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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-06
(45)【発行日】2023-12-14
(54)【発明の名称】オゾン発生器
(51)【国際特許分類】
   C01B 13/11 20060101AFI20231207BHJP
【FI】
C01B13/11 A
C01B13/11 F
【請求項の数】 6
(21)【出願番号】P 2021110569
(22)【出願日】2021-07-02
(65)【公開番号】P2023007610
(43)【公開日】2023-01-19
【審査請求日】2022-06-09
(73)【特許権者】
【識別番号】000004547
【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000497
【氏名又は名称】弁理士法人グランダム特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】今泉 潤哉
(72)【発明者】
【氏名】服部 洋一
(72)【発明者】
【氏名】上山 剛
(72)【発明者】
【氏名】蓮沼 英樹
【審査官】宮脇 直也
(56)【参考文献】
【文献】特開2008-036168(JP,A)
【文献】特開2015-136562(JP,A)
【文献】特開平08-185955(JP,A)
【文献】特開2020-093962(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C01B 13/11
A61L 9/015- 9/12
B01J 19/08 -19/12
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
気体の流路が内側に設けられた流路構成部と、
前記流路に中心軸を中心とした旋回流を生じさせ、前記流路の吸気口側から排気口側に向けて気体を送り込む軸流ファンと、
第1電極と、前記第1電極を覆う第1誘電体と、第2電極と、前記第2電極を覆う第2誘電体と、を有し、前記第1誘電体の一端と前記第2誘電体の一端とが前記流路構成部に支持されるとともに、前記第1誘電体の他端と前記第2誘電体の他端とが前記流路構成部の内壁面と離間し、前記第1誘電体と前記第2誘電体との間に放電空間が設けられるオゾン発生体と、
を備え、
前記第1誘電体の前記一端及び前記他端と異なる端部と、前記第1誘電体の端部に対向する前記第2誘電体の端部と、を含んで気体導入口が構成され、
前記気体導入口から気体が入り込む方向が、前記中心軸に対して前記軸流ファンの回転方向に傾いており、その傾き角度が0°より大きく80°以下であるオゾン発生器。
【請求項2】
前記軸流ファンは、ロータと、前記ロータから径方向に突出する羽根部と、を有し、
前記第1誘電体及び前記第2誘電体は、前記ロータよりも径方向外側に位置する請求項1に記載のオゾン発生器。
【請求項3】
前記オゾン発生体は、前記気体導入口とは反対側に設けられ、前記気体導入口から導入された気体を放出する気体放出口を有し、
前記気体放出口から気体が抜け出る方向に前記流路構成部が位置する請求項1又は請求項2に記載のオゾン発生器。
【請求項4】
前記第1誘電体は、前記第2誘電体に対して前記軸流ファン側に配され、
前記第1電極の前記気体放出口側の縁部を第1縁部とし、前記第2誘電体の前記気体放出口側の縁部を第2縁部としたとき、前記第1縁部と前記第2縁部とを通り前記気体放出口側に延びる直線が前記流路構成部と交わる請求項3に記載のオゾン発生器。
【請求項5】
気体の流路が内側に設けられた流路構成部と、
前記流路に中心軸を中心とした旋回流を生じさせ、前記流路の吸気口側から排気口側に向けて気体を送り込む軸流ファンと、
第1電極と、前記第1電極を覆う第1誘電体と、第2電極と、前記第2電極を覆う第2誘電体と、を有し、前記第1誘電体の一端と前記第2誘電体の一端とが前記流路構成部に支持されるとともに、前記第1誘電体の他端と前記第2誘電体の他端とが前記流路構成部の内壁面と離間し、前記第1誘電体と前記第2誘電体との間に放電空間が設けられるオゾン発生体と、
を備え、
前記第1誘電体の前記一端及び前記他端と異なる端部と、前記第1誘電体の端部に対向する前記第2誘電体の端部と、を含んで気体導入口が構成され、
前記気体導入口から気体が入り込む方向が、前記中心軸に対して前記軸流ファンの回転方向に傾いており、
前記オゾン発生体よりも前記排気口側に設けられる遮蔽部を備え、
前記遮蔽部の少なくとも一部は、前記中心軸の軸方向から見て、前記オゾン発生体に重なっており、
前記軸流ファンの回転により生じる旋回流の前記中心軸に対する傾き角度を旋回流角度とし、
前記旋回流角度に対して-30°以上30°以下の範囲内の角度を加算した角度を加算角度とし、
前記気体導入口から気体が入り込む方向が、前記中心軸に対して前記軸流ファンの回転方向に前記加算角度で傾いているオゾン発生器。
【請求項6】
前記オゾン発生体は、前記気体導入口とは反対側に設けられ、前記気体導入口から導入された気体を放出する気体放出口を有し、
前記遮蔽部は、前記中心軸の軸方向から見て、前記気体放出口に重なっている請求項5に記載のオゾン発生器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、オゾン発生器に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1には、オゾン発生器が開示されている。このオゾン発生器は、気体の流路内にオゾン発生部が設けられている。オゾン発生部は、セラミック板の上に一対の電極を取り付けて構成されている。オゾン発生部は、気体を取り込みつつ電極間に電圧を印加することで、誘電体バリア放電によりオゾンを発生させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開平6-90995号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1に開示されるようなオゾン発生器では、流路内におけるオゾン発生部の配置の仕方によっては電極間に十分に気体が入り込まず、オゾンの発生効率が低下してしまうおそれがある。
