特許 7703292 オゾン発生装置及びオゾン発生方法

(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】2025-06-27

(45)【発行日】2025-07-07

(54)【発明の名称】オゾン発生装置及びオゾン発生方法

(51)【国際特許分類】

   C01B 13/11 20060101AFI20250630BHJP

【ＦＩ】

C01B13/11 M

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2024549688

(86)(22)【出願日】2024-01-30

(86)【国際出願番号】 JP2024002801

【審査請求日】2024-08-22

(73)【特許権者】

【識別番号】501137636

【氏名又は名称】株式会社ＴＭＥＩＣ

(74)【代理人】

【識別番号】100088672

【弁理士】

【氏名又は名称】吉竹 英俊

(74)【代理人】

【識別番号】100088845

【弁理士】

【氏名又は名称】有田 貴弘

(72)【発明者】

【氏名】平松 幸成

(72)【発明者】

【氏名】小野 祐司

(72)【発明者】

【氏名】中村 紀幸

(72)【発明者】

【氏名】西村 真一

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 貴翔

(72)【発明者】

【氏名】生沼 学

(72)【発明者】

【氏名】塩田 有波

(72)【発明者】

【氏名】葛本 昌樹

【審査官】玉井 一輝

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１６／１３２９１９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】韓国登録特許第１０－２２４４９３６（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】中国特許出願公開第１１５６５０１７５（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開平１１－２４６２０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０１Ｂ １３／１１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

オゾン発生装置であって、
平板状の第１の金属電極と、
前記第１の金属電極に対向して配置される平板状の第２の金属電極とを備え、前記第１及び第２の金属電極のうち少なくとも一つの電極は、中央部にガス流出口を有し、
前記第１及び第２の金属電極間において、前記第１及び第２の金属電極のうち少なくとも一つの金属電極に隣接して設けられる少なくとも一つの電極用誘電体をさらに備え、
前記第１及び第２の金属電極間において、前記少なくとも一つの電極用誘電体に接して放電空間が設けられ、
前記第１及び第２の金属電極間に電圧が印加されることにより前記放電空間に誘電体バリア放電が発生し、
前記放電空間に原料ガスが供給され、前記誘電体バリア放電が発生する前記放電空間を前記原料ガスが通過することによりオゾンガスが得られ、
前記放電空間は前記ガス流出口に連通する放電中央空間と前記放電中央空間の周辺に存在する放電周辺空間とを含み、前記原料ガスは前記放電周辺空間から前記放電中央空間に向けて供給され、
前記第１及び第２の金属電極のうち少なくとも一つの金属電極は流路内蔵金属電極であり、
前記流路内蔵金属電極は、平面視して前記放電中央空間と重複する電極中央領域と、平面視して前記放電周辺空間と重複する電極周辺領域とを有し、
前記流路内蔵金属電極は、内部に冷媒を流す冷媒流路を有し、前記冷媒流路は前記電極中央領域から前記電極周辺領域にかけて形成され、
前記放電空間にて得られた前記オゾンガスは前記放電中央空間から前記ガス流出口を介して外部に出力され、
前記冷媒流路は、前記電極周辺領域に先がけて前記電極中央領域に前記冷媒を流す中心優先冷媒流路構造を有し、
前記オゾン発生装置は、
外部から前記冷媒を受ける冷媒供給口と、
外部に前記冷媒を排出する冷媒排出口とをさらに備え、
前記冷媒流路は、
流路方向を変える少なくとも一つの屈曲流路と、
各々が流路方向に沿って前記冷媒を流す複数の周回流路とを含み、
前記複数の周回流路のうち隣接する一対の周回流路は前記少なくとも一つの屈曲流路のうち一の屈曲流路を介して互いの流路方向が反対方向になるように接続され、
前記複数の周回流路は前記冷媒供給口に連通する供給側周回流路と、前記冷媒排出口に連通する排出側周回流路とを含み、前記複数の周回流路のうち前記供給側周回流路は前記ガス流出口から最も近くに存在し、前記排出側周回流路は前記ガス流出口から最も遠くに存在し、
前記中心優先冷媒流路構造は、
最初に前記冷媒供給口から前記供給側周回流路に前記冷媒が供給され、最後に前記排出側周回流路から前記冷媒排出口を介して外部に前記冷媒が排出されるように、前記複数の周回流路及び前記少なくとも一つの屈曲流路に前記冷媒を流す周回循環流路構造を含む、
オゾン発生装置。

