(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-09-11
(45)【発行日】2023-09-20
(54)【発明の名称】ガス生成装置
(51)【国際特許分類】
C01B 13/11 20060101AFI20230912BHJP
【ＦＩ】
C01B13/11 G
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2022204382
(22)【出願日】2022-12-21
【審査請求日】2022-12-21
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000000239
【氏名又は名称】株式会社荏原製作所
(74)【代理人】
【識別番号】230104019
【弁護士】
【氏名又は名称】大野 聖二
(74)【代理人】
【識別番号】230112025
【弁護士】
【氏名又は名称】小林 英了
(74)【代理人】
【識別番号】230117802
【弁護士】
【氏名又は名称】大野 浩之
(74)【代理人】
【識別番号】100106840
【弁理士】
【氏名又は名称】森田 耕司
(74)【代理人】
【識別番号】100131451
【弁理士】
【氏名又は名称】津田 理
(74)【代理人】
【識別番号】100167933
【弁理士】
【氏名又は名称】松野 知紘
(74)【代理人】
【識別番号】100174137
【弁理士】
【氏名又は名称】酒谷 誠一
(74)【代理人】
【識別番号】100184181
【弁理士】
【氏名又は名称】野本 裕史
(72)【発明者】
【氏名】小澤 卓
(72)【発明者】
【氏名】荒木 裕二
(72)【発明者】
【氏名】中川 洋一
(72)【発明者】
【氏名】木村 梨沙
【審査官】森坂 英昭
(56)【参考文献】
【文献】特開２００２－０２０１０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－３１４９０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－１６２６１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－３４３１０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－２０６４９０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ０１Ｂ １３／００ － １３／３６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１電極面を有する第１電極が備えられる中央部材と、前記第１電極面と対向する第２電極面を有する第２電極が備えられるベース部材と、
前記第１電極面と前記第２電極面との間に形成される放電空間と、
を備え、
前記中央部材は、
前記放電空間に材料ガスを供給するための材料ガス供給口と、
前記第１電極面と前記第２電極面との間に電圧が印加され前記放電空間において放電が発生することにより前記材料ガスから生成される生成ガスを、装置外部へ送出するための生成ガス送出口と、
を備え、
前記第２電極は、前記第２電極面となる表面を有する誘電板と、前記誘電板の前記第２電極面と反対側の裏面において前記第１電極に対応する位置に形成される導電膜とで構成され、
前記誘電板と前記中央部材との間には、シール部材が配置され、
前記材料ガス供給口は、前記第１電極の外側に配置され、
前記生成ガス送出口は、前記第１電極の中心部に配置され、
前記シール部材は、前記第１電極の外側、かつ、前記材料ガス供給口の外側に配置され、
前記中央部材と前記ベース部材との間には、前記第１電極面と前記第２電極面との間の電極間距離が所定の基準距離となるように調整するためのシム部材が挿入されるシム部材挿入部が形成され、
前記シム部材は、前記シール部材より外側に配置され、
それぞれ異なる厚みを有する前記複数のシム部材の中から、前記シム部材挿入部のベース部材側の端面から前記第２電極面までの距離と前記基準距離との和と等しい厚みを有するシム部材が、前記シム部材挿入部に挿入されるシム部材として選択される、ガス生成装置。
【請求項2】
前記第１電極および前記第２電極は、円形状であり、前記材料ガス供給口は、前記第１電極の径方向外側に配置され、
前記生成ガス送出口は、前記第１電極の径方向内側に配置され、
前記シール部材は、前記第１電極の径方向外側に配置されている、請求項１に記載のガス生成装置。
【請求項3】
中央部材と、前記中央部材の上下両側に配置される一対のベース部材とを備えるガス生成装置において行われる電極間距離の調整方法であって、前記中央部材には、上下両側にそれぞれ第１電極面を有する第１電極が備えられ、
前記ベース部材には、前記第１電極面と対向する第２電極面を有する第２電極が備えられ、
前記一対のベース部材のうち、一方のベース部材と前記中央部材との間には、第１シム部材挿入部が形成され、
前記一対のベース部材のうち、他方のベース部材と前記中央部材との間には、第２シム部材挿入部が形成されており、
前記調整方法は、
前記一方のベース部材について、前記第１シム部材挿入部のベース部材側の端面から前記第２電極面までの距離を測定するステップと、