【0005】
本発明は、オゾン発生効率を向上させる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
[1]本発明のオゾン発生器は、気体の流路が内側に設けられた流路構成部と、流路に中心軸を中心とした旋回流を生じさせ、流路の吸気口側から排気口側に向けて気体を送り込む軸流ファンと、第1電極と、第1電極を覆う第1誘電体と、第2電極と、第2電極を覆う第2誘電体と、を有し、第1誘電体の一端と第2誘電体の一端とが流路構成部に支持されるとともに、第1誘電体の他端と第2誘電体の他端とが流路構成部の内壁面と離間し、第1誘電体と第2誘電体との間に放電空間が設けられるオゾン発生体と、を備えている。第1誘電体の一端及び他端と異なる端部と、第1誘電体の端部に対向する第2誘電体の端部と、を含んで気体導入口が構成されている。気体導入口から気体が入り込む方向が、中心軸に対して軸流ファンの回転方向に傾いている。
【0007】
この構成によれば、気体導入口から気体が入り込む方向が、中心軸に対して軸流ファンの回転方向に傾いているため、気体導入口から放電空間に気体が導入され易くなる。そのため、オゾン発生器によるオゾン発生効率が向上する。
【0008】
[2]上記軸流ファンは、ロータと、ロータから径方向に突出する羽根部と、を有していてもよい。第1誘電体及び第2誘電体は、ロータよりも径方向外側に位置していてもよい。
【0009】
この構成によれば、気体導入口全体を中心軸に対して軸流ファンの回転方向に傾かせることができ、気体導入口に旋回流を入り込ませ易くなる。
【0010】
[3]上記オゾン発生体は、気体導入口とは反対側に設けられ、気体導入口から導入された気体を放出する気体放出口を有していてもよい。気体放出口から気体が抜け出る方向に流路構成部が位置していてもよい。
【0011】
この構成によれば、流路の排気口側から気体放出口を介して放電空間を視認しにくくなり、紫外線の直視を抑制できる。
【0012】
[4]上記第1誘電体は、第2誘電体に対して軸流ファン側に配されていてもよい。第1電極の気体放出口側の縁部を第1縁部とし、第2誘電体の気体放出口側の縁部を第2縁部としたとき、第1縁部と第2縁部とを通り気体放出口側に延びる直線が流路構成部と交わっていてもよい。
【0013】
この構成によれば、流路の排気口側から気体放出口を介して第1電極付近を視認し難くなり、第1電極付近で生じる紫外線の直視を抑制できる。
【0014】
[5]上記オゾン発生体よりも排気口側に設けられる遮蔽部を備えていてもよい。遮蔽部の少なくとも一部は、中心軸の軸方向から見て、オゾン発生体に重なっていてもよい。
【0015】
この構成によれば、流路の排気口側から気体放出口を介してオゾン発生体を視認し難くできる。
【0016】
[6]上記軸流ファンの回転により生じる旋回流の中心軸に対する傾き角度を旋回流角度とし、旋回流角度に対して-30°以上30°以下の範囲内の角度を加算した角度を加算角度とし、気体導入口から気体が入り込む方向が、中心軸に対して軸流ファンの回転方向に加算角度で傾いていてもよい。
【0017】
この構成によれば、遮蔽部によってオゾン発生体の視認を難しくしつつ、気体導入口から放電空間に気体を導入し易くしてオゾン発生効率の向上を図ることができる。
【0018】
[7]上記オゾン発生体は、気体導入口とは反対側に設けられ、気体導入口から導入された気体を放出する気体放出口を有していてもよい。遮蔽部は、中心軸の軸方向から見て、気体放出口に重なっていてもよい。
【0019】
この構成によれば、流路の排気口側から気体放出口を視認し難くなり、紫外線の直視を抑制できる。
【発明の効果】
【0020】
本発明によれば、オゾン発生効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【0021】
図1図1は、第1実施形態のオゾン発生器の斜視図である。
図2図2は、オゾン発生器の断面の斜視図である。
図3図3は、図2とは異なる切断面におけるオゾン発生器の断面図である。
図4図4は、オゾン発生体の斜視図である。
図5図5は、オゾン発生体を短手方向から見た図である。
図6図6は、オゾン発生体を並び方向から見た図である。
図7図7は、オゾン発生体の分解斜視図である。
図8図8は、オゾン発生体のホルダを取り付ける前の状態を示す斜視図である。
図9図9は、図6のA-A線断面図である。
図10図10は、オゾン発生体が保持部に保持された状態を示す斜視図である。
図11図11は、図2と同じ切断面の側方から見た断面図である。
図12図12は、第2実施形態のオゾン発生器における図11相当の断面の一部を示す図である。
図13図13は、第3実施形態のオゾン発生器における図11相当の断面図である。
図14図14は、旋回流角度の測定方法を説明する説明図である。
図15図15は、オゾン発生器の電気的構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
1.第1実施形態
1-1.オゾン発生器100の構成
図1に示すオゾン発生器100は、外部の空気(酸素を含む空気)を吸い込み、誘電体バリア放電により空気中の酸素からオゾンを発生させ、外部に排出させる装置である。オゾン発生器100は、図2及び図3に示すように、気体の流路1と、ファン2と、オゾン発生体3と、を有する。
【0023】
流路1は、吸気口5と、排気口6と、を有する。吸気口5は、オゾン発生器100の外部の気体(例えば空気)を流路1内に取り込む。排気口6は、流路1内の気体を、オゾン発生器100の外部に排出する。流路1は、吸気口5から吸い込んだ気体を排気口6から排出させる。
【0024】
流路1は、所定のZ方向(本実施形態では上下方向)に沿って延びている。吸気口5は、Z方向の一端側(本実施形態では下端側)に配置され、Z方向の一端側(本実施形態では下方)に開口している。吸気口5の吸気方向は、Z方向の他端側(本実施形態では上方)である。排気口6は、Z方向の他端側(本実施形態では上端側)に配置され、Z方向の他端側(本実施形態では上方)に開口している。排気口6の排気方向は、Z方向の他端側(本実施形態では上方)である。