【請求項2】

請求項１記載のオゾン発生装置であって、
前記冷媒流路は複数の部分冷媒流路を含み、
前記複数の部分冷媒流路はそれぞれ、前記複数の周回流路と前記少なくとも一つの屈曲流路とを有し、
前記複数の部分冷媒流路それぞれの前記供給側周回流路が前記冷媒供給口に連通し、
前記複数の部分冷媒流路それぞれの前記排出側周回流路が前記冷媒排出口に連通し、
前記複数の部分冷媒流路はそれぞれ前記周回循環流路構造を有する、
オゾン発生装置。

【請求項3】

請求項１記載のオゾン発生装置であって、
前記冷媒供給口及び前記冷媒排出口は、平面視して前記放電空間に重複しない、
オゾン発生装置。

【請求項4】

請求項３記載のオゾン発生装置であって、
前記冷媒供給口及び前記冷媒排出口は、平面視して前記放電空間に対し同一方向に設けられる、
オゾン発生装置。

【請求項5】

請求項１から請求項４のいずれかに記載のオゾン発生装置であって、
前記放電空間は平面視して円状を呈する、
オゾン発生装置。

【請求項6】

請求項１から請求項４のいずれかに記載のオゾン発生装置であって、
前記流路内蔵金属電極は前記第１の金属電極を含み、
前記第２の金属電極に隣接して前記放電空間の反対側に設けられた絶縁構造体と、
前記絶縁構造体に隣接して前記放電空間の反対側に設けられ、冷却機能を有する冷却板とをさらに備える、
オゾン発生装置。

【請求項7】

請求項６記載のオゾン発生装置であって、
前記冷却板は内部に第２の冷媒を流す第２の冷媒流路を有し、
前記冷却板は、平面視して前記放電中央空間と重複する冷却中央領域と、平面視して前記放電周辺空間と重複する冷却周辺領域とを有し、
前記第２の冷媒流路は前記冷却中央領域から前記冷却周辺領域にかけて形成され、前記冷却周辺領域に先がけて前記冷却中央領域に前記第２の冷媒を流す第２の中心優先冷媒流路構造を有する、
オゾン発生装置。

【請求項8】

オゾン発生装置を用いてオゾンガスを発生するオゾン発生方法であって、
前記オゾン発生装置は、
平板状の第１の金属電極と、
前記第１の金属電極に対向して配置される平板状の第２の金属電極とを備え、前記第１及び第２の金属電極のうち少なくとも一つの電極は、中央部にガス流出口を有し、
前記オゾン発生装置は、
前記第１及び第２の金属電極間において、前記第１及び第２の金属電極のうち少なくとも一つの金属電極に隣接して設けられる少なくとも一つの電極用誘電体をさらに備え、
前記第１及び第２の金属電極間において、前記少なくとも一つの電極用誘電体に接して放電空間が設けられ、
前記放電空間は前記ガス流出口に連通する放電中央空間と前記放電中央空間の周辺に存在する放電周辺空間とを含み、
前記第１及び第２の金属電極のうち少なくとも一つの金属電極は流路内蔵金属電極であり、
前記流路内蔵金属電極は、平面視して前記放電中央空間と重複する電極中央領域と、平面視して前記放電周辺空間と重複する電極周辺領域とを有し、
前記流路内蔵金属電極は、内部に冷媒を流す冷媒流路を有し、前記冷媒流路は前記電極中央領域から前記電極周辺領域にかけて形成され、
(a) 前記第１及び第２の金属電極間に電圧を印加して前記放電空間に誘電体バリア放電が発生させるステップと、
(b) 前記冷媒流路において、前記電極周辺領域に先がけて前記電極中央領域に前記冷媒を流す中心優先冷媒流路設定処理を実行するステップと、
(c) 前記放電周辺空間の周辺から前記放電中央空間に向けて原料ガスを供給することにより、前記放電空間内で前記オゾンガスを得るステップとを備え、
前記放電空間にて得られた前記オゾンガスは前記放電中央空間から前記ガス流出口を介して外部に出力され、
前記オゾン発生装置は、
外部から前記冷媒を受ける冷媒供給口と、
外部に前記冷媒を排出する冷媒排出口とをさらに備え、
前記冷媒流路は、
流路方向を変える少なくとも一つの屈曲流路と、
各々が流路方向に沿って前記冷媒を流す複数の周回流路とを含み、
前記複数の周回流路のうち隣接する一対の周回流路は前記少なくとも一つの屈曲流路のうち一の屈曲流路を介して互いの流路方向が反対方向になるように接続され、
前記複数の周回流路は前記冷媒供給口に連通する供給側周回流路と、前記冷媒排出口に連通する排出側周回流路とを含み、前記複数の周回流路のうち前記供給側周回流路は前記ガス流出口から最も近くに存在し、前記排出側周回流路は前記ガス流出口から最も遠くに存在し、
前記ステップ(b)における前記中心優先冷媒流路設定処理は、
(b-1) 前記冷媒供給口から前記供給側周回流路に前記冷媒を供給するステップと、
(b-2) 前記排出側周回流路から前記冷媒排出口に前記冷媒を排出するステップとを備え、
前記ステップ(b-1)及び(b-2)の実行により、前記冷媒流路において、最初に前記冷媒供給口から前記供給側周回流路に前記冷媒が供給され、最後に前記排出側周回流路から前記冷媒排出口を介して外部に前記冷媒が排出される態様で、前記複数の周回流路及び前記少なくとも一つの屈曲流路に前記冷媒が流れる周回循環流路が設定される、
オゾン発生方法。

