覆った。前記ヒューズは、前記第一電極に電気的に接続された第一端子と、電源に電気的に接続された第二端子と、を有し、前記第一電極毎に設けられた。前記接続部は、相互に異なる前記ヒューズの前記第二端子と結合された三つ以上の結合部が設けられ第一導電部材を有し、各前記ヒューズを電気的に接続した。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１の実施形態にかかるオゾン発生装置の一例を示す模式図である。
【図２】図２は、第１の実施形態にかかるオゾン発生装置の一例の一部を示す断面図である。
【図３】図３は、第１の実施形態にかかるオゾン発生装置の一例の一部を示す模式図である。
【図４】図４は、第１の実施形態にかかるオゾン発生装置が備える第一導電部材の一例を示す図である。
【図５】図５は、第１の実施形態にかかるオゾン発生装置が備える第二導電部材の一例を示す図である。
【図６】図６は、第２の実施形態にかかるオゾン発生装置の一例の一部を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、実施形態について詳細に説明する。なお、以下の複数の実施形態には、同様の構成要素が含まれている。よって、以下では、それら同様の構成要素には共通の符号を付与するとともに、重複する説明を省略する。
【０００９】
［第１の実施形態］
本実施形態では、一例として、図１に示すように、オゾン発生装置１は、容器２と、容器２に収容され、誘電体バリア放電（無声放電）により原料ガスからオゾンを発生させるオゾン発生部３と、を備えている。原料ガスは、酸素を含むものであり、例えば、乾燥空気や酸素ガスなどである。
【００１０】
容器２は、一例として、円筒状（筒状）の筒部２ａ（筒部、基部、本体部）と、筒部２ａの軸方向の両端部に設けられた端壁部２ｂ，２ｃと、を有している。本実施形態では、一例として、端壁部２ｃは、筒部２ａに対して開閉できる扉として構成されている。また、一例として、筒部２ａには、原料ガスが流入するガス入口２ｄと、オゾン発生部３で発生したオゾンが流出するガス出口２ｅと、が設けられている。また、一例として、筒部２ａには、冷却液入口２ｆと、冷却液出口２ｇと、が設けられている。容器２は、一例として、ステンレス鋼によって構成されうる。
【００１１】
オゾン発生部３は、一例として、図１，２に示すように、複数の電極管４（誘電体電極）と、電極管４を覆った（囲った）金属電極５と、を有している。なお、電極管４は、放電管とも称される。
【００１２】
電極管４は、一端部が閉じられ他端部が開放された円筒状（筒状）に形成されている。電極管４は、一例として、三つ以上（複数）設けられ、相互に略平行であって相互に間隔をあけて容器２内に配置されている。一例として、電極管４の円筒の中心軸芯は、容器２の筒部２ａの中心軸芯と略並行となっている。電極管４は、一例として、図２に示すように、一端部が閉じられ他端部が開放された円筒状（筒状、管状）の誘電体部材６と、誘電体部材６の内面に設けられた電極被膜層７と、を有している。
【００１３】
誘電体部材６は、一例として、円筒状の筒部６ａと、筒部６ａの一端部を閉じた壁部６ｂと、を有している。誘電体部材６は、誘電体によって構成されている。誘電体部材６の誘電体としては、例えば、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等のガラスや、セラミックス等である。
【００１４】
電極被膜層７（第一電極、高電位側電極）は、導電性材料によって構成されている。電極被膜層７は、例えば、筒部６ａの内周面６ｃを含む誘電体部材６の内面に設けられている。電極被膜層７は、誘電体部材６の内面に対して、導電性材料の、スパッタリング、溶射、蒸着、無電解めっき、電解めっき、塗布などによって形成される。電極被膜層７の導電材料は、例えば、金や銀、銅、ステンレス、クロム、錫、亜鉛、ニッケルカーボン等である。