【0025】
吸気口5は、Z方向を軸方向とした環状(具体的には円環状)に沿って配置されている。排気口6は、吸気口5が配置される環状部分よりも内側に配置されている。排気口6は、円形状に配置されている。
【0026】
流路1は、第1流路7と、第1流路7よりも下流側の第2流路8と、を有する。第1流路7は、吸気口5から排気口6側に延びている。第1流路7は、環状の吸気口5から吸い込まれた気体を吸気口5の内周よりも内側に誘導する。第2流路8は、第1流路7の下流側の端部から排気口6側に向けてZ方向の他端側(本実施形態では上方)に延びている。第2流路8の下流側の端部は、排気口6につながっている。第2流路8は、環状の吸気口5の内周よりも外形が小さく、第1流路7によって内側に誘導された気体を排気口6側(本実施形態では上方)に誘導し、排気口6から排出させる。
【0027】
ファン2は、流路1に気流(具体的には旋回流)を生成する装置であり、本実施形態では軸流ファンである。ファン2は、流路1に中心軸L(図11参照)を中心とした旋回流を生じさせる。ファン2は、流路の吸気口5側から排気口6側に向けて気体を送り込む送風動作を行う。ファン2は、ロータ2Aと、ロータ2Aから径方向に突出する複数の羽根部2Bと、モータ(図示略)と、を有している。ファン2は、電力が供給されることでモータが駆動し、送風動作を行う。ファン2は、流路1(具体的には第2流路8)に設けられる。ファン2は、ファン2の中心軸L(図11参照)をZ方向に向けた状態で配置される。ファン2は、Z方向を軸方向として回転する。具体的には、ファン2は、軸方向の他端側(図11では上端側)から見て時計回りに回転する。
【0028】
オゾン発生体3は、交流電圧が印加されることによって後述する放電空間DSで誘電体バリア放電を生じさせ、吸気口5から吸い込まれた空気中の酸素を原料として流路1にオゾンを発生させるものである。オゾン発生体3は、図4から図7に示すように、第1電極10と、第2電極30と、第1誘電体11と、第2誘電体31と、第1端子12と、第2端子32と、支持部50と、を有する。
【0029】
第1電極10及び第2電極30は、金属製であり、本実施形態ではタングステン(W)を材料として形成される。なお、第1電極10及び第2電極30は、タングステンに限らず、例えばモリブデン(Mo)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)などを材料として形成されてもよい。第1電極10及び第2電極30は、薄い金属層として構成され、所定方向に長い形態をなしている。第1電極10及び第2電極30(金属層)の厚さは、密着強度を確保する観点から10μm以上であることが望ましく、厚過ぎることによる剥がれを抑制する観点から50μm以下とすることが望ましい。第1電極10及び第2電極30の幅と長さは、必要なオゾン発生量に応じて任意に設定される。第1電極10及び第2電極30の幅WE(図6参照)は、1mmとする。第1電極10及び第2電極30の長さは、第1電極10と第2電極30との間に支持部50が存在しない部分の長さLE(図5参照)を基準に設定される。長さLEは、10mmとする。
【0030】
第1誘電体11及び第2誘電体31は、本実施形態ではアルミナ(Al)を材料として形成される。なお、第1誘電体11及び第2誘電体31は、アルミナに限らず、ガラス(SiO)、窒化アルミニウム(AlN)、酸化イットリウム(Y)等の別のセラミックやそれらの混合物を材料として形成されてもよい。第1誘電体11は、第1電極10を覆い、第2誘電体31は、第2電極30を覆う。第1誘電体11及び第2誘電体31は、それぞれ板状をなしている。
【0031】
第1誘電体11及び第2誘電体31は、第1誘電体11及び第2誘電体31の厚さ方向に並んで配置される。つまり、第1誘電体11及び第2誘電体31は、第1誘電体11及び第2誘電体31の厚さ方向に対向する。第1誘電体11と第2誘電体31との間には、放電空間DSが形成される。互いに対向する面は、それぞれ平坦な面であり、矩形状をなす。互いに対向する面のうち一方の面は、他方の面に沿って延びる。互いに対向する面のうち一方の面は、他方の面に対して平行であってもよいし、平行でなくてもよい。第1電極10及び第2電極30の厚さ方向は、第1誘電体11及び第2誘電体31の厚さ方向と同じである。第1誘電体11及び第2誘電体31の並び方向を、以下では「並び方向」という。
【0032】
第1電極10は、並び方向において、第1誘電体11内の第2電極30側に寄った位置に配置される。第2電極30は、並び方向において、第2誘電体31内の第1電極10側に寄った位置に配置される。第1電極10及び第2電極30は、薄く形成された誘電体層の上面に印刷等により配置される。その上に、更に厚めの誘電体層を形成することで第1電極10を覆う第1誘電体11及び第2電極30を覆う第2誘電体31が製造される。
【0033】
第1誘電体11のうち第1電極10よりも放電空間DS側の厚さ(第1電極10の放電空間DS側の面と第1誘電体11の放電空間DS側の面との距離)をD1とする(図5参照)。第2誘電体31のうち第2電極30よりも放電空間DS側の厚さ(第2電極30の放電空間DS側の面と第2誘電体31の放電空間DS側の面との距離)をD2とする(図5参照)。この場合、D1+D2の最小値は、下記式(1)によって求められる。
(D1+D2の最小値)=(オゾン発生体3に印加する電圧[kV])/(第1誘電体11及び第2誘電体31の材料の耐電圧(kV/mm)・・・式(1)
アルミナの耐電圧は15kV/mmであり、高圧の交流電圧のピーク値を4.5kVとすると、D1+D2の最小値は、0.3mmとなる。
他方、D1,D2が厚過ぎると、第1誘電体11及び第2誘電体31での損失が大きくなり、電力効率が低下する。このため、D1+D2の最大値は、D1+D2の最小値の2倍程度となる。具体的には、D1+D2は、0.3mm以上且つ0.6mm以下であることが好ましい。つまり、D1,D2は、それぞれ0.15mm以上且つ0.3mm以下であることが好ましい。本実施形態では、製造の容易さを考慮して、D1,D2をそれぞれ0.15mmとしている。