それぞれ異なる厚みを有する複数のシム部材の中から、前記第１シム部材挿入部のベース部材側の端面から前記第２電極面までの距離と前記基準距離との和と等しい厚みを有するシム部材を、第１シム部材として選択するステップと、
前記選択した第１シム部材を、前記第１シム部材挿入部に挿入するステップと、
前記他方のベース部材について、前記第２シム部材挿入部のベース部材側の端面から前記第２電極面までの距離を測定するステップと、
それぞれ異なる厚みを有する前記複数のシム部材の中から、前記第２シム部材挿入部のベース部材側の端面から前記第２電極面までの距離と前記基準距離との和と等しい厚みを有するシム部材を、第２シム部材として選択するステップと、
前記選択した第２シム部材を、前記第２シム部材挿入部に挿入するステップと、
を含む、電極間距離の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電極間で放電を発生させることによって生成ガス（例えば、オゾンガス）を生成するガス生成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、電極間で放電を発生させることによってオゾンガスを生成するオゾン発生装置が知られている。例えば、従来のオゾン発生装置は、互いに対向する電極面を有する対の電極、対の電極の間に高電圧を印加する高圧交流電源、対向する電極面の間に配置される誘電体、及び対向する電極面の間に原料ガスを流すためのガス流路を備え、対の電極の少なくとも一方の電極面は、互いにほぼ平行に伸長する多数の溝を備えている。そして、原料ガスが、多数の溝と誘電体の間の空間を多数の溝を横切る方向に流されることにより、オゾンガスの発生効率を高くし、高濃度のオゾンガスを発生させることを可能としている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許４０９５７５８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、近年では、生成ガス（例えば、オゾンガス）の発生効率をさらに高くして、同じ電圧でさらに高濃度の生成ガスを生成すること、あるいは、同じ濃度の生成ガスを小さい電圧で発生させることが求められている。
【0005】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、生成ガスの発生効率をさらに高くすることのできるガス生成装置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】
【0006】
本発明のガス生成装置は、中央部材と、前記中央部材の上下両側に配置される一対のベース部材とを備えるガス生成装置において、前記中央部材には、上下両側にそれぞれ第１電極面を有する第１電極が備えられ、前記ベース部材には、前記第１電極面と対向する第２電極面を有する第２電極が備えられ、前記第１電極面と前記第２電極面との間には、放電空間が形成され、前記中央部材は、前記放電空間に材料ガスを供給するための材料ガス供給口と、前記第１電極面と前記第２電極面との間に電圧が印加され前記放電空間において放電が発生することにより前記材料ガスから生成される生成ガスを、装置外部へ送出するための生成ガス送出口と、を備え、前記第２電極は、前記第２電極面となる表面を有する誘電板と、前記誘電板の前記第２電極面と反対側の裏面において前記第１電極に対応する位置に形成される導電膜とで構成され、前記中央部材と前記ベース部材との間には、前記第１電極面と前記第２電極面との間の電極間距離が所定の基準距離となるように調整するためのシム部材が挿入されるシム部材挿入部が形成され、前記シム部材挿入部に挿入されるシム部材は、それぞれ異なる厚みを有する複数のシム部材の中から、当該シム部材挿入部のベース部材側の端面から前記第２電極面までの距離の測定結果に基づいて、選択されている。
【0007】
この構成によれば、中央部材の上下両側に配置される一対のベース部材のそれぞれにおいて、中央部材とベース部材との間のシム部材挿入部に、シム部材（そのシム部材挿入部のベース部材側の端面から第２電極面までの距離の測定結果に基づいて選択されたシム部材）が挿入されて、第１電極面と第２電極面との間の電極間距離が所定の基準距離となるように調整される。このようにして、上下両側の電極間距離を揃えることができ、その結果、オゾンガスの発生効率を高くすることが可能になる。すなわち、同じ電圧で高濃度のオゾンガスを発生させることができ、あるいは、同じ濃度のオゾンガスを小さい電圧で発生させることができる。
【0008】
また、本発明のガス生成装置では、それぞれ異なる厚みを有する前記複数のシム部材の中から、前記シム部材挿入部のベース部材側の端面から前記第２電極面までの距離と前記基準距離との和と等しい厚みを有するシム部材が、前記シム部材挿入部に挿入されるシム部材として選択されてもよい。
【0009】
この構成によれば、それぞれ異なる厚みを有する複数のシム部材の中から、シム部材挿入部のベース部材側の端面から第２電極面までの距離と基準距離との和と等しい厚みを有するシム部材が、そのシム部材挿入部に挿入されるシム部材として選択される。これにより、第１電極面と第２電極面との間の電極間距離が所定の基準距離となるように調整することができる。
【0010】
