(57)【要約】【課題】一定のオゾン発生量に対して、電極数が少なくて済み、サイズの小型化、圧損の低減化を図ることができ、コストの低減化も実現することができる電極構造体を提供する。【解決手段】第１電極構造体１０Ａは、複数の電極対３４を有する電極構造体であって、複数の電極対３４を構成する複数の電極１２のうち、少なくとも１つの電極１２が、複数の電極対３４で共通とされた共通電極３６を構成する。【選択図】図１
2016098164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電極対を有する電極構造体であって、
前記複数の電極対を構成する複数の電極のうち、少なくとも１つの電極が、前記複数の電極対で共通とされた共通電極を構成することを特徴とする電極構造体。
【請求項２】
請求項１記載の電極構造体において、
前記複数の電極対のうち、少なくとも１つの電極対を構成する２つの電極が互いに離間していることを特徴とする電極構造体。
【請求項３】
請求項２記載の電極構造体において、
前記少なくとも１つの電極対を構成する前記２つの電極のうち、１つの電極が前記共通電極であることを特徴とする電極構造体。
【請求項４】
請求項２又は３記載の電極構造体において、
前記電極は、筒状の絶縁体と該絶縁体内に配された導体とを有し、
前記２つの電極の各前記絶縁体同士が離間し、前記絶縁体間に空間が存在することを特徴とする電極構造体。
【請求項５】
請求項１記載の電極構造体において、
前記複数の電極対を構成する前記複数の電極がそれぞれ互いに離間していることを特徴とする電極構造体。
【請求項６】
請求項５記載の電極構造体において、
前記電極は、筒状の絶縁体と該絶縁体内に配された導体とを有し、
前記複数の電極の各絶縁体同士が完全に離間し、各前記絶縁体間に空間が存在することを特徴とする電極構造体。
【請求項７】
請求項５又は６記載の電極構造体において、
前記共通電極を含む一方の電極対を結ぶ線と、前記共通電極を含む他方の電極対を結ぶ線とのなす角がほぼ１８０°であることを特徴とする電極構造体。
【請求項８】
請求項５又は６記載の電極構造体において、
前記共通電極を含む一方の電極対を結ぶ線と、前記共通電極を含む他方の電極対を結ぶ線とのなす角がほぼ９０°であることを特徴とする電極構造体。
【請求項９】
請求項５又は６記載の電極構造体において、
前記共通電極を含む一方の電極対を結ぶ線と、前記共通電極を含む他方の電極対を結ぶ線とのなす角が鋭角であることを特徴とする電極構造体。
【請求項１０】
請求項５又は６記載の電極構造体において、
前記共通電極を含む一方の電極対を結ぶ線と、前記共通電極を含む他方の電極対を結ぶ線とのなす角が鈍角であることを特徴とする電極構造体。
【請求項１１】
請求項５又は６記載の電極構造体において、
前記共通電極を含む第１の電極対を結ぶ線と、前記共通電極を含む第２の電極対を結ぶ線とのなす角が鋭角である組み合わせと、
前記共通電極を含む第３の電極対を結ぶ線と、前記共通電極を含む第４の電極対を結ぶ線とのなす角が鈍角である組み合わせとを有することを特徴とする電極構造体。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電極構造体において、
前記電極の本数当たりの放電の発生箇所の数（放電の発生箇所の数／電極の本数）が０．５よりも大きいことを特徴とする電極構造体。
【請求項１３】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電極構造体において、
前記電極の本数当たりの放電の発生箇所の数（放電の発生箇所の数／電極の本数）が１．０よりも大きいことを特徴とする電極構造体。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の電極構造体において、
前記複数の電極対が原料ガスの流通経路に設置され、
前記複数の電極対のうち、少なくとも１つの電極対は、該電極対を構成する一方の電極から他方の電極に向かう方向が前記原料ガスの流れの主方向に対して直角であることを特徴とする電極構造体。
【請求項１５】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の電極構造体において、
前記複数の電極対が原料ガスの流通経路に設置され、
前記複数の電極対のうち、少なくとも１つの電極対は、該電極対を構成する一方の電極から他方の電極に向かう方向が前記原料ガスの流れの主方向に対して傾いていることを特徴とする電極構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁体と導体材料とを有する電極構造体に関し、例えば誘電体バリア放電の電極や、オゾン発生装置等に用いて好適な電極構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、絶縁体と導体材料とを有する構造体として、例えば特許文献１及び２に記載された低温プラズマ発生体が知られている。
【０００３】
特許文献１記載の低温プラズマ発生体は、絶縁体の内部に設けた空間の少なくとも内面に密着させて導電ペーストを空間に封入し、導電ペーストの連続する部分を放電極としている。絶縁体は両端が封止されるパイプ状絶縁体である。そして、対となる電極要素は、それぞれの放電極を並行にし、互いのパイプ状絶縁体を線接触又は近接して接合している。