【0034】
第1電極10及び第2電極30の延び方向(長手方向)は、第1誘電体11及び第2誘電体31の長手方向(以下、単に「長手方向」という)と同じである。長手方向は、「第1誘電体及び第2誘電体の並び方向に対して直交する直交方向」の一例に相当する。なお、第1誘電体11及び第2誘電体31の短手方向は、以下では、単に「短手方向」という。
【0035】
第1誘電体11は、第1誘電体本体13と、第1張出部14と、第1凹部15と、を有する。第1誘電体本体13は、板状をなし、直方体形状をなす。第1誘電体本体13は、第1電極10を覆う。第1張出部14は、長手方向の一端側において、第1誘電体11の外側(第2誘電体31側とは反対側)に張り出した形態をなしている。第1張出部14は、第1誘電体11における短手方向全領域にわたって形成されている。第1張出部14は、第1誘電体11の長手方向の一端まで形成されている。第1凹部15は、第1誘電体11の外側(第2誘電体31側とは反対側)の面において、長手方向の一端側に形成されている。第1凹部15は、第1張出部14を凹ませた形態をなしている。第1凹部15は、第1誘電体11の長手方向の一端に開口している。
【0036】
第2誘電体31は、第2誘電体本体33と、第2張出部34と、第2凹部35と、を有する。第2誘電体本体33は、板状をなし、直方体形状をなす。第2誘電体本体33は、第2電極30を覆う。第2誘電体本体33は、第1誘電体本体13と対向し、第1誘電体本体13との間に放電空間DSを形成する。第2張出部34は、長手方向の一端側において、第2誘電体31の外側(第1誘電体11側とは反対側)に張り出した形態をなしている。第2張出部34は、第2誘電体31における短手方向全領域にわたって形成されている。第2張出部34は、第2誘電体31の長手方向の一端まで形成されている。第2凹部35は、第2誘電体31の外側(第1誘電体11側とは反対側)の面において、長手方向の一端側に形成されている。第2凹部35は、第2張出部34を凹ませた形態をなしている。第2凹部35は、第2誘電体31の長手方向の一端に開口している。
【0037】
第1誘電体11(具体的には第1誘電体本体13)と第2誘電体31(具体的には第2誘電体本体33)との距離である誘電体間ギャップGC(図5参照)は、空気の耐電圧が3.0kV/mm程度であることを考慮すると、オゾン発生体3に印加する交流電圧のピーク値を4.5kVとする場合、放電させるためには1.5mm未満とする必要がある。しかし、放電時間を長くし安定した放電を維持するためには、その3分の1以下、つまり0.5mm以下にすることが好ましい。他方、誘電体間ギャップGCが小さくなりすぎると、供給される空気が不足し、オゾン発生量が低下する。このため、誘電体間ギャップGCは、0.2mm以上であることが好ましい。例えば、誘電体間ギャップGCは、0.37mmであることが好ましい。なお、誘電体間ギャップGCは、第1誘電体11及び第2誘電体31の互いの対向面が平行でない場合、第1電極10及び第2電極30の先端(長手方向の他端)の位置を基準とする。
【0038】
第1電極10及び第2電極30は、互いに同一の大きさで且つ同一形状をなしており、面対称となる位置関係で配置される。第1誘電体11及び第2誘電体31は、互いに同一の大きさで且つ同一形状をなしており、面対称となる位置関係で配置される。
【0039】
第1端子12及び第2端子32は、それぞれ金属製であり、板状をなす。第1端子12は、第1凹部15に配置され、第2端子32は、第2凹部35に配置される。第1端子12は、第1電極10に電気的に接続され、第2端子32は、第2電極30に電気的に接続される。第1端子12及び第2端子32は、それぞれ短手方向から見てL字型をなす。
【0040】
第1端子12は、第1接続部21と、第1突出部22と、第3接続部23と、を有する。第1接続部21は、図5及び図6に示すように、第1誘電体11に設けられた第1導電部24を介して第1電極10に電気的に接続される。第1導電部24は、本実施形態では、第1誘電体11に形成されるビアである。第1導電部24は、第1電極10から第1誘電体11の外側(第2誘電体31側とは反対側)の面まで延びている。第1誘電体11の外側(第2誘電体31側とは反対側)の面には、第1導電部24が露出しており、第1導電部24の露出部分にランドが形成される。このランドに対して、第1接続部21がロウ付けされる。これにより、第1端子12が第1電極10に電気的に接続される。第1突出部22は、第1接続部21の一端に連なり、第1誘電体11の端部よりも一端側に突出している。第3接続部23は、第1突出部22の先端(一端側の端部)から屈曲して並び方向に延びている。
【0041】
第2端子32は、第2接続部41と、第2突出部42と、第4接続部43と、を有する。第2接続部41は、第2誘電体31に設けられる第2導電部44を介して第2電極30に電気的に接続される。第2導電部44は、本実施形態では、第2誘電体31に形成されるビアである。第2接続部41は、上述した第1接続部21と第1電極10との接続と同様に、第2電極30に接続される。第2突出部42は、第2接続部41の一端に連なり、第2誘電体31の端部よりも一端側に突出している。第4接続部43は、第2突出部42の先端(一端側の端部)から屈曲して並び方向に延びている。第3接続部23及び第4接続部43は、互いに反対方向に延びている。
【0042】
支持部50は、第1誘電体11及び第2誘電体31を支持する。支持部50は、第1誘電体11及び第2誘電体31を長手方向の一端側で片持ち支持する。つまり、支持部50は、第1誘電体11及び第2誘電体31を同じ側で片持ち支持する。支持部50は、例えば樹脂(例えば、ポリカーボネート(PC)、ABS、PVC、PPなど)を材料として形成される。支持部50は、スペーサ51と、ホルダ52と、を有する。
【0043】