本発明の方法は、上記のガス生成装置において行われる電極間距離の調整方法であって、前記一対のベース部材のうち、一方のベース部材と前記中央部材との間に形成される第１シム部材挿入部のベース部材側の端面から前記第２電極面までの距離を測定するステップと、それぞれ異なる厚みを有する複数のシム部材の中から、前記測定結果に基づいて、前記電極間距離が前記基準距離となる第１シム部材を選択するステップと、前記選択した第１シム部材を、前記中央部材と前記一方のベース部材との間の第１シム部材挿入部に挿入するステップと、前記一対のベース部材のうち、他方のベース部材と前記中央部材との間に形成される第２シム部材挿入部のベース部材側の端面から前記第２電極面までの距離を測定するステップと、それぞれ異なる厚みを有する前記複数のシム部材の中から、前記測定結果に基づいて、前記電極間距離が前記基準距離となる第２シム部材を選択するステップと、前記選択した第２シム部材を、前記中央部材と前記他方のベース部材との間の第２シム部材挿入部に挿入するステップと、を含んでいる。
【0011】
この方法によっても、上記の装置と同様に、中央部材の上下両側に配置される一対のベース部材のそれぞれにおいて、中央部材とベース部材との間のシム部材挿入部に、シム部材（そのシム部材挿入部のベース部材側の端面から第２電極面までの距離の測定結果に基づいて選択されたシム部材）が挿入されて、第１電極面と第２電極面との間の電極間距離が所定の基準距離となるように調整される。このようにして、上下両側の電極間距離を揃えることができ、その結果、オゾンガスの発生効率を高くすることが可能になる。すなわち、同じ電圧で高濃度のオゾンガスを発生させることができ、あるいは、同じ濃度のオゾンガスを小さい電圧で発生させることができる。
【0012】
本発明のガス生成装置は、第１電極面を有する第１電極が備えられる中央部材と、前記第１電極面と対向する第２電極面を有する第２電極が備えられるベース部材と、前記第１電極面と前記第２電極面との間に形成される放電空間と、を備え、前記中央部材は、前記放電空間に材料ガスを供給するための材料ガス供給口と、前記第１電極面と前記第２電極面との間に電圧が印加され前記放電空間において放電が発生することにより前記材料ガスから生成される生成ガスを、装置外部へ送出するための生成ガス送出口と、を備え、前記第２電極は、前記第２電極面となる表面を有する誘電板と、前記誘電板の前記第２電極面と反対側の裏面において前記第１電極に対応する位置に形成される導電膜とで構成され、前記誘電板と前記中央部材との間には、シール部材が配置され、前記材料ガス供給口は、前記第１電極の外側に配置され、前記生成ガス送出口は、前記第１電極の中心部に配置され、前記シール部材は、前記第１電極の外側に配置されている。
【0013】
この構成によれば、材料ガス供給口が第１電極の外側に配置され、生成ガス送出口が第１電極の中心部に配置されるので、材料ガスの流れが外側から中心部に向けた方向となる。そして、第２電極の導電膜は第１電極に対応する位置に形成されている（第１電極の外側には形成されていない）。したがって、放電空間において第１電極に対応する位置で放電が発生して材料ガスから生成ガスが生成されることとなり、第１電極の外側では放電が発生せず材料ガスから生成ガスが生成されない。この場合、シール部材が第１電極の外側に配置されているので、シール部材の付近で生成ガスが発生しないようにすることができ、シール部材が生成ガスによって腐食するのを防止することができる。
【0014】
また、本発明のガス生成装置では、前記第１電極および前記第２電極は、円形状であり、前記材料ガス供給口は、前記第１電極の径方向外側に配置され、前記生成ガス送出口は、前記第１電極の径方向内側に配置され、前記シール部材は、前記第１電極の径方向外側に配置されてもよい。
【0015】
この構成によれば、第１電極および第２電極が円形状であり、材料ガス供給口が第１電極の径方向外側に配置され、生成ガス送出口が第１電極の径方向内側に配置されるので、材料ガスの流れが径方向外側から径方向内側に向けた方向となり、第１電極の径方向外側では放電が発生せず材料ガスから生成ガスが生成されない。この場合、シール部材が第１電極の径方向外側に配置されているので、シール部材の付近で生成ガスが発生しないようにすることができ、シール部材が生成ガスによって腐食するのを防止することができる。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、オゾンの発生効率をさらに高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の実施の形態におけるガス生成装置の説明図（側断面図）である。
【図2】本発明の実施の形態におけるガスの流れを示す説明図（平面図）である。
【図3】本発明の実施の形態におけるトレンチ溝のピッチＰと第１電極の直径Ｄの説明図である。
【図4】本発明の実施の形態におけるトレンチ溝の体積ＶＴとガス導入空間の体積ＶＧの説明図である。
【図5】本発明の実施の形態におけるオゾンガス発生効率を示すグラフである。
【図6】本発明の実施の形態における冷却流路の一例を示す図（平面図）である。
【図7】本発明の実施の形態における冷却流路の他の例を示す図（平面図）である。
【図8】本発明の実施の形態における冷却流路の他の例を示す図（平面図）である。
【図9】本発明の実施の形態における冷却流路の他の例を示す図（平面図）である。
【図10】本発明の実施の形態における第２電極の説明図である。
【図11】本発明の実施の形態におけるシム部材の斜視図である。