【０００４】
特許文献２記載の低温プラズマ発生体は、棒状導電体を棒状セラミックス誘電体に設けた長尺方向の貫通孔に挿入し、ガラス又は無機系若しくは有機系接着剤で導電体及び誘電体両端を一体に接合、封止した電極を構成する。特に、複数の該電極をセラミックス誘電体において線接触の状態で接合するに際し、棒状導電体又は棒状セラミックス誘電体の表面に、金属元素若しくは希土類元素又はこれらを含んだ無機塩若しくは有機金属化合物を含有する表面処理材を塗布後、熱処理して接合するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００８／１０８３３１号パンフレット
【特許文献２】特許第３０１５２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１記載の電極は、各電極のパイプ状絶縁体を線接触又は近接して配置し、一対の電極にて１つの放電を発生させるようにしている。そのため、例えば２箇所で放電を発生させる場合は、二対の電極、すなわち、４本の電極が必要になる。従って、放電の発生箇所の数をｎとしたとき、電極の数は２ｎとなる。この場合、１つの放電を発生させるのに、２つの電極が必要になる。（放電の発生箇所の数／電極の数）を電極の使用効率としたとき、該使用効率は放電の発生箇所の数に関わらず０．５で一定であり、電極の使用効率を向上させることができない。しかも、オゾン発生量を多くするために、放電の発生箇所の数を増やすと、その数の２倍の電極数が必要になり、サイズの大型化、圧損の増大化につながるという問題がある。
【０００７】
特許文献２記載の低温プラズマ発生体は、隣接する電極（それぞれ極性の異なる電位が印加される）同士が線接触の状態で接合されていることから、隣接する電極間に空気等の流体を流すことを想定していない。
【０００８】
また、オゾン発生効率に寄与する電界分布を考えると、隣接する電極の表面（各棒状セラミックス誘電体の表面）のうち、接合部分を底部とする凹部で電界が発生するだけであり、空間のギャップを対向させた電極間に発生する電界よりもその広がりが小さい。そのため、特許文献２の例では、効率的なオゾン発生を望めない。
【０００９】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、一定のオゾン発生量に対して、電極数が少なくて済み、サイズの小型化、圧損の低減化を図ることができ、コストの低減化も実現することができる電極構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
［１］  本発明に係る電極構造体は、複数の電極対を有する電極構造体であって、前記複数の電極対を構成する複数の電極のうち、少なくとも１つの電極が、前記複数の電極対で共通とされた共通電極を構成することを特徴とする。
【００１１】
［２］  本発明において、前記複数の電極対のうち、少なくとも１つの電極対を構成する２つの電極が互いに離間していてもよい。すなわち、複数の電極対のうち、少なくとも１つの電極対を構成する２つの電極が離間していればよく、その他の電極対を構成する２つの電極が互いに接触してもよい。
【００１２】
［３］  この場合、前記少なくとも１つの電極対を構成する前記２つの電極のうち、１つの電極が前記共通電極であることが好ましい。共通電極が他の電極と離間する形態となるため、共通電極を中心として複数の放電の発生箇所を形成することができ、放電の発生箇所の合計数を増やすことができる。
【００１３】
［４］  ［２］又は［３］において、前記電極は、筒状の絶縁体と該絶縁体内に配された導体とを有し、前記２つの電極の各前記絶縁体同士が離間し、前記絶縁体間に空間が存在することが好ましい。
【００１４】
［５］  本発明において、前記複数の電極対を構成する前記複数の電極がそれぞれ互いに離間していてもよい。これは上述の［２］の場合とは異なり、複数の電極対を構成する複数の電極が互いに離間していることを示す。
【００１５】
［６］  この場合、前記電極は、筒状の絶縁体と該絶縁体内に配された導体とを有し、前記複数の電極の各絶縁体同士が完全に離間し、各前記絶縁体間に空間が存在することが好ましい。
【００１６】
［７］  ［５］又は［６］において、前記共通電極を含む一方の電極対を結ぶ線と、前記共通電極を含む他方の電極対を結ぶ線とのなす角がほぼ１８０°であってもよい。
【００１７】
［８］  ［５］又は［６］において、前記共通電極を含む一方の電極対を結ぶ線と、前記共通電極を含む他方の電極対を結ぶ線とのなす角がほぼ９０°であってもよい。
【００１８】
［９］  ［５］又は［６］において、前記共通電極を含む一方の電極対を結ぶ線と、前記共通電極を含む他方の電極対を結ぶ線とのなす角が鋭角であってもよい。
【００１９】
［１０］  ［５］又は［６］において、前記共通電極を含む一方の電極対を結ぶ線と、前記共通電極を含む他方の電極対を結ぶ線とのなす角が鈍角であってもよい。
【００２０】
［１１］  ［５］又は［６］において、前記共通電極を含む第１の電極対を結ぶ線と、前記共通電極を含む第２の電極対を結ぶ線とのなす角が鋭角である組み合わせと、前記共通電極を含む第３の電極対を結ぶ線と、前記共通電極を含む第４の電極対を結ぶ線とのなす角が鈍角である組み合わせとを有してもよい。