【請求項9】

オゾン発生装置であって、
平板状の第１の金属電極と、
前記第１の金属電極に対向して配置される平板状の第２の金属電極とを備え、前記第１及び第２の金属電極のうち少なくとも一つの電極は、中央部にガス供給口を有し、
前記第１及び第２の金属電極間において、前記第１及び第２の金属電極のうち少なくとも一つの金属電極に隣接して設けられる少なくとも一つの電極用誘電体をさらに備え、
前記第１及び第２の金属電極間において、前記少なくとも一つの電極用誘電体に接して放電空間が設けられ、
前記第１及び第２の金属電極間に電圧が印加されることにより前記放電空間に誘電体バリア放電が発生し、
前記ガス供給口を介して前記放電空間に原料ガスが供給され、前記誘電体バリア放電が発生する前記放電空間を前記原料ガスが通過することによりオゾンガスが得られ、
前記放電空間は前記ガス供給口に連通する放電中央空間と前記放電中央空間の周辺に存在する放電周辺空間とを含み、前記原料ガスは前記放電中央空間から前記放電周辺空間に向けて供給され、前記放電周辺空間に連通する外部空間がオゾンガス出力空間となり、
前記第１及び第２の金属電極のうち少なくとも一つの金属電極は流路内蔵金属電極であり、
前記流路内蔵金属電極は、平面視して前記放電中央空間と重複する電極中央領域と、平面視して前記放電周辺空間と重複する電極周辺領域とを有し、
前記流路内蔵金属電極は、内部に冷媒を流す冷媒流路を有し、前記冷媒流路は前記電極周辺領域から前記電極中央領域にかけて形成され、
前記放電空間にて得られた前記オゾンガスは前記放電周辺空間から前記オゾンガス出力空間に出力され、
前記冷媒流路は、前記電極中央領域に先がけて前記電極周辺領域に前記冷媒を流す周辺優先冷媒流路構造を有し、
前記オゾン発生装置は、
外部から前記冷媒を受ける冷媒供給口と、
外部に前記冷媒を排出する冷媒排出口とをさらに備え、
前記冷媒流路は、
流路方向を変える少なくとも一つの屈曲流路と、
各々が流路方向に沿って前記冷媒を流す複数の周回流路とを含み、
前記複数の周回流路のうち隣接する一対の周回流路は前記少なくとも一つの屈曲流路のうち一の屈曲流路を介して互いの流路方向が反対方向になるように接続され、
前記複数の周回流路は前記冷媒供給口に連通する供給側周回流路と、前記冷媒排出口に連通する排出側周回流路とを含み、前記複数の周回流路のうち前記供給側周回流路は前記ガス供給口から最も遠くに存在し、前記排出側周回流路は前記ガス供給口から最も近くに存在し、
前記周辺優先冷媒流路構造は、
最初に前記冷媒供給口から前記供給側周回流路に前記冷媒が供給され、最後に前記排出側周回流路から前記冷媒排出口を介して外部に前記冷媒が排出されるように、前記複数の周回流路及び前記少なくとも一つの屈曲流路に前記冷媒を流す周回循環流路構造を含む、
オゾン発生装置。