【図12】本発明の実施の形態における測定位置（９点）の一例を示す図（平面図）である。
【図13】本発明の実施の形態における選択されるシム部材の厚さｃの説明図である。
【図14】本発明の実施の形態において電極間距離を調整するときのフロー図である。
【図15】第１電極の他の例を示す図（平面図）である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明の実施の形態のガス生成装置について、図面を用いて説明する。本実施の形態では、オゾンガスの生成に用いられるガス生成装置（オゾンガス生成装置）の場合を例示する。
【0019】
本発明の実施の形態のガス生成装置の構成を、図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態のガス生成装置の説明図（側断面図）である。図１に示すように、ガス生成装置１は、装置中央に配置される平面視で円形状の中央部材２と、中央部材２を挟むように中央部材２の外側（図１における上下両側）に配置される平面視で円形状の一対のベース部材３を備えている。
【0020】
中央部材２には、オゾンガスの材料ガス（酸素を含むガス）が供給される材料ガス供給口４と、材料ガスから生成されたオゾンガスが送出される生成ガス送出口５が設けられている。また、中央部材２の表面には、平面視で円形状の第１電極６が設けられている。本実施の形態では、第１電極６は、低圧側の電極であり、グランドに接続されている。第１電極６の電極面（第１電極面７）は、第１電極６の外側（図１における上側と下側）の両面に設けられている。また、第１電極面７には、平面視で同心円状に配置される複数のトレンチ溝８が形成されている（図２参照）。
【0021】
ベース部材３は、平面視で円形状の第２電極９と、第２電極９の外側に配置される平面視で円形状の絶縁板１０とを備えている。第２電極９の電極面（第２電極面１１）は、第１電極６と対向するように設けられており、第１電極面７と第２電極面１１の間に放電空間１２が形成されている。本実施の形態では、第２電極９は、高圧側の電極であり、電圧印加用のケーブル１３が接続されている。例えば、第２電極９は、サファイアなどの誘電体で構成される。絶縁板１０は、アルミナなどの絶縁体で構成される。
【0022】
ベース部材３の内部には、冷却媒体（例えば冷却水）が流される冷却流路１４が形成されており、ベース部材３には、冷却媒体の供給口と排出口が設けられている（図示せず）。冷却流路１４は、絶縁板１０の外側に配置されているが、この場合、第２電極９と絶縁板１０は互いに接触しており、絶縁板１０とベース部材３は互いに接触している。そのため、冷却流路１４の冷却効果は、絶縁板１０を介して第２電極９に伝達され、第２電極９を冷却することができる。
【0023】
図２に示すように、第１電極６の外縁部には、材料ガス供給口４と連通する材料ガス出口１５が設けられている。また、第１電極６の中央部には、生成ガス送出口５と連通する生成ガス入口１６が設けられている。さらに、放電空間１２は、材料ガス供給口４（材料ガス出口１５）から供給される材料ガスを導入するためのガス導入空間１７に接続されている。本実施の形態では、放電空間１２は、平面視で円形状であり、ガス導入空間１７は、平面視で放電空間１２の径方向外側に配置されている。この場合、ガス導入空間１７は、第１電極６の周りを囲うように平面視で円環状に形成されている。
【0024】
図２において矢印で示すように、材料ガス供給口４から供給された材料ガスは、材料ガス出口１５から中央部材２の内部に供給され、ガス導入空間１７へ導入された後、ガス導入空間１７から第１電極面７と第２電極面１１との間の空間（放電空間１２）を横切るように流れる。そして、第１電極面７と第２電極面１１との間に電圧が印加されると、放電空間１２で放電が発生し、材料ガスからオゾンガスが生成される。生成されたオゾンガスは、生成ガス入口１６から生成ガス送出口５を経て装置外部へ送出される。
【0025】
図３は、トレンチ溝８のピッチＰと第１電極６の直径Ｄの説明図である。本実施の形態では、トレンチ溝８のピッチＰは、０．３０ｍｍ～１．５０ｍｍに設定されており、より好ましくは、０．３０ｍｍ～０．６０ｍｍに設定されている。ここで、第１電極６の直径Ｄは、１００ｍｍ～１５０ｍｍであり、より好ましくは、１１０ｍｍ～１３０ｍｍである。したがって、本実施の形態では、トレンチ溝８のピッチＰの第１電極６の直径Ｄに対する比Ｐ／Ｄは、０．００２０～０．０１５０に設定されており、より好ましくは、０．００２３～０．００５５に設定されている。
【0026】
図４は、トレンチ溝８の体積ＶＴとガス導入空間１７の体積ＶＧの説明図である。本実施の形態では、トレンチ溝８によって形成されるトレンチ空間の体積ＶＴは、０．２１ｃｍ3～３．９１ｃｍ3に設定されており、より好ましくは、０．２５ｃｍ3～２．９４ｃｍ3に設定されている。また、ガス導入空間１７の体積ＶＧは、１２．８ｃｍ3～１９．３ｃｍ3に設定されており、より好ましくは、１４．０ｃｍ3～１６．７ｃｍ3に設定されている。したがって、本実施の形態では、トレンチ溝８によって形成されるトレンチ空間の体積ＶＴのガス導入空間１７の体積ＶＧに対する比ＶＴ／ＶＧは、０．０１６～０．２０３に設定されており、より好ましくは、０．０１８～０．１７６に設定されており、さらに好ましくは、０．０１９～０．１６３に設定されている。
【0027】