【００２１】
［１２］  本発明において、前記電極の本数当たりの放電の発生箇所の数（放電の発生箇所の数／電極の本数）が０．５よりも大きいことが好ましい。
【００２２】
［１３］  本発明において、前記電極の本数当たりの放電の発生箇所の数（放電の発生箇所の数／電極の本数）が１．０よりも大きいことが好ましい。
【００２３】
［１４］  本発明において、前記複数の電極対が原料ガスの流通経路に設置され、前記複数の電極対のうち、少なくとも１つの電極対は、該電極対を構成する一方の電極から他方の電極に向かう方向が前記原料ガスの流れの主方向に対して直角であってもよい。
【００２４】
［１５］  本発明において、前記複数の電極対が原料ガスの流通経路に設置され、前記複数の電極対のうち、少なくとも１つの電極対は、該電極対を構成する一方の電極から他方の電極に向かう方向が前記原料ガスの流れの主方向に対して傾いていてもよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る電極構造体によれば、一定のオゾン発生量に対して、電極数が少なくて済み、サイズの小型化、圧損の低減化を図ることができ、コストの低減化も実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１Ａは第１の本実施の形態に係る電極構造体（第１電極構造体）を示す断面図であり、図１Ｂは図１ＡにおけるＩＢ−ＩＢ線上の断面図であり（但し、第１電極と第２電極との見分けを容易にするために、第１電極の導体のみ断面を示すハッチングを示した。以下同じである。）、図１Ｃは代表的に上部の３本の電極１２（１番目の第１電極１２Ａ、１番目の第２電極１２Ｂ及び２番目の第１電極１２Ａ）を拡大して示す断面図である。
【図２】図２Ａは参考例に係る組合せ電極構造体を示す断面図であり、図２Ｂは図２ＡにおけるＩＩＢ−ＩＩＢ線上の断面図である。
【図３】図３Ａは第２の本実施の形態に係る電極構造体（第２電極構造体）を示す断面図であり、図３Ｂは代表的に上部の３本の電極を拡大して示す断面図である。
【図４】参考例に係る組合せ電極構造体の第１の例を示す断面図である。
【図５】参考例に係る組合せ電極構造体の第２の例を示す断面図である。
【図６】参考例に係る組合せ電極構造体の第３の例を示す断面図である。
【図７】図７Ａは第１実験例の実施例１に係る電極構造体を管路と共に示す正面図であり、図７Ｂは図７ＡにおけるＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ線上の断面図である（但し、電極に対する断面を示すハッチングを省略した）。
【図８】図８Ａは第１実験例の参考例１に係る電極構造体を管路と共に示す正面図であり、図８Ｂは図８ＡにおけるＶＩＩＩＢ−ＶＩＩＩＢ線上の断面図である（但し、電極に対する断面を示すハッチングを省略した）。
【図９】実施例１及び参考例１の各段階での圧力損失の測定結果を示すグラフである。
【図１０】図１０Ａは実施例２に係る電極構造体のガス流量に対するオゾン発生量の測定結果を示すグラフであり、図１０Ｂは参考例２に係る電極構造体のガス流量に対するオゾン発生量の測定結果を示すグラフである。
【図１１】図１１Ａは第３の本実施の形態に係る電極構造体（第３電極構造体）を示す断面図であり、図１１Ｂは代表的に上部の３本の電極を拡大して示す断面図である。
【図１２】図１２Ａは第４の本実施の形態に係る電極構造体（第４電極構造体）を示す断面図であり、図１２Ｂは代表的に上部の３本の電極を拡大して示す断面図である。
【図１３】図１３Ａは第５の本実施の形態に係る電極構造体（第５電極構造体）を示す断面図であり、図１３Ｂは代表的に上部の３本の電極を拡大して示す断面図である。
【図１４】図１４Ａは第６の本実施の形態に係る電極構造体（第６電極構造体）を示す断面図であり、図１４Ｂは代表的に上部の５本の電極を拡大して示す断面図である。
【図１５】図１５Ａは第７の本実施の形態に係る電極構造体（第７電極構造体）を示す断面図であり、図１５Ｂは代表的に上部の５本の電極を拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る電極構造体の実施の形態例を図１〜図１５Ｂを参照しながら説明する。なお、本明細書において「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味として使用される。
【００２８】
先ず、第１の本実施の形態に係る電極構造体（以下、第１電極構造体１０Ａと記す）は、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、４本の電極１２（２つの第１電極１２Ａ及び２つの第２電極１２Ｂ）が、左右に設置された一対の固定部材１４によって、並列に配置されて構成されている。４本の電極１２は、各軸方向を一方向（Ｘ方向）に揃えて、この順番で他方向（Ｙ方向）に配列されている。第１電極構造体１０Ａをオゾン発生器の電極構造体として使用する場合は、４本の電極１２の軸方向（Ｘ方向）と原料ガス１６（図１Ｂ参照）の流れの主方向（Ｚ方向：奥行方向）に共に直交する方向（Ｙ方向）に４本の電極１２が配列されている。なお、原料ガス１６の流れの主方向とは、原料ガス１６の中央部分における指向性のある流れの方向を示し、これは、原料ガス１６の周辺部の指向性のない流れ成分の方向を排除する意味である。