【請求項10】

請求項９記載のオゾン発生装置であって、
前記冷媒流路は複数の部分冷媒流路を含み、
前記複数の部分冷媒流路はそれぞれ、前記複数の周回流路と前記少なくとも一つの屈曲流路とを有し、
前記複数の部分冷媒流路それぞれの前記供給側周回流路が前記冷媒供給口に連通し、
前記複数の部分冷媒流路それぞれの前記排出側周回流路が前記冷媒排出口に連通し、
前記複数の部分冷媒流路はそれぞれ前記周回循環流路構造を有する、
オゾン発生装置。

【請求項11】

請求項９記載のオゾン発生装置であって、
前記冷媒供給口及び前記冷媒排出口は、平面視して前記放電空間に重複しない、
オゾン発生装置。

【請求項12】

請求項１１記載のオゾン発生装置であって、
前記冷媒供給口及び前記冷媒排出口は、平面視して前記放電空間に対し同一方向に設けられる、
オゾン発生装置。

【請求項13】

請求項９から請求項１２のいずれかに記載のオゾン発生装置であって、
前記放電空間は平面視して円状を呈する、
オゾン発生装置。

【請求項14】

請求項９から請求項１２のいずれかに記載のオゾン発生装置であって、
前記流路内蔵金属電極は前記第１の金属電極を含み、
前記第２の金属電極に隣接して前記放電空間の反対側に設けられた絶縁構造体と、
前記絶縁構造体に隣接して前記放電空間の反対側に設けられ、冷却機能を有する冷却板とをさらに備える、
オゾン発生装置。

【請求項15】

請求項１４記載のオゾン発生装置であって、
前記冷却板は内部に第２の冷媒を流す第２の冷媒流路を有し、
前記冷却板は、平面視して前記放電中央空間と重複する冷却中央領域と、平面視して前記放電周辺空間と重複する冷却周辺領域とを有し、
前記第２の冷媒流路は前記冷却周辺領域から前記冷却中央領域にかけて形成され、前記冷却中央領域に先がけて前記冷却周辺領域に前記第２の冷媒を流す第２の周辺優先冷媒流路構造を有する、
オゾン発生装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は平板状の第１及び第２の金属電極を含む電極構造を有するオゾン発生装置及びオゾン発生方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来のオゾン発生装置として、各々が平板状の第１及び第２の金属電極を含む電極構造を有するオゾン発生装置がある。このようなオゾン発生装置として例えば特許文献１に開示されたオゾン発生器がある。

【0003】

特許文献１で開示されたオゾン発生器は、平板状の低圧電極と、低圧電極の主面に対向する平板状の高圧電極と、低圧電極と高圧電極との間に設けられた平板状の誘電体及び積層方向に厚さの薄い放電空間を形成するためのスペーサと有している。低圧電極には、オゾンガス通路が設けられていた。

【0004】

原料ガスとなる酸素ガスは放電空間の全周囲から中心に向かって流れ、放電空間でオゾンガス（オゾン化酸素ガス）として生成され、生成されたオゾンガスは内部のオゾンガス通路を介して外部に出力されていた。一方、低圧電極には冷却水通路が設けられ、冷却水通路に冷媒となる冷却水を流すことにより、放電空間内のガス温度を下げていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００３－１６０３１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１で開示さされオゾン発生器で代表される従来のオゾン発送装置は、低圧電極内に冷媒（冷却水）を流す冷媒流路（冷却水通路）を設けることにより、放電空間内のガス温度を下げていた。

【0007】

しかしながら、低圧電極に設けられる冷媒流路として、低圧電極内において各々が周方向に沿って設けられる複数の部分冷媒流路を設け、複数の部分冷媒流路それぞれに冷媒を流していた。

【0008】

このように、従来のオゾン発生装置の電極内に設けられる冷媒流路は放電空間全体のガス温度を低下することを目的とした構造のため、使用する冷媒の冷媒量の最適化が図られておらず、かつ、発生されるオゾンガスのオゾン濃度の最適な高濃度化が実現されていないという問題点があった。

【0009】

本開示では、上記のような問題点を解決し、冷媒の冷媒量を必要最小限に抑えて比較的高濃度なオゾンガスを発生することができるオゾン発生装置及びオゾン発生方法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】