図６は、冷却流路１４の一例を示す図（平面図）である。図６に示すように、冷却流路１４は、ベース部材３の内部に冷却媒体が流入する入口部１８と、ベース部の内部から冷却媒体が流出する出口部１９と、入口部１８と出口部１９との間に設けられる冷却部２０を備えている。そして、冷却部２０は、入口部１８に接続されるの第１の部分流路２１と、第１の部分流路２１に接続される第２の部分流路２２と、第２の部分流路２２に接続される第３の部分流路２３を備えている。ここで、第１の部分流路２１と第２の部分流路２２と第３の部分流路２３は、いずれもベース部材３と同心円弧状である。また、第２の部分流路２２は、第１の部分流路２１より径方向内側に配置され第１の部分流路２１より曲率半径の小さく、第３の部分流路２３は、第２の部分流路２２より径方向外側に配置され第２の部分流路２２より曲率半径の大きい。
【0028】
図６の例では、流路断面視において、冷却流路１４の入口部１８の流路径ｄ１は、５ｍｍ～１０ｍｍであり、冷却部２０の流路径ｄ２は、１０ｍｍ～１５ｍｍであり、冷却流路１４の出口部１９の流路径ｄ３は、５ｍｍ～１０ｍｍである。また、平面視において、冷却部２０の面積Ｓ１は、３５．８～８０．７ｃｍ2であり、第１電極６の面積Ｓ２は、７８．５ｃｍ2～１７６．６ｃｍ2である。
【0029】
図７は、冷却流路１４の他の例を示す図（平面図）である。図７の例では、冷却部２０は、さらに、第３の部分流路２３に接続される第４の部分流路２４と、第４の部分流路２４に接続される第５の部分流路２５を備えている。ここで、第４の部分流路２４と第５の部分流路２５は、いずれもベース部材３と同心円弧状である。また、第４の部分流路２４は、第３の部分流路２３より径方向外側に配置され第３の部分流路２３より曲率半径の大きく、第５の部分流路２５は、第４の部分流路２４より径方向外側に配置され第４の部分流路２４より曲率半径の大きい。
【0030】
図７の例では、流路断面視において、冷却流路１４の入口部１８の流路径ｄ１は、５ｍｍ～１０ｍｍであり、冷却部２０の流路径ｄ２は、５ｍｍ～１０ｍｍであり、冷却流路１４の出口部１９の流路径ｄ３は、５ｍｍ～１０ｍｍである。また、平面視において、冷却部２０の面積Ｓ１は、３８．１ｃｍ2～８５．７ｃｍ2であり、第１電極６の面積Ｓ２は、７８．５ｃｍ2～１７６．６ｃｍ2である。
【0031】
図８は、冷却流路１４の他の例を示す図（平面図）である。図８の例では、冷却流路１４の入口部１８の流路径ｄ１は、５ｍｍ～１０ｍｍであり、冷却部２０の流路径ｄ２は、１５ｍｍ～２５ｍｍであり、冷却流路１４の出口部１９の流路径ｄ３は、５ｍｍ～１０ｍｍである。また、平面視において、冷却部２０の面積Ｓ１は、５５．０ｃｍ2～１２３．８ｃｍ2であり、第１電極６の面積Ｓ２は、７８．５ｃｍ2～１７６．６ｃｍ2である。
【0032】
図９は、冷却流路１４の他の例を示す図（平面図）である。図９の例では、冷却流路１４の入口部１８の流路径ｄ１は、５ｍｍ～１０ｍｍであり、冷却部２０の流路径ｄ２は、２０ｍｍ～２５ｍｍであり、冷却流路１４の出口部１９の流路径ｄ３は、５ｍｍ～１０ｍｍである。また、平面視において、冷却部２０の面積Ｓ１は、７２．５ｃｍ2～１６３．０ｃｍ2であり、第１電極６の面積Ｓ２は、７８．５ｃｍ2～１７６．６ｃｍ2である。
【0033】
すなわち、本実施の形態では、流路断面視において、入口部１８の流路径ｄ１の冷却部２０の流路径ｄ２に対する比ｄ１／ｄ２は、０．２５～１．０に設定されており、より好ましくは、０．２７～１．０に設定されている。また、冷却部２０の流路径ｄ２の出口部１９の流路径ｄ３に対する比ｄ２／ｄ３は、１．０～４．０に設定されており、より好ましくは、１．０～３．６６に設定されている。また、平面視において、冷却流路１４の冷却部２０の面積Ｓ１の第１電極６の面積Ｓ２に対する比Ｓ１／Ｓ２は、０．４５～０．９３に設定されている。
【0034】
図１０は、本実施の形態における第２電極９の説明図である。図１０に示すように、第２電極９は、第２電極面１１となる表面を有する誘電板２６と、誘電板２６の第２電極面１１と反対側の裏面において第１電極６に対応する位置に形成される導電膜２７とで構成される。また、中央部材２とベース部材３との間には、シム部材２８が挿入されるシム部材挿入部２９が形成される。
【0035】
図１１は、シム部材２８の斜視図である。図１１（ａ）に示すように、シム部材２８は、円環形状をしており、中央部材２とベース部材３との間のシム部材挿入部２９に挿入されて、第１電極面７と第２電極面１１との間の電極間距離が所定の基準距離となるように調整するための部材である。本実施の形態では、それぞれ異なる厚みを有する複数のシム部材２８が予め用意されており、シム部材挿入部２９のベース部材３側の端面から第２電極面１１までの距離の測定結果に基づいて、予め用意された複数のシム部材２８の中から、シム部材挿入部２９に挿入されるシム部材２８が選択される。
【0036】
図１１（ｂ）には、シム部材２８の他の例が示される。図１１（ｂ）に示すように、円環形状のシム部材２８は、４つに分割されていてもよい。また、図１１（ｃ）には、シム部材２８の他の例が示される。図１１（ｃ）に示すように、円環形状のシム部材２８は、２つに分割されていてもよい。このように複数に分割されたシム部材２８を使用することも可能である。なお、シム部材２８を分割する位置や数は、これに限定されない。分割されたシム部材２８であっても、中央部材２とベース部材３との間のシム部材挿入部２９に挿入することにより、第１電極面７と第２電極面１１との間の電極間距離が所定の基準距離となるように調整することが可能である。また、シム部材２８は、シール部材３０の外側に配置されているため、シム部材２８が分割されていても、シール部材３０による気密性に影響はない（気密性は保たれる）。