【００１５】
また、電極被膜層７は、ヒューズ８を介して、電源９（図１）に電気的に接続されている。ヒューズ８は、規定以上の電流が流れたときに、電源９と電極被膜層７との間の電気的接続を遮断する。ヒューズ８は、一例として、外形が円柱状（棒状）を呈しており、一端部８ａ（第一端部）と一端部８ａの反対側の他端部８ｂ（第二端部）と、を有している。また、ヒューズ８は、一対の端子８ｃ，８ｄを有している。一方の端子８ｃ（第一端子）は、一端部８ａに設けられ、他方の端子８ｄ（第二端子）は、他端部８ｂに設けられている。ヒューズ８は、電極管４（誘電体部材６）に挿入されているとともに、一部が電極管４から突出している。本実施形態では、一例として、端子８ｃの少なくとも一部が、電極管４の内部に位置し、端子８ｄの少なくとも一部が、電極管４の外部に位置している。端子８ｃは、導電性の接続部１０を介して、電極被膜層７に電気的に接続されている。接続部１０は、一または複数の部材によって構成されうる。本実施形態では、一例として、接続部１０は、端子８ｃに結合された金属製の給電子と、この給電子と電極被膜層７との間に介在したステンレス鋼ウール材（クッション材）と、を有している。また、一方、端子８ｄは、接続部１１を介して、電源９に電気的に接続されている。また、端子８ｄには、一例として、雌ねじ８ｅ（結合部）が設けられている。なお、接続部１１の詳細は後述する。また、ヒューズ８と誘電体部材６との間には、ヒューズホルダ１２が介在している。ヒューズホルダ１２は、一例として、板状であり、ヒューズ８に取り付けられている。ここで、電極被膜層７（電極管４）は、電源９から電力（高圧電力）が供給され、高電位側電極として機能する。
【００１６】
また、金属電極５（第二電極）は、各電極管４（電極被膜層７）毎に設けられて、容器２内に収容されている。金属電極５は、一例として、円筒状（筒状）である。金属電極５の内部には、電極管４が挿入されており、金属電極５は、筒部６ａの外周面６ｄに面している。金属電極５と電極管４（筒部６ａ）との間には、スペーサ１３が介在しており、金属電極５と電極管４とは同軸上に位置している。また、金属電極５の内周面５ａと電極管４の筒部６ａの外周面６ｄとの間には、放電ギャップ１４（空間、隙間）が設けられている。即ち、金属電極５は、筒部６ａの外周面６ｄとの間に放電ギャップ１４をあけた状態で筒部６ａの外周面６ｄを覆っている。金属電極５は、一例として、ステンレス鋼によって構成されている。
【００１７】
また、各金属電極５の一端部は、壁１５によって相互に結合（一体化）され、各金属電極５の他端部は、壁１６によって相互に結合（一体化）されている。複数の金属電極５と壁１５，１６とは、一体化されて、金属電極集合体１７を構成している。金属電極集合体１７は、接地されており、金属電極５は、低電位側電極として機能する。
【００１８】
また、本実施形態では、一例として、金属電極集合体１７には、冷却液通路１８が設けられている。冷却液通路１８は、一例として、金属電極５の外周面５ｂや壁１５，１６の相互の対向面等によって規定されている。冷却液通路１８は、冷却液入口２ｆと冷却液出口２ｇとに連通しており、冷却液入口２ｆから流入した冷却液（一例として、冷却水）は、冷却液通路１８を通って、冷却液出口２ｇから流出する。
【００１９】