【００２９】
各電極１２は、中空部１８を有する筒状の絶縁体２０と、該絶縁体２０の中空部１８内に配された導体２２とを有する。絶縁体２０と導体２２は焼成によって直接一体化されて構成されている。また、絶縁体２０と導体２２は、隙間を十分に小さくできれば、成形体を焼成して絶縁体２０とした後に、絶縁体２０の中空部１８に導体２２を挿入して一体化してもよい。また、各電極１２は、一対の固定部材１４によって、それぞれ軸方向を揃えて、且つ、互いに離間して固定されている。なお、各絶縁体２０は、電荷を誘導する誘電体と称してもよい。
【００３０】
図１Ａ及び図１Ｂでは、各電極１２は、円筒上の絶縁体２０の中空部１８がそれぞれ貫通孔２４で構成され、これら貫通孔２４にそれぞれ導体２２で構成された棒（導体棒２６と記す）が挿入して構成された例を示している。絶縁体２０の各貫通孔２４の横断面形状がそれぞれ円形とされ、同じく導体棒２６の横断面形状もそれぞれ円形とされている。
【００３１】
絶縁体２０の各外径は０．４〜５ｍｍ、絶縁体２０の軸方向の長さは５〜１００ｍｍ、絶縁体２０の厚みは０．１〜１．５ｍｍである。導体棒２６の外径は０．２〜４．６ｍｍ、導体棒２６の軸方向の長さは７〜３００ｍｍである。
【００３２】
第１電極構造体１０Ａは、４本の電極１２のうち、２本の第１電極１２Ａの各導体棒２６の一方の端面２６ａが、絶縁体２０の一方の端面２０ａよりも貫通孔２４内に位置している。導体棒２６の他方の端面２６ｂは絶縁体２０の他方の端面２０ｂからはみ出た構成となっている。
【００３３】
同様に、２本の第２電極１２Ｂの各導体棒２６の他方の端面２６ｂが、絶縁体２０の他方の端面２０ｂよりも貫通孔２４内に位置している。導体棒２６の一方の端面２６ａは絶縁体２０の一方の端面２０ａからはみ出た構成となっている。
【００３４】
導体棒２６のうち、絶縁体２０からはみ出した部分は、図示しない電源に電気的に接続されることで、取り出し電極として機能する。絶縁体２０の貫通孔２４内のうち、導体棒２６が存在しない部分には、図示するように、誘電体２８が充填されていてもよいし、空気（図示せず）が存在していてもよい。
【００３５】
各電極１２は、互いに離間して固定されている。すなわち、それぞれ絶縁体２０同士が離間して固定され、絶縁体２０間に空間が存在している。具体的には、各電極１２は、それぞれ軸方向が揃えられて、且つ、絶縁体２０間に所定の放電ギャップＧ（図１Ｂ参照：例えば０．３〜１．０ｍｍ）を置いて固定されている。その結果、隣接する電極１２の導体棒２６が対向する部分が放電の発生箇所３２となる。この場合、第１電極１２Ａと第２電極１２Ｂの各導体棒２６が対向する部分がそれぞれ放電の発生箇所３２となる。この放電の発生箇所３２は放電空間でもある。従って、放電の発生箇所３２における電極１２の軸方向に沿った長さＬａは、放電長さとなる。
【００３６】
第１電極構造体１０Ａは、３つの電極対３４（第１電極対３４Ａ〜第３電極対３４Ｃ）を有する。第１電極対３４Ａは１番目の第１電極１２Ａと１番目の第２電極１２Ｂとで構成され、第２電極対３４Ｂは１番目の第２電極１２Ｂと２番目の第１電極１２Ａとで構成され、第３電極対３４Ｃは２番目の第１電極１２Ａと２番目の第２電極１２Ｂとで構成される。そして、３つの電極対３４を構成する４本の電極１２のうち、２本の電極１２（１番目の第２電極１２Ｂ及び２番目の第１電極１２Ａ）が、３つの電極対３４で共通とされた共通電極３６（図１Ｂ参照）を構成する。この場合、１番目の第２電極１２Ｂが第１電極対３４Ａと第２電極対３４Ｂの共通電極３６となり、２番目の第１電極１２Ａが第２電極対３４Ｂと第３電極対３４Ｃの共通電極３６となる。
【００３７】
また、例えば第１電極対３４Ａ及び第２電極対３４Ｂについてみると、図１Ｃに示すように、共通電極３６（１番目の第２電極１２Ｂ）を含む第１電極対３４Ａを結ぶ線ｍ１と、上記共通電極３６（１番目の第２電極１２Ｂ）を含む第２電極対３４Ｂを結ぶ線ｍ２とのなす角θがほぼ１８０°である。これは、第２電極対３４Ｂと第３電極対３４Ｃについても同様である。ほぼ１８０°とは１７５°〜１８５°の範囲に含まれる任意の角度をいう。以下同じである。なお、第１電極対３４Ａ及び第２電極対３４Ｂのうち、少なくとも１つの電極対３４は、該電極対３４を構成する一方の電極１２から他方の電極１２に向かう方向が原料ガス１６の流れの主方向に対して直角に配置されていてもよい。
【００３８】
また、電極対３４を構成する各電極１２の導体２２（導体棒２６）の断面形状が円形であれば、線ｍ１や線ｍ２は、電極対３４を構成する２本の電極１２の各導体２２の中心（円形の中心）を結ぶ線分である。また、電極対３４を構成する各電極１２の導体２２の断面形状が多角形（三角形、四角形、五角形、六角形等）であれば、線ｍ１や線ｍ２は、電極対３４を構成する２本の電極１２の各導体２２の重心（多角形の重心）を結ぶ線分である。また、電極対３４を構成する２本の電極１２のうち、一方の電極１２の導体２２の断面形状が円形で、他方の電極１２の導体２２の断面形状が多角形であれば、線ｍ１や線ｍ２は、電極対３４を構成する一方の電極１２の導体２２の中心（円形の中心）と他方の電極１２の導体２２の重心（多角形の重心）を結ぶ線分である。