【0037】
本実施の形態では、シム部材挿入部２９に接する中央部材２の端面とトレンチの頂上は同じ高さ（同一平面）である。よって、誘電板２６からシム部材挿入部２９に接する中央部材２の端面までの距離と、誘電板２６からトレンチの頂上までの距離は同じになる。そこで、本実施の形態では、所定の測定位置Ｐ（図１２の例では９点）において、図１３に示すように、シム部材挿入部２９のベース部材３側の端面から第２電極面１１までの距離ａが測定される。そして、測定した距離ａと所定の基準距離ｂ（誘電板２６からトレンチの頂上までの距離であって、予め設定される距離。例えば０．０１ｍｍ～０．５ｍｍ）との和に等しい厚みｃ（あるいは、最も近い厚み）を有するシム部材２８が、シム部材挿入部２９に挿入されるシム部材２８として選択される。測定位置Ｐは、中心１点と、外形と同心円で外形より小さい円周上の複数の点とすることができる。複数の点は、中心の点に対して対面の位置に設定することができる。また、複数の点の個数は、図１２の例のように４点に限られず、４点より多くの個数であってもよい。
【0038】
また、図１３に示すように、誘電板２６と中央部材２との間には、Ｏリングなどのシール部材３０が配置されている。本実施の形態では、材料ガス供給口４は、第１電極６の外側に配置されており、生成ガス送出口５は、第１電極６の中心部に配置されており、シール部材３０は、第１電極６の外側に配置されている。より具体的には、材料ガス供給口４は、第１電極６の径方向外側に配置されており、生成ガス送出口５は、第１電極６の径方向内側に配置されており、シール部材３０は、第１電極６の径方向外側に配置されている。
【0039】
以上のように構成されたガス生成装置１について、図１４のフロー図を参照してその動作を説明する。
【0040】
本発明の実施の形態のガス生成装置１で電極間の距離を調整する場合には、まず、一対のベース部材３のうち、一方のベース部材３と中央部材２との間に形成されるシム部材挿入部２９のベース部材３側の端面から第２電極面１１までの距離ａを測定する（Ｓ１）。
【0041】
つぎに、それぞれ異なる厚みを有する複数のシム部材２８の中から、上記のステップ１の測定結果に基づいて、電極間距離が基準距離となるシム部材２８を選択する。具体的には、電極間の基準距離ｂを取得し（Ｓ２）、シム部材挿入部２９に挿入するシム部材２８の厚さｃを算出し（Ｓ３）、算出した厚さｃと等しい厚さ（あるいは、最も近い厚さ）を有するシム部材２８を選択する（Ｓ４）。そして、上記のステップ４で選択したシム部材２８を、一方のベース部材３と中央部材２との間のシム部材挿入部２９に挿入する（Ｓ５）。
【0042】
その後、上下両側ともシム部材２８が挿入されたか否かを判定する（Ｓ６）。一方のシム部材２８しか挿入されていない場合には、他方のシム部材２８について、上記のステップＳ１～Ｓ５を繰り返す。
【0043】
すなわち、他方のベース部材３と中央部材２との間に形成されるシム部材挿入部２９のベース部材３側の端面から第２電極面１１までの距離ａを測定する（Ｓ１）。
【0044】
つぎに、それぞれ異なる厚みを有する複数のシム部材２８の中から、上記のステップ１の測定結果に基づいて、電極間距離が基準距離となるシム部材２８を選択する。具体的には、電極間の基準距離ｂを取得し（Ｓ２）、シム部材挿入部２９に挿入するシム部材２８の厚さｃを算出し（Ｓ３）、算出した厚さｃと等しい厚さ（あるいは、最も近い厚さ）を有するシム部材２８を選択する（Ｓ４）。そして、上記のステップ４で選択したシム部材２８を、他方のベース部材３と中央部材２との間のシム部材挿入部２９に挿入する（Ｓ５）。そして、上下両側ともシム部材２８が挿入された場合には、電極間の距離の調整を終了する。
【0045】
このような本実施の形態のガス生成装置１によれば、第１電極６の直径Ｄに対してトレンチ溝８のピッチＰが小さく設定されるので、オゾンガスが発生する部分（トレンチ溝８によって第１電極６に形成される山の頂点部）を増やすことができる。これにより、オゾンガスの発生効率を高くすることが可能になる。すなわち、同じ電圧で高濃度のオゾンガスを発生させることができ、あるいは、同じ濃度のオゾンガスを小さい電圧で発生させることができる。
【0046】
また、ガス導入空間１７の体積ＶＧに対してトレンチ空間の体積ＶＴが小さく設定されるので、材料ガスがガス導入空間１７からトレンチ空間に流れ込むときに圧力損失が生じる。これにより、材料ガスがガス導入空間１７に満たされた後にトレンチ空間に流れ込むようになり、材料ガスの流れに偏り（片流れ）が発生するのを抑制することができる。したがって、材料ガスの少ない部分で局所放電が発生するのを抑えることができる。これにより、局所放電の発生に起因して生成ガスが分解するのを抑えることができ、その結果、オゾンガスの発生効率を高くすることが可能になる。すなわち、同じ電圧で高濃度のオゾンガスを発生させることができ、あるいは、同じ濃度のオゾンガスを小さい電圧で発生させることができる。また、材料ガスの流れに偏り（片流れ）が発生するのを抑制することができるので、局所放電の発生により起因して電極がダメージを受けるのを抑えることができる。