上記構成において、ガス入口２ｄから容器２内に供給された原料ガスは、誘電体部材６と金属電極５との間の放電ギャップ１４を流れる。この際、オゾン発生装置１では、電極被膜層７（電極管４）と金属電極５との間に、電源９から交流電圧をヒューズ８および接続部１０を介して印加し、放電ギャップ１４内に誘電体バリア放電を発生させて、該放電ギャップ１４内を通過する原料ガスからオゾンを発生させる。発生したオゾンを含むガスは、ガス出口２ｅから流出する。また、この際、冷却液入口２ｆから冷却液通路１８に供給された冷却液が冷却液通路１８を通って冷却液出口２ｇから流出する。この冷却液によって、誘電体バリア放電で発生する熱が冷却される。
【００２０】
次に、複数のヒューズ８を接続（結合）した接続部１１について詳しく説明する。本実施形態では、一例として、図３に示すように、接続部１１は、二種類（複数）の導電部材２１，２２を有している。本実施形態では、導電部材２１は、第一導電部材の一例であり、導電部材２２は、第二導電部材の一例である。
【００２１】
導電部材２１は、一例として、図３，４に示すように、二つ以上（一例として、六つ）の第一部２１ａと、これら第一部２１ａを接続した第二部２１ｂと、を有している。導電部材２１は、一例として、薄肉の平板状に形成されている。導電部材２１は、一例として、ステンレス鋼等の導電材料によって構成されている。
【００２２】
第一部２１ａは、一例として、板状の棒状に形成され、一端部２１ｅと他端部２１ｆとを、有している。第一部２１ａの一端部２１ｅは、第二部２１ｂによって接続されている。本実施形態では、一例として、複数の第一部２１ａは、第二部２１ｂから放射状に延出している。詳細には、複数の第一部２１ａは、等角度間隔で配置されている。
【００２３】
第一部２１ａおよび第二部２１ｂには、ヒューズ８の端子８ｄと結合されて該端子８ｄと電気的に接続された結合部２１ｃが設けられている。結合部２１ｃには、孔２１ｄが設けられている。結合部２１ｃは、孔２１ｄの周縁部等を含む部分である。第一部２１ａの孔２１ｄは、一例として、他端部２１ｆに設けられ、長孔に形成されている。一方、第二部２１ｂの孔２１ｄは、一例として、第二部２１ｂの中央部に設けられ、円形状に形成されている。孔２１ｄに挿入されたねじ２３（結合具、図２）が、端子８ｄの雌ねじ８ｅと結合することで、結合部２１ｃとヒューズ８の端子８ｄとが結合される。なお、図２では、第一部２１ａが省略されているが、第一部２１ａも孔２１ｃに挿入されたねじ２３によってヒューズ８に結合されている。導電部材２１の結合部２１ｃは、相互に異なるヒューズ８の端子８ｄと結合されている。
【００２４】
導電部材２２は、図３，５に示すように、一例として、板状の棒状に形成さている。導電部材２２の両端部には、ヒューズ８の端子８ｄと結合されて該端子８ｄと電気的に接続された結合部２２ｃが設けられている。結合部２２ｃには、孔２２ｄが設けられている。結合部２２ｃは、孔２２ｄの周縁部等を含む部分である。各孔２２ｄは、一例として、長孔に形成されている。孔２１ｄに挿入されたねじ（結合具）が、端子８ｄの雌ねじ８ｅと結合することで、結合部２１ｃとヒューズ８の端子８ｄとが結合される。なお、図３では、ねじが省略されているが、このねじは、ねじ２３と同様の構成であるので、以後、このねじをねじ２３ともいう。導電部材２２の結合部２２ｃは、相互に異なるヒューズ８の端子８ｄと結合されている。
【００２５】
本実施形態では、一例として、図３に示すように、七つの電極管４（誘電体部材６）が設けられており、中心に位置した一つの電極管４を囲むように該一つの電極管４の周りに他の六つの電極管４が同一円上に配置されている。これらの電極管４のそれぞれにヒューズ８（図３では図示せず）が設けられている。即ち、本実施形態では、一例として、七つのヒューズ８が設けられており、中心に位置した一つのヒューズ８を囲むように該一つのヒューズ８の周りに他の六つのヒューズ８が同一円上に配置されている。これらのヒューズ８の端子８ｄに、導電部材２１が重ねられ、導電部材２１の端子８ｄとは反対側に導電部材２２が重ねられ、導電部材２１，２２がねじ２３によってヒューズ８と結合されている。