【００３９】
ここで、第１電極構造体１０Ａと同様の構成を有する実施例と、図２Ａ及び図２Ｂに示す参考例との違いを説明する。
【００４０】
参考例に係る電極構造体（以下、組合せ電極構造体１００と記す）は、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、２つの電極構造体１０２が組み合わされて構成されている。
【００４１】
各電極構造体１０２は、２つの電極１２（第１電極１２Ａ及び第２電極１２Ｂ）が、左右に設置された一対の固定部材１４によって、並列に配置されて構成されている。各電極１２は、それぞれ軸方向が揃えられて、且つ、絶縁体２０間に所定の放電ギャップＧ（図２Ｂ参照：例えば０．３〜１．０ｍｍ）を置いて固定されている。
【００４２】
参考例に係る組合せ電極構造体１００は、２つの電極構造体１０２をそれぞれ固定部材１４を突き合わせて固定することで、２つの電極対３４が並列した構造となっている。従って、各電極構造体１０２間の距離は放電ギャップＧよりも長くなり、その結果、各電極構造体１０２間で放電は発生しない。
【００４３】
つまり、参考例に係る組合せ電極構造体１００は、２つの電極対３４を有するが、実施例のような共通電極３６は存在しない。
【００４４】
そして、実施例と参考例について、放電の発生箇所３２の数と、電極１２の本数の違いを確認すると、下記表１に示すように、実施例は放電の発生箇所３２の数が３つ、電極１２の数が４本であり、参考例は放電の発生箇所３２の数が２つ、電極１２の数が４本である。
【００４５】
【表１】
2016098164.tif 000003
【００４６】
このことから、同じ４本の電極１２を使用しながらも、参考例では２箇所で放電が発生しているのに対して、実施例では３箇所で放電が発生している。オゾン発生量は、放電の発生箇所３２の数にほぼ比例する。そのため、実施例は、参考例の１．５倍のオゾン発生量を得ることができる。
【００４７】
また、下記表２に示すように、実施例及び参考例において、放電の発生箇所３２の数をｎとしたとき、実施例の電極１２の数はｎ＋１本、参考例は２ｎ本となる。
【００４８】
【表２】
2016098164.tif 000004
【００４９】
（放電の発生箇所３２の数／電極１２の数）を電極１２の使用効率としたとき、参考例の使用効率は放電の発生箇所３２の数に関わらず０．５で一定となる。これに対して、実施例は、ｎ／ｎ＋１となり、電極１２の数を増やすことで、電極１２の使用効率をほぼ１に近づけることができる。電極１２の使用効率はオゾンの発生効率でもあるため、電極１２の数を増やすことで、実施例のオゾン発生量は、参考例の２倍に近づく。すなわち、漸近する。換言すれば、一定のオゾン発生量に対して、電極１２の数が少なくて済む。
【００５０】
このように、第１電極構造体１０Ａは、複数の電極対３４を構成する複数の電極１２のうち、少なくとも１つの電極１２が、複数の電極対３４で共通とされた共通電極３６を構成するようにしたので、一定のオゾン発生量に対して、電極１２の数が少なくて済み、サイズの小型化、圧損の低減化を図ることができ、コストの低減化も実現することができる。
【００５１】
次に、第２の本実施の形態に係る電極構造体（以下、第２電極構造体１０Ｂと記す）について図３Ａ及び図３Ｂを参照しながら説明する。
【００５２】
この第２電極構造体１０Ｂは、図３Ａに示すように、上述した第１電極構造体１０Ａとほぼ同様の構成を有するが、Ｙ方向に２２本の電極１２を配列した点で異なる。この場合、放電の発生箇所３２の数は２１であり、電極１２の使用効率は２１／２２＝約０．９５となる。また、図３Ｂに示すように、代表的に上部の３本の電極１２（１番目の第１電極１２Ａ、１番目の第２電極１２Ｂ及び２番目の第１電極１２Ａ）をみたとき、共通電極３６（１番目の第２電極１２Ｂ）を含む第１電極対３４Ａを結ぶ線ｍ１と、上記共通電極３６を含む第２電極対３４Ｂを結ぶ線ｍ２とのなす角θがほぼ１８０°である。
【００５３】
上述した参考例に係る組合せ電極構造体１００にて、第２電極構造体１０Ｂと同様の放電の発生箇所３２の数に近づけるには、放電の発生箇所３２の数を２０〜２５にする必要がある。この場合、図４に示す組合せ電極構造体１００Ａのように、一対の電極対３４を有する電極構造体１０２をＹ方向に４つ配列して１つの組合せ電極構造体１００を構成し、さらに、この組合せ電極構造体１００をＺ方向に５つ配列させる。あるいは、図５に示す組合せ電極構造体１００Ｂのように、５つの電極構造体１０２をＹ方向に配列して１つの組合せ電極構造体１００を構成し、さらに、この組合せ電極構造体１００をＺ方向に４つ配列させる。あるいは、図６に示す組合せ電極構造体１００Ｃのように、５つの電極構造体１０２をＹ方向に配列して１つの組合せ電極構造体１００を構成し、さらに、この組合せ電極構造体１００をＺ方向に５つ配列させる。
【００５４】
すなわち、参考例を用いた構造では、４つ又は５つの組合せ電極構造体１００を組み合わせる必要があり、サイズが大型化する。これに対して、第２電極構造体１０Ｂでは、図３Ａに示すように、Ｙ方向に２２本の電極１２が配列された１つの電極構造体で済み、サイズの小型化を図ることができる。また、電極１２の使用効率は、参考例を用いた組合せ電極構造体１００では０．５で一定であるが、第２電極構造体１０Ｂでは、上述したように、約０．９５まで向上させることができ、オゾンの発生効率を高めることができる。