【0047】
また、本実施の形態では、第１電極６の直径Ｄに対してトレンチ溝８のピッチＰがより小さく設定されるので、オゾンガスが発生する部分（トレンチ溝８によって第１電極６に形成される山の頂点部）をより増やすことができる。これにより、オゾンガスの発生効率をより高くすることが可能になる（図５参照）。また、ガス導入空間１７の体積ＶＧに対してトレンチ空間の体積ＶＴがより小さく設定されるので、材料ガスがガス導入空間１７からトレンチ空間に流れ込むときにより大きな圧力損失を生じさせることができる。これにより、オゾンガスの発生効率をより高くすることが可能になる。
【0048】
また、本実施の形態では、材料ガスが、放電空間１２の径方向外側に配置されたガス導入空間１７に満たされた後に、径方向内側に向けて放電空間１２やトレンチ空間に流れ込むようになり、材料ガスの流れに偏り（片流れ）が発生するのを抑制することができる。これにより、局所放電の発生に起因して生成ガスが分解するのを抑えることができ、その結果、オゾンガスの発生効率を高くすることが可能になる。また、材料ガスの流れに偏り（片流れ）が発生するのを抑制することができるので、局所放電の発生により起因して電極がダメージを受けるのを抑えることができる。
【0049】
また、本実施の形態では、冷却流路１４の入口部１８の流路径ｄ１が冷却部２０の流路径ｄ２に対して小さく設定され、冷却流路１４の冷却部２０の流路径ｄ２が出口部１９の流路径ｄ３に対して大きく設定されるので、冷却流路１４の冷却部２０において高い冷却効果を得ることができるとともに、冷却流路１４の入口部１８と出口部１９との間における冷却媒体の圧力損失を小さく抑えることができる。
【0050】
また、本実施の形態では、冷却流路１４の冷却部２０の面積Ｓ１が第１電極６の面積Ｓ２に対して大きく設定されるので、冷却流路１４の冷却部２０において高い冷却効果を得ることができる。
【0051】
また、本実施の形態では、冷却流路１４の冷却部２０において、冷却媒体が、第１の部分流路２１から第２の部分流路２２を経て径方向内側へ流れ、第２の部分流路２２から第３の部分流路２３を経て径方向外側へ流れる。このとき、第１の部分流路２１、第２の部分流路２２、第３の部分流路２３が、ベース部材３と同心円弧状とされているので、円形状のベース部材３の全体を均一に冷却することができる。
【0052】
また、本実施の形態では、冷却流路１４の冷却部２０において、冷却媒体が、さらに、第３の部分流路２３から第４の部分流路２４を経て径方向外側へ流れ、第４の部分流路２４から第５の部分流路２５を経て径方向外側へ流れる。このとき、第１の部分流路２１、第２の部分流路２２、第３の部分流路２３、第４の部分流路２４、第５の部分流路２５が、ベース部材３と同心円弧状とされているので、円形状のベース部材３の全体を均一に冷却することができる。
【0053】
この場合、冷却流路１４とケーブル１３の配線穴は、同一平面上に設けられている（図１参照）。そのため、冷却媒体をベース部材３の上下方向から入れる構造とするよりも、側面方向から入れる構造としたほうが、スペースを小さくすることができる。ただし、ケーブル１３の配線部には、冷却水路１４を設けることができない。本実施の形態では、できる限り近くまで冷却流路１４を設けて、ベース部材３の全体を冷やすことができる構造を採用している。なお、冷却流路１４の入口部１８と出口部１９は、逆であってもよい。
【0054】
また、本実施の形態では、中央部材２の上下両側に配置される一対のベース部材３のそれぞれにおいて、中央部材２とベース部材３との間のシム部材挿入部２９に、シム部材２８（そのシム部材挿入部２９のベース部材３側の端面から第２電極面１１までの距離の測定結果に基づいて選択されたシム部材２８）が挿入されて、第１電極面７と第２電極面１１との間の電極間距離が所定の基準距離となるように調整される。このようにして、上下両側の電極間距離を揃えることができ、その結果、オゾンガスの発生効率を高くすることが可能になる。すなわち、同じ電圧で高濃度のオゾンガスを発生させることができ、あるいは、同じ濃度のオゾンガスを小さい電圧で発生させることができる。
【0055】
また、本実施の形態では、それぞれ異なる厚みを有する複数のシム部材２８の中から、シム部材挿入部２９のベース部材３側の端面から第２電極面１１までの距離と基準距離との和と等しい厚みを有するシム部材２８が、そのシム部材挿入部２９に挿入されるシム部材２８として選択される。これにより、第１電極面７と第２電極面１１との間の電極間距離が所定の基準距離となるように調整することができる。
【0056】
また、本実施の形態では、中央部材２の上下両側に配置される一対のベース部材３のそれぞれにおいて、中央部材２とベース部材３との間のシム部材挿入部２９に、シム部材２８（そのシム部材挿入部２９のベース部材３側の端面から第２電極面１１までの距離の測定結果に基づいて選択されたシム部材２８）が挿入されて、第１電極面７と第２電極面１１との間の電極間距離が所定の基準距離となるように調整される。このようにして、上下両側の電極間距離を揃えることができ、その結果、オゾンガスの発生効率を高くすることが可能になる。すなわち、同じ電圧で高濃度のオゾンガスを発生させることができ、あるいは、同じ濃度のオゾンガスを小さい電圧で発生させることができる。
【0057】