スペーサ51は、長手方向の一端側において第1誘電体11と第2誘電体31との間に配置され、長手方向の他端側において第1誘電体11と第2誘電体31との間に放電空間DSを形成させる。スペーサ51は、板状をなしている。スペーサ51は、厚さ方向を、第1誘電体11及び第2誘電体31の並び方向に向けて配置される。スペーサ51は、第1誘電体11と第2誘電体31との間に配置されるスペーサ部53と、スペーサ部53から長手方向の一端側に延びて第1突出部22と第2突出部42との間に配置される延設部54と、を有する。
【0044】
スペーサ部53は、板状をなす。スペーサ部53は、短手方向において、第1誘電体11及び第2誘電体31の範囲内に収まる。スペーサ部53の長手方向の一端は、第1誘電体11及び第2誘電体31の長手方向の一端よりも他端側に配置され、スペーサ部53の長手方向の他端は、第1張出部14及び第2張出部34の他端よりも一端側に配置される。
【0045】
延設部54は、板状をなす。延設部54は、スペーサ部53よりも厚さが小さい。なお、延設部54は、スペーサ部53よりも厚さが小さくなくてもよく、例えばスペーサ部53と同じ厚さであってもよい。延設部54は、短手方向において、第1端子12及び第2端子32の両側の端部よりも外側まで延びている。延設部54は、長手方向において、第1端子12及び第2端子32の一端側の端部よりも一端側に延びている。
【0046】
オゾン発生体3は、スペーサ51に、第1誘電体11及び第2誘電体31を接着させる両面テープ55を有する。第1誘電体11及び第2誘電体31は、それぞれ両面テープ55によってスペーサ51のスペーサ部53に接着される。
【0047】
ホルダ52は、スペーサ51を挟んだ第1誘電体11及び第2誘電体31を保持する部材である。ホルダ52は、環状(具体的には角筒状)をなしており、スペーサ51を挟んだ第1誘電体11及び第2誘電体31の外周を囲むように配置される。なお、ホルダ52は、円環状であってもよいし、円環状以外であってもよい。ホルダ52は、ホルダ本体56と、係止部57と、第1切欠部58と、第2切欠部59と、を有する。
【0048】
ホルダ本体56は、環状(具体的には角筒状)をなしている。なお、ホルダ本体56は、円環状であってもよいし、円環状以外であってもよい。ホルダ本体56は、並び方向の両側に配置される一対の第1壁部56Aと、短手方向の両側に配置される一対の第2壁部56Bと、を有する。
【0049】
係止部57は、ホルダ本体56における長手方向の他端側の内面から内側に突出する形態をなしている。係止部57は、一対の第1壁部56Aの内面からそれぞれ突出している。係止部57は、第1壁部56Aにおける短手方向全領域にわたって形成されている。
【0050】
第1切欠部58は、第1端子12及び第2端子32を露出させるように切り欠いた形態をなしている。第1切欠部58は、一対の第1壁部56Aにおける長手方向の一端側の端部を切り欠いた形態をなしている。
【0051】
第2切欠部59は、放電空間DSを露出させるように切り欠いた形態をなしている。第2切欠部59は、一対の第2壁部56Bにおける長手方向の他端側の端部を切り欠いた形態をなしている。第2切欠部59の長手方向の一端は、第1切欠部58の長手方向の他端よりも他端側に配置されている。第2切欠部59の幅(並び方向の間隔)は、誘電体間ギャップGCよりも大きいことが好ましい。
【0052】
ホルダ52は、図8に示すように、スペーサ51を挟んだ第1誘電体11及び第2誘電体31に対し、長手方向の他端側から挿し通される。ホルダ52は、係止部57が第1誘電体11の第1張出部14及び第2誘電体31の第2張出部34の長手方向の端部に接触することで、位置決めされる。なお、図9に示すように、並び方向において、スペーサ51を挟んだ状態の第1誘電体本体13及び第2誘電体本体33の外面同士の間隔をL1とし、スペーサ51を挟んだ状態の第1張出部14及び第2張出部34の外面同士の間隔をL2とし、ホルダ52の一対の第2壁部56Bの内面同士の最小の間隔をL3とし、ホルダ52の一対の係止部57の内面同士の間隔をL4とした場合、以下の式(2)及び式(3)が成り立つ。
L1≦L4 ・・・式(2)
L4<L2≦L3 ・・・式(3)
【0053】
オゾン発生器100は、図2及び図3に示すように、流路構成部60と、周壁部61と、底部62と、天井部63と、フィンガーガード64と、吸気部65と、を有する。
【0054】
流路構成部60は、流路1を構成する部位である。流路構成部60の内側に、流路1が設けられている。流路構成部60は、周方向に複数(本実施形態では2)の分割体に分割される構造となっている。具体的には、流路構成部60は、周方向に分割された第1分割体60A及び第2分割体60Bを有し、第1分割体60A及び第2分割体60Bを連結させることで構成される。
【0055】
周壁部61は、環状(具体的には筒状、より具体的には円筒状)をなしており、流路構成部60及び流路1の外周を囲む形態をなしている。オゾン発生器100の外周の直径(周壁部61の外径)は、例えば225mmであり、オゾン発生器100の高さは、例えば204mmである。
【0056】
底部62は、載置面に載置される部位である。底部62は、上側に配置される流路構成部60を支持する。底部62は、環状に配置される吸気口5の内側に収まる形態をなしている。また、底部62は、周壁部61の内周よりも小さい外形をなしている。
【0057】
天井部63は、オゾン発生器100におけるZ方向の他端側に配置され、Z方向を軸方向とした環状をなしている。天井部63の内側には、排気口6が形成されている。天井部63は、外周が周壁部61の他端側の端部(本実施形態では上端部)に連結されており、周壁部61と一体に形成されている。周壁部61及び天井部63は、フィンガーガード64を間に挟んで流路構成部60の上側に配置され、流路構成部60に支持される。周壁部61は、載置面から浮いた状態で支持される。
【0058】
フィンガーガード64は、複数の貫通孔が形成された平面状(本実施形態では円板状)の部位である。貫通孔は、スリット状に形成されている。フィンガーガード64は、流路1内の排気を許容しつつ、外部からの異物(例えば指など)の侵入を抑制する機能を有する。フィンガーガード64は、流路構成部60及び天井部63とは別部材として構成されている。フィンガーガード64は、オゾン発生体3よりも下流側に配置される。