【００５５】
ここで、２つの実験例（第１実験例及び第２実験例）について、図７Ａ〜図８Ｂを参照しながら説明する。
【００５６】
＜第１実験例＞
第１実験例は、実施例１と参考例１について、圧力損失を確認した。
【００５７】
（圧力損失の確認方法）
圧力損失は、以下のようにして確認した。すなわち、図７Ａ〜図８Ｂに示すように、断面円形の管路４０（管路径＝５５ｍｍ、管路長＝５００ｍｍ）を用いた。
【００５８】
実施例１は、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、管路４０の上部と下部に、それぞれ３つの電極１２を一組にした電極構造体１０を管路４０の奥行方向に７組配列した。つまり、列数が２で、段数が７である。各電極構造体１０を構成する３つの電極１２の配列方向は、鉛直方向に対して４５°傾け、管路４０の軸線（中央）に近い電極１２を奥行方向に配置した。すなわち、複数の電極対３４のうち、少なくとも１つの電極対３４（図７Ｂでは、全ての電極対３４）は、これら電極対３４を構成する各一方の電極１２から各他方の電極１２に向かう方向が原料ガス１６の流れの主方向に対して傾いている。また、隣接する電極１２の導体棒２６が対向する部分の長さＬａ（図１Ａ参照）、すなわち、放電長さを４５ｍｍとした。この場合、放電の発生箇所３２の数が２８であることから、放電長さの合計は４５ｍｍ×２８＝１２６０ｍｍとなる。
【００５９】
参考例１は、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、管路４０の上部と下部に、それぞれ２つの電極１２を一組にした電極構造体２００を管路４０の奥行方向に１３組配列した。つまり、列数が２で、段数が１３である。各電極構造体２００を構成する２つの電極１２の配列方向は、鉛直方向に対して４５°傾け、管路４０の軸線に近い電極１２を奥行方向に配置した。また、実施例１と同様に、放電長さを４５ｍｍとした。この場合、放電の発生箇所３２の数が２６であることから、放電長さの合計は１１７０ｍｍとなる。
【００６０】
管路４０の管路長は、圧力損失を測定するための管路４０の長さであり、圧力差を測定する距離である。そして、管路４０内での流れを発達させるために（すなわち、管路４０内において速度分布が放物線である流れを形成するために）、管路４０の前後に各２００ｍｍずつの区間を設けた。従って、管路４０とその前後の区間を合計した総長は９００ｍｍとなる。
【００６１】
管路４０内の複数の電極構造体１０及び２００の設置位置は、管路４０の長さ方向の中央、すなわち、各圧力測定点から２５０ｍｍの地点である。また、各電極１２間のギャップ（放電ギャップＧ）は０．５ｍｍである。
【００６２】
そして、管路４０内に室温空気を、６段階の流量に分けて流し、各段階での管路４０の入口と出口の圧力差を圧力損失とした。６段階の流量の内訳は、２５０リットル／ｍｉｎ、５００リットル／ｍｉｎ、７５０リットル／ｍｉｎ、１０００リットル／ｍｉｎ、５０００リットル／ｍｉｎ、７５００リットル／ｍｉｎである。
【００６３】
（評価結果）
実施例１及び参考例１の各段階での圧力損失の測定結果を図９に示す。図９から、流量が５０００リットル／ｍｉｎまでは、実施例１及び参考例１において、圧力損失の違いは見られなかった。しかし、流量が５０００リットル／ｍｉｎを超えると、流量が増加するにつれて実施例１の圧力損失と参考例１の圧力損失との差が大きくなっているのがわかる。具体的には、実施例１の方が参考例１よりも圧力損失が小さくなっている。
【００６４】
実施例１の方が、参考例１と比して、１段毎の電極１２の数が多く、また、放電長さの合計が長いため、圧力損失が大きくなると考えられたが、段数が７で、参考例１の１３よりも少ないことから、圧力損失は、各段の電極数や放電長さの合計よりは、段数、すなわち、電極構造体１０及び２００が設置される奥行方向の長さに起因するものと考えられる。
【００６５】
＜第２実験例＞
第２実験例は、実施例２及び参考例２において、原料ガスの流量に対するオゾン発生量（オゾン発生効率）の違いを確認した。
【００６６】
（オゾン発生効率の確認方法）
先ず、オゾン発生効率を確認するために、原料ガスは空気を使用した。ガス流量は１０段階、すなわち、２０、４０、６０、８０、１００、１２０、１４０、１６０、１８０、２００リットル／ｍｉｎとした。ガス圧力は０．２５ＭＰａとした。絶対湿度は１０ｇ／ｍ3に調整した。
【００６７】
放電用の電源として、電圧（振幅）が±４ｋＶ、周波数が２０ｋＨｚの交流電圧を出力する交流電源を用いた。
【００６８】
上記の条件で、排出ガスのオゾン濃度（オゾン発生量）をオゾン濃度計（ＥＧ−３０００Ｄ（荏原実業株式会社製））にて測定した。
【００６９】
実施例２として図３Ａに示す第２電極構造体１０Ｂを用い、参考例２として図５に示す参考例に係る組合せ電極構造体１００Ｂを用いた。すなわち、実施例２の電極数は２２個で、参考例２の電極数は４０個である。
【００７０】
（評価結果）
実施例２及び参考例２のガス流量に対するオゾン発生量の測定結果を図１０Ａ及び図１０Ｂ並びに下記表３に示す。