上下両側の電極間距離を揃えるとガス発生効率が高くなる理由は、以下のとおりである。（１）中央部材２を共有する上下のベース部材３は、１つの高圧電源から電圧が供給される（図１参照）。（２）高圧電源は、上下のベース部材３に同一の電圧を供給する（個別の電圧制御をしていない）。（３）上記（１）（２）から上下の放電空間の距離を同じにすると高濃度のガスが発生する。例えば、高電圧部には、電圧５～１５ｋＶ、周波数２０～４０ｋＨｚの高周波・高電圧が印加される。なお、高圧電源が１つである、トレンチ電極（第１電極６）が両サイド使用となっている理由は、コストダウンや省スペースのためである。
【0058】
また、本実施の形態では、材料ガス供給口４が第１電極６の外側に配置され、生成ガス送出口５が第１電極６の中心部に配置されるので、材料ガスの流れが外側から中心部に向けた方向となる。そして、第２電極９の導電膜２７は第１電極６に対応する位置に形成されている（第１電極６の外側には形成されていない）。したがって、放電空間１２において第１電極６に対応する位置で放電が発生して材料ガスから生成ガスが生成されることとなり、第１電極６の外側では放電が発生せず材料ガスから生成ガスが生成されない。この場合、シール部材３０が第１電極６の外側に配置されているので、シール部材３０の付近で生成ガスが発生しないようにすることができ、シール部材３０が生成ガスによって腐食するのを防止することができる。
【0059】
また、本実施の形態では、第１電極６および第２電極９が円形状であり、材料ガス供給口４が第１電極６の径方向外側に配置され、生成ガス送出口５が第１電極６の径方向内側に配置されるので、材料ガスの流れが径方向外側から径方向内側に向けた方向となり、第１電極６の径方向外側では放電が発生せず材料ガスから生成ガスが生成されない。この場合、シール部材３０が第１電極６の径方向外側に配置されているので、シール部材３０の付近で生成ガスが発生しないようにすることができ、シール部材３０が生成ガスによって腐食するのを防止することができる。
【0060】
以上、本発明の実施の形態を例示により説明したが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において目的に応じて変更・変形することが可能である。
【0061】
例えば、以上の説明では、電極間で放電を発生させることによってオゾンガスを生成する例について説明したが、電極間で放電を発生させることによって生成できるものであれば、オゾンガスに限られず、その他の生成ガスについても同様に実施可能である。
【0062】
また、図２では、第１電極６に、材料ガス出口１５が１つ設けられている例について説明したが、第１電極６には、複数の材料ガス出口１５が設けられても良い。例えば、図１５に示すように、第１電極６に、材料ガス出口１５が２つ設けられていても良い。
【産業上の利用可能性】
【0063】
以上のように、本発明にかかるガス生成装置は、生成ガスの発生効率をさらに高くすることができるという効果を有し、例えばオゾンガスを生成するオゾンガス生成装置等として有用である。
【符号の説明】
【0064】
１ ガス生成装置
２ 中央部材
３ ベース部材
４ 材料ガス供給口
５ 生成ガス送出口
６ 第１電極
７ 第１電極面
８ トレンチ溝
９ 第２電極
１０ 絶縁板
１１ 第２電極面
１２ 放電空間
１３ ケーブル
１４ 冷却流路
１５ 材料ガス出口
１６ 生成ガス入口
１７ ガス導入空間
１８ 入口部
１９ 出口部
２０ 冷却部
２１ 第１の部分流路
２２ 第２の部分流路
２３ 第３の部分流路
２４ 第４の部分流路
２５ 第５の部分流路
２６ 誘電板
２７ 導電膜
２８ シム部材
２９ シム部材挿入部
３０ シール部材
２ 中央部材
３ ベース部材
４ 材料ガス供給口
５ 生成ガス送出口
６ 第１電極
７ 第１電極面
８ トレンチ溝
９ 第２電極
１０ 絶縁板
１１ 第２電極面
１２ 放電空間
１３ ケーブル
１４ 冷却流路
１５ 材料ガス出口
１６ 生成ガス入口
１７ ガス導入空間
１８ 入口部
１９ 出口部
２０ 冷却部
２１ 第１の部分流路
２２ 第２の部分流路
２３ 第３の部分流路
２４ 第４の部分流路
２５ 第５の部分流路
２６ 誘電板
２７ 導電膜
２８ シム部材
２９ シム部材挿入部
３０ シール部材
【要約】
【課題】 生成ガスの発生効率をさらに高くすることのできるガス生成装置を提供する。
【解決手段】 ガス生成装置１の中央部材２とベース部材３との間には、第１電極面７と第２電極面１１との間の電極間距離が所定の基準距離となるように調整するためのシム部材２８が挿入されるシム部材挿入部２９が形成される。シム部材挿入部２９に挿入されるシム部材２８は、それぞれ異なる厚みを有する複数のシム部材２８の中から、シム部材挿入部２９のベース部材３側の端面から第２電極面１１までの距離ａの測定結果に基づいて、選択される。
【選択図】 図１
【解決手段】 ガス生成装置１の中央部材２とベース部材３との間には、第１電極面７と第２電極面１１との間の電極間距離が所定の基準距離となるように調整するためのシム部材２８が挿入されるシム部材挿入部２９が形成される。シム部材挿入部２９に挿入されるシム部材２８は、それぞれ異なる厚みを有する複数のシム部材２８の中から、シム部材挿入部２９のベース部材３側の端面から第２電極面１１までの距離ａの測定結果に基づいて、選択される。
【選択図】 図１
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