【0059】
吸気部65は、吸気口5を形成する部位であり、環状をなしている。吸気部65は、周壁部61の下端側の内周側と、底部62の上端側の外周側との間に配置され、流路構成部60に対して係止される。吸気部65は、複数の吸気口5が形成されている。複数の吸気口5は、環状の吸気部65に沿って環状に並んで配置されている。吸気口5は、径方向に長い形状をなしている。
【0060】
オゾン発生器100は、図3及び図10に示すように、保持部70と、第1相手側端子71と、第2相手側端子72と、ねじ73と、交流電源74と、を有する。
【0061】
保持部70は、オゾン発生体3を保持する部位である。保持部70は、第1収容部75と、端子固定部76と、第2収容部77と、を有する。第1収容部75は、底面と、底面から突出してホルダ52の外周を囲む囲み部と、を有する。第1収容部75には、ホルダ52における長手方向の一端側が収容される。ホルダ52の少なくとも一部は、第1収容部75の開口端から突出する。第1収容部75は、オゾン発生体3の第1端子12及び第2端子32が嵌まる切欠溝75Aを有する。端子固定部76は、第1端子12及び第2端子32のそれぞれに対応して設けられている。端子固定部76は、雌ねじ部を有する。第1端子12の第3接続部23は、一方の端子固定部76に対し、ねじ73によって第1相手側端子71と共締めされる。第2端子32の第4接続部43は、他方の端子固定部76に対し、ねじ73によって第2相手側端子72と共締めされる。第1相手側端子71及び第2相手側端子72は、それぞれ交流電源74に電気的に接続される。
【0062】
第2収容部77は、第1収容部75に収容されたオゾン発生体3における長手方向の一端側を収容し、少なくとも第1端子12及び第2端子32の全体を収容する。第2収容部77の内部は、少なくとも第1端子12及び第2端子32の全体が埋まる位置まで樹脂モールドされる。ホルダ52の少なくとも一部(具体的には、少なくとも第2切欠部59の長手方向の一端よりも他端側)は、モールドされた樹脂から突出した状態となる。
【0063】
保持部70は、流路構成部60の外側面に対して固定される。保持部70は、図3に示すように、流路1の壁面1Aの外側に配置され。壁面1Aの外側でオゾン発生体3の支持部50を保持する。これにより、第1誘電体11の長手方向の一端、及び第2誘電体31の長手方向の一端は、流路構成部60に支持される。流路1の壁面1Aには、オゾン発生体3を内側に突出させる開口部1Bが形成されている。オゾン発生体3の第1誘電体11及び第2誘電体31は、開口部1Bから壁面1Aの内側に突出した状態で配置される。第1電極10の少なくとも一部及び第2電極30の少なくとも一部は、壁面1Aよりも内側に配置される。また、ホルダ52も、開口部1Bから壁面1Aの内側に突出した状態で配置される。これにより、第1誘電体11の長手方向の他端、及び第2誘電体31の長手方向の他端は、流路構成部60の内壁面(壁面1A)と離間している。
【0064】
交流電源74は、トランスを有し、交流電力を供給しうる。交流電源74は、オゾン発生器100の外部の商用電源から供給される電力に基づいて所望の交流電力を生成し、オゾン発生体3等に供給する。
【0065】
図11に示すように、第1誘電体11は、流路構成部60において、第2誘電体31に対してファン2側に配されている。オゾン発生体3には、気体導入口3Aが設けられている。気体導入口3Aは、放電空間DS内に気体(酸素を含む空気)を入り込ませる開口部である。なお、気体導入口3Aは、放電空間DSの一部を構成する。気体導入口3Aは、第1誘電体11の端部11A(一端及び他端と異なる端部)と、第1誘電体11の端部11Aに対向する第2誘電体31の端部31Aと、を含んで構成されている。第1誘電体11の端部11A、及び第2誘電体31の端部31Aとは、長手方向の両端とは異なる端部であり、長手方向および並び方向と直交する方向の一端である。気体導入口3Aは、第1電極10及び第2電極30の延び方向(長手方向)に沿って延びている。気体導入口3Aは、主に第1誘電体11及び第2誘電体31においてスペーサ51(より具体的には、スペーサ部53)よりも他端側の部分に設けられる。
【0066】
図11に示すように、気体導入口3Aから気体が入り込む方向(以下、開口方向ともいう)が、中心軸Lに対してファン2の回転方向に傾いている。「開口方向」とは、第1電極10及び第2電極30の延び方向(長手方向)と、第1誘電体11及び第2誘電体31の並び方向と、に直交する方向である。また、開口方向は、第1誘電体11の端部11Aと第2誘電体31の端部31Aとによって挟まれる領域に直交する方向である。開口方向は、第1誘電体11と第2誘電体31との隙間(放電空間DS)に沿っている。例えば、図11に示すように、第1電極10及び第2電極30の延び方向(長手方向)から見た断面(ファン2の中心軸Lとオゾン発生体3とが重なって見える断面)において、右側上方を向く方向(図11の矢印A1の方向)である。「ファン2の回転方向」とは、軸方向の他端側(図11では上端側)から見て時計回り方向である。例えば、「ファン2の回転方向」は、図11に示す断面において、右側の羽根部(羽根部2BXとする)が紙面手前側に回転し、左側の羽根部(羽根部2BYとする)が紙面奥側に回転する方向である。
【0067】
ファン2によって生じさせる旋回流は、Z方向の他端側(上方側)から見て時計回りに回る流れである。例えば、図11に示す断面において、矢印A3で示すように、流路1には右側上方に向かう気流が生じる。そのため、気体導入口3Aの開口方向が、中心軸Lに対してファン2の回転方向に傾く構成とすることで、旋回流が向かう方向と、気体導入口3Aの開口方向とが重なり易くなる。したがって、気体導入口3Aから放電空間DSに気体が導入され易くなり、オゾン発生体3によるオゾン発生効率を向上させることができる。
【0068】
例えば、気体導入口3Aの開口方向の中心軸Lに対してファン2の回転方向への傾き角度(単に傾き角度ともいう)は、0°より大きく80°以下が好ましい。気体導入口3Aの開口方向の傾き角度は、例えば50°以下であることが好ましい。