このとき、導電部材２１の第二部２１ｂの結合部２１ｃは、中心に位置したヒューズ８の端子８ｄに結合され、導電部材２１の第一部２１ａの結合部２１ｃは、中心のヒューズ８の周りに同一円上に位置したヒューズ８の端子８ｄと結合されている。また、導電部材２２は、中心のヒューズ８の周りに位置した六つのヒューズ８のうち隣り合うヒューズ８の端子８ｄと結合されている。本実施形態では、隣り合う（隣接する）ヒューズ８同士は、導電部材２１や導電部材２２によって相互に結合されている。本実施形態では、接続部１１では、導電部材２１，２２によって複数（一例として六つ）の三角形部１１ａが構成されており、各結合部２１ｃ，２２ｃは、三角形部１１ａの頂点部に位置している。以上のようにヒューズ８同士を結合することで、ヒューズ８同士を強固に結合することができる。これにより、例えば、オゾン発生装置１の運搬中や、容器２の端壁部２ｃ（扉）を開けたときなどに、ヒューズ８の位置がずれることを抑制することができる。また、一部のヒューズ８に負荷が集中することを抑制することができる。また、このとき、導電部材２１の第一部２１ａの孔２１ｄと、導電部材２２の孔２２ｄとが長孔であり、取り付けの際に遊びがあるので、各部の形状誤差等を吸収してヒューズ８に負荷がかかることを抑制することができる。
【００２６】
上記構成では、中心に位置したヒューズ８の周りに位置したヒューズ８においては、導電部材２１の第一部２１ａと二つの導電部材２２とが重なっているので、導電部材２１，２２の間での接触抵抗が発生する箇所は二箇所であるが、中心に位置したヒューズ８においては、導電部材２１，２２の重なりは無いので、導電部材２１，２２の間での接触抵抗は無い。ここで、全てのヒューズ８同士を導電部材２２だけで接続した場合、つまり、導電部材２１の代わりに六つの導電部材２２を設けた場合には、中心に位置したヒューズ８においては、導電部材２２が六つ重なるので、導電部材２２間での接触抵抗が発生する箇所は五箇所となる。つまり、本実施形態は、導電部材２２だけで全てのヒューズ８同士を接続した場合に比べて、接触抵抗が発生する箇所が少ない。
【００２７】
以上説明したとおり、本実施形態では、接続部１１の導電部材２１に、相互に異なるヒューズ８の端子８ｄと結合された三つ以上の結合部２１ｃが設けられている。したがって、接続部１１において接触抵抗が発生する箇所を、導電部材２２だけで全てのヒューズ８同士を接続した場合に比べて、少なくすることができる。これにより、オゾン発生装置１の運転時に必要な電力量を削減することができる。つまり、オゾン発生装置１の省エネ運転が可能となる。よって、オゾン発生装置１の運転効率に関する指標値である収率［ｇ/ｋＷ］（電力１ｋＷあたりのオゾン発生量［ｇ］）を改善することができる。また、接続部１１の導電部材２１，２２の数（部品点数）を、導電部材２２だけで全てのヒューズ８同士を接続した場合に比べて、少なくすることができる。
【００２８】
また、本実施形態では、導電部材２１は、一端部２１ｅと他端部２１ｆとを有し一つの結合部２１ｃが設けられた二つ以上の第一部２１ａと、二つ以上の第一部２１ａの一端部２１ｅを接続し一つの結合部２１ｃが設けられた第二部２１ｂと、を有した。したがって、本実施形態によれば、第二部２１ｂを他の導電部材２１，２２と重ねなくて済むので、第二部２１ｂでの接触抵抗を第一部２１ａでの接触抵抗に対して小さくすることができる。
【００２９】
なお、第一導電部材としては、導電部材２１に限るものではなく、例えば、導電部材２１，２２を一体化したものであってもよい。この場合、接続部１１が有する第一導電部材は、一つで済む。
【００３０】
［第２の実施形態］