本開示のオゾン発生装置は、平板状の第１の金属電極と、前記第１の金属電極に対向して配置される平板状の第２の金属電極とを備え、前記第１及び第２の金属電極のうち少なくとも一つの電極は、中央部にガス流出口を有し、前記第１及び第２の金属電極間において、前記第１及び第２の金属電極のうち少なくとも一つの金属電極に隣接して設けられる少なくとも一つの電極用誘電体をさらに備え、前記第１及び第２の金属電極間において、前記少なくとも一つの電極用誘電体に接して放電空間が設けられ、前記第１及び第２の金属電極間に電圧が印加されることにより前記放電空間に誘電体バリア放電が発生し、前記放電空間に原料ガスが供給され、前記誘電体バリア放電が発生する前記放電空間を前記原料ガスが通過することによりオゾンガスが得られ、前記放電空間は前記ガス流出口に連通する放電中央空間と前記放電中央空間の周辺に存在する放電周辺空間とを含み、前記原料ガスは前記放電周辺空間から前記放電中央空間に向けて供給され、前記第１及び第２の金属電極のうち少なくとも一つの金属電極は流路内蔵金属電極であり、前記流路内蔵金属電極は、平面視して前記放電中央空間と重複する電極中央領域と、平面視して前記放電周辺空間と重複する電極周辺領域とを有し、前記流路内蔵金属電極は、内部に冷媒を流す冷媒流路を有し、前記冷媒流路は前記電極中央領域から前記電極周辺領域にかけて形成され、前記放電空間にて得られた前記オゾンガスは前記放電中央空間から前記ガス流出口を介して外部に出力され、前記冷媒流路は、前記電極周辺領域に先がけて前記電極中央領域に前記冷媒を流す中心優先冷媒流路構造を有する。

【発明の効果】

【0011】

本開示のオゾン発生装置において、流路内蔵金属電極に設けられる冷媒流路は、上述した中心優先冷媒流路構造を有するため、ガス流出口に近い電極中央領域の温度を比較的低く保つことができる。一方、原料ガスは放電周辺空間から放電中央空間に向けて供給されるため、放電空間にて生成されるオゾンガスに関し、放電中央空間におけるオゾン濃度は放電周辺空間におけるオゾン濃度より高くなる傾向がある。

【0012】

したがって、本開示のオゾン発生装置は、流路内蔵金属電極に設けられる冷媒流路を上記中心優先冷媒流路構造にして放電中央空間の冷却効果を高めることにより、冷媒の冷媒量を必要最小限に抑えて比較的高濃度なオゾンガスを発生することができる。

【0013】

本開示の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】オゾン発生装置の原理を模式的に示す説明図である。

【図2】実施の形態１の基本構成である電極ユニットの断面構造を模式的に示す説明図である。

【図3】実施の形態１の第１の態様における低圧電極の冷媒流路の平面構造を模式的に示す説明図である。

【図4】図３で示した低圧電極上の放電空間を模式的に示す説明図である。

【図5】図３で示した低圧電極の断面構造を模式的に示す説明図（その１）である。

【図6】図３で示した低圧電極の断面構造を模式的に示す説明図（その２）である。

【図7】実施の形態１の第２の態様における低圧電極の冷媒流路の平面構造を模式的に示す説明図である。

【図8】図７で示した低圧電極の断面構造を模式的に示す説明図（その１）である。

【図9】図７で示した低圧電極の断面構造を模式的に示す説明図（その２）である。

【図10】実施の形態１の第３の態様におけるオゾンガス発生ユニットの平面構造を模式的に示す説明図である。

【図11】図１０で示したオゾンガス発生ユニットの断面構造を模式的に示す説明図（その１）である。

【図12】図１０で示したオゾンガス発生ユニットの断面構造を模式的に示す説明図（その２）である。

【図13】実施の形態１の第４の態様における低圧電極の冷媒流路の平面構造を模式的に示す説明図である。

【図14】図１３で示した低圧電極における一の分岐屈折領域の詳細を模式的に示す説明図である。

【図15】冷却水の冷却水流量とオゾンガスのオゾン濃度との関係を示すグラフである。

【図16】実施の形態１の低圧電極の電極中心領域の温度とオゾン濃度との関係を示すグラフである。

【図17】実施の形態２の基本構成である電極ユニットの断面構造を模式的に示す説明図である。

【図18】実施の形態３の基本構成である電極ユニットの断面構造を模式的に示す説明図である。

【図19】実施の形態３の第１の態様における低圧電極の冷媒流路の平面構造を模式的に示す説明図である。

【図20】図１９で示した低圧電極上の放電空間を模式的に示す説明図である。

【図21】図１９で示した低圧電極の断面構造を模式的に示す説明図（その１）である。

【図22】図１９で示した低圧電極の断面構造を模式的に示す説明図（その２）である。

【図23】実施の形態３の第４の態様における低圧電極の冷媒流路の平面構造を模式的に示す説明図である。

【図24】図２３で示した低圧電極の一の分岐屈折領域の詳細を模式的に示す説明図である。

【図25】実施の形態４の基本構成である電極ユニットの断面構造を模式的に示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