【0069】
図3に示すように、第1誘電体11の長手方向の他端(以下、他端11Bという)を含む全体、及び第2誘電体31の長手方向の他端(以下、他端31Bという)を含む全体は、Z方向(上下方向)から見て、ロータ2Aよりも径方向外側に位置している。「第1誘電体11及び第2誘電体31がロータ2Aよりも径方向外側に位置する」とは、第1誘電体11の長手方向他端を含む第1誘電体11の全体、及び第2誘電体31の長手方向他端を含む第2誘電体31の全体が、Z方向(上下方向)から見てロータ2Aを超えていない(跨っていない)ことを意味する。すなわち、第1誘電体11及び第2誘電体31は、ファン2のロータ2AにZ方向(上下方向)で重なっていない。第1誘電体11及び第2誘電体31は、Z方向(上下方向)でファン2の羽根部2Bと重なる位置にある。そのため、気体導入口3A全体を中心軸Lに対してファン2の回転方向に傾かせることができ、気体導入口3Aに旋回流を入り込ませ易くなる。また、旋回流は、回転軸Lから遠いほど速い流れになるため、壁面1A側に位置した気体導入口3Aへ旋回流が入り込みやすくなる。さらに、放電空間DSが壁面1A側に位置していることから、気流導入口3Aから流入した旋回流によって効率的にオゾン生成が行われる。
【0070】
図11に示すように、オゾン発生体3には、気体放出口3Bが設けられている。気体放出口3Bは、気体導入口3Aから導入された気体を放出する。気体放出口3Bは、放電空間DSの一部を構成する。気体放出口3Bは、気体導入口3Aとは反対側に設けられている。気体放出口3Bは、気体導入口3Aと同様の構成である。気体放出口3Bは、第1誘電体11の端部11C(端部11Aとは反対側の端部)と、第1誘電体11の端部11Aに対向する第2誘電体31の端部31Cと、を含んで構成されている。図11に示すように、気体放出口3Bから気体が抜け出る方向(放出方向ともいう)に、流路構成部60が位置している。本実施形態では、「放出方向」とは、気体導入口3Aの開口方向と同じ方向である。放出方向は、第1誘電体11の端部11Cと第2誘電体31の端部31Cとによって挟まれる領域に直交する方向である。例えば、図11に示す断面において、右側上方を向く方向(図11の矢印A4の方向)である。図11に示すように、気体放出口3Bの放出方向(気体放出口3Bから延びる直線上)に流路構成部60が位置していることで、排気口6側から気体放出口3Bを視認しにくくなる。そのため、気体放出口3Bを介して放電空間DSを視認しにくくなり、放電時に生じる紫外線を直視することを抑制できる。
【0071】
オゾン発生器100は、図15に示すように、制御部80と、操作部81と、オゾン検出部82と、表示部83と、音出力部84と、を有する。制御部80は、オゾン発生器100の動作を制御する。制御部80は、マイクロコンピュータを主体として構成され、CPU、ROM、RAM、駆動回路等を有する。
【0072】
操作部81は、例えば押圧によってオンオフ状態が切り替わるスイッチであり、例えばタクトスイッチである。操作部81の操作結果を示す信号は、制御部80に入力される。オゾン検出部82は、オゾン発生器100の外部の空気のオゾン濃度を検出する。オゾン検出部82の検出値を示す信号は、制御部80に入力される。
【0073】
制御部80は、交流電源74を介して、オゾン発生体3の動作を制御しうる。制御部80は、オゾン発生体3に印加する交流電圧を制御することで、オゾン発生体3が発生させるオゾンの量を調整しうる。制御部80は、操作部81の操作結果に基づいてオゾンの発生量を調整しうる。制御部80は、オゾン検出部82で検出されたオゾン濃度に基づいて、オゾン濃度が目標値に近づくようにオゾン発生体3の動作をフィードバック制御しうる。
【0074】
制御部80は、ファン2の動作を制御しうる。制御部80は、ファン2にPWM信号を与えることで、ファン2をPWM制御する。これにより、制御部80は、風量を調整しうる。
【0075】
制御部80は、表示部83の動作を制御しうる。表示部83は、例えばLEDランプである。表示部83は、LEDの点灯状態によって、電源のオンオフ状態や、ファン2の動作状態、外部のオゾン濃度などを示す。
【0076】
制御部80は、音出力部84の動作を制御しうる。音出力部84は、音を出力するものであり、例えばブザーである。音出力部84は、例えばオゾン発生器100に異常が生じた場合に警報音を出力する。
【0077】
1-2.第1実施形態の効果
第1実施形態では、気体導入口3Aから気体が入り込む方向(開口方向)が、中心軸Lに対してファン2の回転方向に傾いているため、気体導入口3Aから放電空間DSに気体が導入され易くなる。そのため、オゾン発生器100によるオゾン発生効率が向上する。
【0078】
更に、第1誘電体11及び第2誘電体31は、ロータ2Aよりも径方向外側に位置している。このため、気体導入口3A全体を中心軸Lに対してファン2の回転方向に傾かせることができ、気体導入口3Aに旋回流を入り込ませ易くなる。
【0079】
更に、気体放出口3Bから気体が抜け出る方向(放出方向)に、流路構成部60が位置している。このため、流路1の排気口6側から気体放出口3Bを介して放電空間DSを視認しにくくなり、紫外線の直視を抑制できる。
【0080】
更に、第1電極10の第1縁部10Aと第2誘電体31の第2縁部31Dとを通り気体放出口3B側に延びる直線Xが、流路構成部60と交わっている。このため、流路1の排気口6側から気体放出口3Bを介して第1電極10付近を視認し難くなり、第1電極10付近で生じる紫外線の直視を抑制できる。
【0081】
2.第2実施形態
図12は、第2実施形態のオゾン発生器の一部を例示する図面である。第2実施形態は、流路1に対するオゾン発生体3の組み付け角度が異なる点が主に第1実施形態と異なっている。それ以外の構成は、第1実施形態と同じであり、詳しい説明を省略する。
【0082】