【００７１】
【表３】
2016098164.tif 000005
【００７２】
この測定結果から、ガス流量が２００リットル／ｍｉｎでは、実施例２及び参考例２共に、１．４０ｇ／ｈを達成しているが、ガス流量が２００リットル／ｍｉｎよりも少ない場合は、参考例２のオゾン発生量は実施例２よりも少なくなっている。特に、ガス流量が少なくなるほど、実施例２と参考例２との差が大きくなっている。
【００７３】
このことから、実施例２の方が参考例２よりもオゾン発生効率が高いことがわかる。つまり、一定のオゾン発生量（例えば１．４０ｇ／ｈ）に対して、電極数が少なくて済むことになる。
【００７４】
このように、上述した２つの実験例からもわかるように、第２電極構造体１０Ｂは、一定のオゾン発生量に対して、電極数が少なくて済み、サイズの小型化、圧損の低減化を図ることができ、コストの低減化も実現することができる。
【００７５】
次に、第３の本実施の形態に係る電極構造体（以下、第３電極構造体１０Ｃと記す）について図１１Ａ及び図１１Ｂを参照しながら説明する。
【００７６】
この第３電極構造体１０Ｃは、図１１Ａに示すように、上述した第２電極構造体１０Ｂとほぼ同様の構成を有するが、図１１Ｂに示すように、代表的に上部の３本の電極１２（１番目の第１電極１２Ａ、１番目の第２電極１２Ｂ及び２番目の第１電極１２Ａ）をみたとき、共通電極３６（１番目の第２電極１２Ｂ）を含む第１電極対３４Ａを結ぶ線ｍ１と、上記共通電極３６（１番目の第２電極１２Ｂ）を含む第２電極対３４Ｂを結ぶ線ｍ２とのなす角θが鋭角である点で異なる。図１１Ｂの例では、なす角θをほぼ６０°に設定した場合を示す。ほぼ６０°とは５５°〜６５°の範囲に含まれる任意の角度をいう。
【００７７】
そして、この第３電極構造体１０Ｃは、Ｙ方向に２０本の第１電極１２Ａを配列し、同じくＹ方向に１９本の第２電極１２Ｂを配列して構成されている。この場合、電極１２の数は３９本、放電の発生箇所３２の数は１９×２＝３８であり、電極の使用効率は３８／３９＝約０．９７となる。従って、第３電極構造体１０Ｃによれば、上述した第２電極構造体１０Ｂよりもさらにオゾン発生効率を高めることができる。
【００７８】
また、この第３電極構造体１０Ｃでは、図１１Ｂに示すように、第１電極対３４Ａによる放電の発生箇所３２と第２電極対３４Ｂによる放電の発生箇所３２とが近接しているため、上述したなす角θの大きさや第１電極１２Ａと第２電極１２Ｂ間に印加する電圧の大きさによっては、これら放電の発生箇所３２の間にも放電空間が形成されることになり、放電空間の体積を増大させることができる。これは、オゾン発生効率のさらなる向上につながる。
【００７９】
次に、第４の本実施の形態に係る電極構造体（以下、第４電極構造体１０Ｄと記す）について図１２Ａ及び図１２Ｂを参照しながら説明する。
【００８０】
この第４電極構造体１０Ｄは、図１２Ａに示すように、上述した第３電極構造体１０Ｃとほぼ同様の構成を有するが、図１２Ｂに示すように、代表的に上部の３本の電極（１番目の第１電極１２Ａ、１番目の第２電極１２Ｂ及び２番目の第１電極１２Ａ）をみたとき、共通電極３６（１番目の第２電極１２Ｂ）を含む第１電極対３４Ａを結ぶ線ｍ１と、上記共通電極３６（１番目の第２電極１２Ｂ）を含む第２電極対３４Ｂを結ぶ線ｍ２とのなす角θがほぼ９０°である点で異なる。ほぼ９０°とは８５°〜９５°の範囲に含まれる任意の角度をいう。
【００８１】
そして、この第４電極構造体１０Ｄは、Ｙ方向に１５本の第１電極１２Ａを配列し、同じくＹ方向に１４本の第２電極１２Ｂを配列して構成されている。この場合、電極１２の数は２９本、放電の発生箇所３２の数は１４×２＝２８であり、電極１２の使用効率は２８／２９＝約０．９６となる。従って、第４電極構造体１０Ｄによれば、上述した第３電極構造体１０Ｃと同様に、第２電極構造体１０Ｂよりもさらにオゾン発生効率を高めることができる。
【００８２】
この場合も、図１２Ｂに示すように、第１電極対３４Ａによる放電の発生箇所３２と第２電極対３４Ｂによる放電の発生箇所３２とが近接しているため、第１電極１２Ａと第２電極１２Ｂ間に印加する電圧の大きさによっては、これら放電の発生箇所３２の間にも放電空間が形成されることになり、放電空間の体積を増大させることができる。これは、オゾン発生効率のさらなる向上につながる。
【００８３】
次に、第５の本実施の形態に係る電極構造体（以下、第５電極構造体１０Ｅと記す）について図１３Ａ及び図１３Ｂを参照しながら説明する。
【００８４】
この第５電極構造体１０Ｅは、図１３Ａに示すように、上述した第３電極構造体１０Ｃとほぼ同様の構成を有するが、図１３Ｂに示すように、代表的に上部の３本の電極（１番目の第１電極１２Ａ、１番目の第２電極１２Ｂ及び２番目の第１電極１２Ａ）をみたとき、共通電極３６（１番目の第２電極１２Ｂ）を含む第１電極対３４Ａを結ぶ線ｍ１と、上記共通電極３６（１番目の第２電極１２Ｂ）を含む第２電極対３４Ｂを結ぶ線ｍ２とのなす角θが鈍角である点で異なる。図１３Ｂの例では、ほぼ１２０°に設定した場合を示す。ほぼ１２０°とは１１５°〜１２５°の範囲に含まれる任意の角度をいう。
【００８５】