＜本開示の原理＞
図１は本開示のオゾン発生装置の原理を模式的に示す説明図である。同図に内部に冷媒流路を有する流路内蔵金属電極の電極内部領域Ｒ１を示している。流路内蔵金属電極は各々が平板状の第１及び第２の金属電極のうち、少なくとも一つの金属電極が該当する。

【0016】

外部の冷媒供給流路３１から冷媒供給口２１を介して流路内蔵金属電極の電極内部領域Ｒ１に冷媒Ｃ１が供給され、電極内部領域Ｒ１内に冷媒Ｃ１が供給された後、冷媒排出口２２を介して外部の冷媒排出流路３２に排出される。

【0017】

第１及び第２の金属電極間に交流電圧を印加することにより、放電空間６に誘電体バリア放電を発生させることができる。ここで、図１で示す電極内部領域Ｒ１の上方の空間が放電空間６であると仮定する。

【0018】

放電空間６に誘電体バリア放電が発生している際、放電空間６の全周囲から放電空間６の中心に向かって、酸素ガス等の原料ガスＧ１が供給されると、放電空間６にて原料ガスＧ１からオゾンガスＧ２を得ることができる。生成されたオゾンガスＧ２は電極内部領域Ｒ１の中心に貫通して設けられたガス流出口１２を介して外部に出力される。

【0019】

前述したように、電極内部領域Ｒ１には冷媒Ｃ１が供給されているため、電極内部領域Ｒ１は冷却される。例えば、図１に示すように、ガス流出口１２を中心とした同心円状に冷媒Ｃ１による温度分布Ｔ（０）～Ｔ（８）が存在する場合、ガス流出口１２に近い放電中央空間の温度分布Ｔ（０）～Ｔ（２）を最も低温にすることが望ましい。

【0020】

なぜなら、放電空間６にて生成されるオゾンガスＧ２は、放電空間６の放電中央空間におけるオゾン濃度が最も高くなるため、放電中央空間の温度を低下させて、高オゾン濃度状態のオゾンガスＧ２が分解されることを回避する必要があるからである。

【0021】

理想的には温度分布Ｔ（０）が最も低温であり、温度分布Ｔ（８）が最も高温であり、ｋ＝０～７として場合、Ｔ（ｋ）＜Ｔ（ｋ＋１）が成立することが望ましい。このような温度分布Ｔ（０）～Ｔ（８）を設定することにより、電極内部領域Ｒ１に供給する冷媒Ｃ１の冷媒量を必要最小限に抑えて比較的高濃度なオゾンガスＧ２を発生させることが期待できる。

【0022】

＜実施の形態１＞
（基本構成）
図２は本開示の実施の形態１の基本構成である電極ユニット６１の断面構造を模式的に示す説明図である。電極ユニット６１を含むオゾン発生装置が実施の形態１のオゾン発生装置となる。図２にＸＹＺ直交座標系を記している。図２に示すように、電極ユニット６１は電極構成部Ｅ１及びＥ２並びにスペーサ７を主要構成要素として含んでいる。

【0023】

電極構成部Ｅ１は低圧電極１を主要構成要素として含んでいる。平板状の第１の金属電極である低圧電極１は中央部に設けられるガス流出口として中央部を貫通するガス流出口１２を有している。

【0024】

電極構成部Ｅ１の低圧電極１上にスペーサ７を介して電極構成部Ｅ２が設けられる。電極構成部Ｅ２は高圧電極２及び誘電体３を主要構成要素として含んでいる。平板状の第２の金属電極である高圧電極２の下面上に電極用誘電体となる誘電体３が形成される。なお、誘電体３は薄膜状に形成されている。