図12に示すように、第1電極10の気体放出口3B側の縁部を第1縁部10Aとし、第2誘電体31の気体放出口3B側の縁部を第2縁部31Dとする。第1縁部10Aと第2縁部31Dとを通り気体放出口3B側に延びる直線Xは、流路構成部60と交わっている。なお、図11では、直線Xが、第1縁部10Aの所定位置を通るように例示したが、第1縁部10Aのその他の位置(長手方向で別の位置)を通っていても流路構成部60と交わっていることが好ましい。同様に、直線Xが、第2縁部31Dのその他の位置(長手方向で別の位置)を通っていても流路構成部60と交わっていることが好ましい。以上のような構成によって、流路1の排気口6側から気体放出口3Bを介して、第1電極10側の第1電極10を視認し難くなる。そのため、電極間で生じる紫外線の直視を抑制できる。
【0083】
3.第3実施形態
図13は、第3実施形態のオゾン発生器の一部を例示する図面である。第3実施形態は、オゾン発生器が拡散板66を有する点が主に第1実施形態と異なっている。それ以外の構成は、第1実施形態と同じであり、詳しい説明を省略する。
【0084】
第3実施形態のオゾン発生器200は、図13に示すように、拡散板66を有している。拡散板66は、本開示の「遮蔽部」の一例に相当する。拡散板66は、オゾン発生体3が発生させたオゾンを流路1内に拡散させるものである。拡散板66の材質は、オゾン耐性があることが好ましく、例えばABS樹脂である。拡散板66は、流路1のうちオゾン発生体3よりも下流側に配置される。拡散板66は、流路1の壁面1Aから内側に突出した形態をなしている。拡散板66は、壁面1Aの周方向の一部から突出している。拡散板66は、壁面1Aから離れるにつれて幅が小さくなっている。拡散板66は、扇形状をなしている。拡散板66は、流路構成部60(具体的には第1分割体60A(図3参照))と一体に形成されている。拡散板66は、中心軸Lの軸方向(例えばZ方向の他端側)から見た場合に、オゾン発生体3(具体的にはオゾン発生体3の気体放出口3B側の一部)と重なる位置に配置される。より具体的には、拡散板66は、中心軸Lの軸方向から見た場合に、気体放出口3Bに重なっている。これにより、流路1の排気口6側から気体放出口3Bを介してオゾン発生体3を視認し難くできる。
【0085】
拡散板66は、図13に示すように、流路1の壁面1Aにおける周方向の一部から中心に向けて内側に突出し、壁面1Aから離れるにつれて周方向の幅が小さくなっている。Z方向から見た拡散板66の先端側がなす角度は、例えば15度以上45度以下であり、図13に示す例では30度である。拡散板66は、壁面1Aから中心に向けて突出しており、先端側に向けて徐々に厚さが小さくなっている。拡散板66の厚さは、例えば壁面1A側においては2mm以上3mm以下の範囲内で定められ、先端側(中心側)においては1mm程度とされる。
【0086】
気体導入口3Aの開口方向は、以下のようにして決定してもよい。ファン2の回転により生じる旋回流の中心軸Lに対する傾き角度を、旋回流角度とする。旋回流角度は、例えば図14に示す方法で測定することができる。図14は、流路1(具体的には第2流路8)に見立てた円筒を概略的に示す模式図である。ファン2の送風動作で旋回流を生じさせつつ、円筒の下端側から発煙筒を焚き、図14に示すように、壁面(壁面1Aに相当する面)に残った煙の痕跡S等から旋回流の向きを特定する。煙の痕跡Sに対して、例えば一方側の縁に沿った直線X2を特定する。上下方向に延びる直線X3に対する直線X2の角度θを測定し、旋回流角度とする。角度θは、例えば円筒を平面上に展開した状態で測定する。旋回流角度θは、例えば20°であることが好ましい。
【0087】
旋回流角度に対して-30°以上30°以下の範囲内の角度を加算した角度を加算角度とする。加算角度は、-10°以上10°以下の範囲内の角度がより好ましい。気体導入口3Aから気体が入り込む方向(開口方向)を、中心軸Lに対してファン2の回転方向に加算角度で傾いている構成とする。このように、気体導入口3Aの開口方向が旋回流角度に近い角度で傾く構成とすることで、気体導入口3Aに旋回流が入り込み易くなる。したがって、拡散板66によってオゾン発生体3の視認を難しくしつつ、気体導入口3Aから放電空間DSに気体を導入し易くしてオゾン発生効率の向上を図ることができる。
【0088】
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。また、上述した実施形態や後述する実施形態の様々な特徴は、矛盾しない組み合わせであればどのように組み合わされてもよい。
【0089】
上記第1~第3実施形態では、気体導入口3Aの開口方向と、気体放出口3Bの方出方向とが同じ方向であったが、異なる方向であってもよい。
【0090】
上記第1~第3実施形態では、気体導入口3Aが1つの開口領域で構成されていたが、分割された複数の開口領域で構成されていてもよい。
【0091】
上記第1~第3実施形態では、Z方向が上下方向であったが、上下方向に限らない。例えば、Z方向は、上下方向に対して傾斜する方向であってもよい。
【0092】
なお、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、今回開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示された範囲内又は特許請求の範囲と均等の範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0093】
1…流路
1A…内壁面
2…ファン(軸流ファン)
2A…ロータ
2B…羽根部
3…オゾン発生体
3A…気体導入口
3B…気体放出口
5…吸気口
6…排気口
10…第1電極
10A…第1縁部
11…第1誘電体
11A…端部
11B…他端
11C…端部
30…第2電極
31…第2誘電体
31A…端部
31B…他端
31C…端部
31D…第2縁部
60…流路構成部
66…拡散板(遮蔽部)
100,200…オゾン発生器
DS…放電空間
L…中心軸
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
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図15