本実施形態は、図６に示すように、電極管４の個数が第１の実施形態よりも多く、接続部１１が複数の導電部材２１と複数の導電部材２２とを有する点が第１の実施形態と異なる。図６では、導電部材２１，２２は模式的に示されている。具体的に、導電部材２１は、実線で示されるとともに、導電部材２１の第二部２１ｂが比較的大きな黒丸で示されている。また、導電部材２２は、一点鎖線で示されている。また、導電部材２１，２２の結合箇所（重なり箇所）は、比較的小さな黒丸で示されている。
【００３１】
本実施形態では、第１の実施形態と同様に、導電部材２１と導電部材２２との重なり部分では、導電部材２１がヒューズ８の端子８ｄに重ねられ、導電部材２１のヒューズ８とは反対側に導電部材２２が重ねられている。また、本実施形態では、第１の実施形態と同様に、導電部材２１の第二部２１ｂは、他の導電部材２１，２２と重ねられていない。
【００３２】
以上説明した本実施形態によれば、接続部１１が導電部材２１を有しているので、第１の実施形態と同様に、接続部１１において接触抵抗が発生する箇所を、導電部材２２だけで全てのヒューズ８同士を接続した場合に比べて、少なくすることができる。また、接続部１１の導電部材２１，２２の数を、導電部材２２だけで全てのヒューズ８同士を接続した場合に比べて、少なくすることができる。よって、導電部材２１，２２の組み付け工数を低減することができる。本実施形態によれば、一例として、電極管４（ヒューズ８）が３６４本の場合、導電部材２２だけでヒューズ８同士を結合した場合に比べ、部品点数を約６割削減でき、接触抵抗が発生する箇所を約３割減少させることができる。
【００３３】
ここで、複数の導電部材２１と複数の導電部材２２とを一体化した導電部材（第一導電部材）によって接続部１１を構成してもよい。この場合、接触抵抗箇所と部品点数とを大幅に削減することができる。しかしながら、この構成では、ある一つのヒューズ８を交換する場合、全てのねじ２３を取り外して、導電部材と全てのヒューズ８との結合を解除する必要があり、手間が掛かってしまう。これに対して、本実施形態では、複数の導電部材２１と複数の導電部材２２とによって、ヒューズ８同士を結合しているので、ある一つのヒューズ８を交換する場合には、全ての導電部材２１，２２のうちの所定の一部だけを取り外すことで、ヒューズ８を交換することができる構成とすることができ、ヒューズ８の交換作業性の低下が抑制される。即ち、本実施形態では、ヒューズ８の交換作業性の低下を抑制しつつ、接触抵抗が発生する箇所の削減（部品点数の削減）をすることができる。
【００３４】
以上説明したとおり、上記実施形態によれば、ヒューズ８同士を接続した接続部１１において接触抵抗が発生する箇所を削減することができるオゾン発生装置１および導電部材２１を得ることができる。
【００３５】
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。
【００３６】
例えば、導電部材２１の結合部２１ｃ（第一部２１ａ）の数は、七つに限るものではなく、三つ以上であればよい。
【符号の説明】
【００３７】
１…オゾン発生装置、２…容器、５…金属電極（第二電極）、６…誘電体部材、６ａ…筒部、６ｃ…内周面、６ｄ…外周面、７…電極被膜層（第一電極）、８…ヒューズ、８ｃ…端子（第一端子）、８ｄ…端子（第二端子）、９…電源、１１…接続部、１４…放電ギャップ、２１…導電部材（第一導電部材）、２１ａ…第一部、２１ｂ…第二部、２１ｃ…結合部、２１ｅ…一端部、２１ｆ…他端部、２２…導電部材（第二導電部材）、２２ｃ…結合部。
【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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