そして、この第５電極構造体１０Ｅは、Ｙ方向に１３本の第１電極１２Ａを配列し、同じくＹ方向に１２本の第２電極１２Ｂを配列して構成されている。この場合、電極１２の数は２５本、放電の発生箇所３２の数は１２×２＝２４であり、電極１２の使用効率は２４／２５＝約０．９６となる。従って、第５電極構造体１０Ｅによれば、上述した第３電極構造体１０Ｃと同様に、第２電極構造体１０Ｂよりもさらにオゾン発生効率を高めることができる。
【００８６】
次に、第６の本実施の形態に係る電極構造体（以下、第６電極構造体１０Ｆと記す）について図１４Ａ及び図１４Ｂを参照しながら説明する。
【００８７】
この第６電極構造体１０Ｆは、図１４Ａに示すように、上述した第３電極構造体１０Ｃとほぼ同様の構成を有するが、複数の第２電極１２ＢがＹ方向に並ぶ列（中央の列）の両側（原料ガス１６が導入される側及び出力される側）にそれぞれ第１電極１２ＡがＹ方向に並ぶ列が設置されて構成されている。この場合、共通電極３６を含む２つの電極対３４のなす角が鋭角である組み合わせと、同じ共通電極３６を含む別の２つの電極対３４のなす角が鈍角である組み合わせとを有するマルチタイプの電極構造体となる。
【００８８】
すなわち、図１４Ｂに示すように、共通電極３６を含む第１電極対３４Ａ及び第２電極対３４Ｂのなす角θ１が鋭角、共通電極３６を含む第１電極対３４Ａと第３電極対３４Ｃのなす角θ２が鈍角という組み合わせを有する。もちろん、共通電極３６を含む第３電極対３４Ｃ及び第４電極対３４Ｄのなす角θ１が鋭角、共通電極３６を含む第４電極対３４Ｄと第２電極対３４Ｂのなす角θ２が鈍角という組み合わせを有する。図１４Ｂの例では、なす角θ１をほぼ６０°、なす角θ２をほぼ１２０°に設定した場合を示す。
【００８９】
そして、この第６電極構造体１０Ｆは、２０本の第１電極１２ＡをＹ方向に配列した２つの列をＺ方向に２つ配列し、これら２つの列の間にＹ方向に１９本の第２電極１２Ｂを配列して構成されている。この場合、電極１２の数は２０×２＋１９＝５９本、放電の発生箇所３２の数は１９×２×２＝７６であり、電極１２の使用効率は７６／５９＝約１．３となり、使用効率は１００％を超えることになる。従って、第６電極構造体１０Ｆによれば、さらにオゾン発生効率を高めることができる。
【００９０】
次に、第７の本実施の形態に係る電極構造体（以下、第７電極構造体１０Ｇと記す）について図１５Ａ及び図１５Ｂを参照しながら説明する。
【００９１】
この第７電極構造体１０Ｇは、図１５Ａに示すように、上述した第６電極構造体１０Ｆとほぼ同様の構成を有するが、共通電極３６を含む２つの電極対３４のなす角θ１と、同じ共通電極３６を含む別の２つの電極対３４のなす角θ２がほぼ９０°である点で異なる。
【００９２】
すなわち、図１５Ｂに示すように、共通電極３６を含む第１電極対３４Ａ及び第２電極対３４Ｂのなす角θ１がほぼ９０°、共通電極３６を含む第１電極対３４Ａと第３電極対３４Ｃのなす角θ２がほぼ９０°という組み合わせを有する。
【００９３】
そして、この第７電極構造体１０Ｇは、１５本の第１電極１２ＡをＹ方向に配列した２つの列をＺ方向に２つ配列し、これら２つの列の間にＹ方向に１４本の第２電極１２Ｂを配列して構成されている。この場合、電極１２の数は１５×２＋１４＝４４本、放電の発生箇所３２の数は１４×２×２＝５６であり、電極１２の使用効率は５６／４４＝約１．３となり、使用効率は１００％を超えることになる。従って、第７電極構造体１０Ｇにおいても、上述した第６電極構造体１０Ｆと同様にオゾン発生効率をさらに高めることができる。
【００９４】
なお、本発明に係る電極構造体は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【００９５】
１０Ａ〜１０Ｇ…第１電極構造体〜第７電極構造体
１２…電極                              １２Ａ…第１電極
１２Ｂ…第２電極                        １４…固定部材
１６…原料ガス                          １８…中空部
２０…絶縁体                            ２２…導体
２４…貫通孔                            ２６…導体棒
３２…放電の発生箇所                    ３４…電極対
３４Ａ〜３４Ｄ…第１電極対〜第４電極対  ３６…共通電極
Ｇ…放電ギャップ
【図１】
2016098164.tif 000006
【図２】
2016098164.tif 000007
【図３】
2016098164.tif 000008
【図４】
2016098164.tif 000009
【図５】
2016098164.tif 000010
【図６】
2016098164.tif 000011
【図７】
2016098164.tif 000012
【図８】
2016098164.tif 000013
【図９】
2016098164.tif 000014
【図１０】
2016098164.tif 000015
【図１１】
2016098164.tif 000016
【図１２】
2016098164.tif 000017
【図１３】
2016098164.tif 000018
【図１４】
2016098164.tif 000019
【図１５】
2016098164.tif 000020