【0025】

このように、平板状の第１の金属電極となる低圧電極１に対向して平板状の第２の金属電極となる高圧電極２が配置される。そして、低圧電極１及び高圧電極２の間において、誘電体３に接して放電空間６が設けられる。

【0026】

なお、図２で示した実施の形態１の基本構成では、電極用誘電体となる誘電体３は高圧電極２に隣接して設けられたが、低圧電極１に隣接して設けても良い。すなわち、低圧電極１及び高圧電極２の間において、低圧電極１及び高圧電極２のうち少なくとも一つの電極に隣接して少なくとも一つの電極用誘電体を設ければ良い。

【0027】

ただし、低圧電極１及び高圧電極２の間において、少なくとも一つの電極用誘電体に接して放電空間６が設けられる必要がある。すなわち、電極構成部Ｅ１に電極用誘電体を形成する場合は、低圧電極１の上面上に電極用誘電体を設ける必要がある。

【0028】

図２で示す電極ユニット６１において、低圧電極１及び高圧電極２間に交流電圧を印加することにより放電空間６に誘電体バリア放電が発生させることができる。例えば、高圧電極２に交流電圧が印加され、低圧電極１は接地電圧等の基準電圧に設定される。

【0029】

放電空間６はガス流出口１２に連通する放電中央空間Ｓ１と放電中央空間Ｓ１の周辺に存在する放電周辺空間Ｓ２とを含んでいる。

【0030】

図２で示したように、放電空間６の全周囲から中心に向けて酸素ガス等の原料ガスＧ１が供給される。すなわち、原料ガスＧ１は放電周辺空間Ｓ２から放電中央空間Ｓ１に向けて供給される。誘電体バリア放電が発生する放電空間６を原料ガスＧ１が通過することによりオゾンガスＧ２が得られる。

【0031】

放電空間６にて得られたオゾンガスＧ２は放電中央空間Ｓ１からガス流出口１２を介して外部に出力される。

【0032】

低圧電極１は流路内蔵金属電極として機能し、内部に冷媒Ｃ１を流す冷媒流路４を有している。流路内蔵金属電極として機能する低圧電極１は、平面視して放電中央空間Ｓ１と重複する電極中央領域Ｄ１と、ＸＹ平面で平面視して放電周辺空間Ｓ２に重複する電極周辺領域Ｄ２とを有している。なお、冷媒Ｃ１として例えば冷却水が考えられる。

【0033】

低圧電極１内に設けられる冷媒流路４は、低圧電極１の下面における中央領域に冷媒入口４ａを有し低圧電極１の側面側に冷媒出口４ｂを有し、電極中央領域Ｄ１から電極周辺領域Ｄ２にかけて形成される。そして、低圧電極１内に設けられる冷媒流路４は、冷媒入口４ａから冷媒出口４ｂに向けて冷媒Ｃ１を流すことにより、電極周辺領域Ｄ２に先がけて電極中央領域Ｄ１に冷媒Ｃ１を流す中心優先冷媒流路構造を有している。

【0034】

本開示の実施の形態１の基本構成となる電極ユニット６１を有するオゾン発生装置において、流路内蔵金属電極として機能する低圧電極１に設けられる冷媒流路４は、上述した中心優先冷媒流路構造を有するため、ガス流出口１２に近い電極中央領域Ｄ１の温度を比較的低く保つことができる。

【0035】

一方、原料ガスＧ１は放電周辺空間Ｓ２から放電中央空間Ｓ１に向けて供給されるため、放電空間６にて生成されるオゾンガスＧ２に関し、放電中央空間Ｓ１におけるオゾン濃度は放電周辺空間Ｓ２におけるオゾン濃度より高くなる傾向がある。

【0036】

したがって、実施の形態１の基本構成となるオゾン発生装置は、低圧電極１に設けられる冷媒流路４を上記中心優先冷媒流路構造にして放電中央空間Ｓ１の冷却効果を高めることにより、放電中央空間Ｓ１の温度を低下させて、高オゾン濃度状態のオゾンガスＧ２が分解される現象を最小限に抑えることができる。

【0037】

その結果、実施の形態１の基本構成となるオゾン発生装置は、冷媒Ｃ１の冷媒量を必要最小限に抑えて比較的高濃度なオゾンガスＧ２を発生することができる。

【0038】

なお、図２で示した電極ユニット６１では、低圧電極１及び高圧電極２のうち、低圧電極１を流路内蔵金属電極と機能させたが、低圧電極１及び高圧電極２のうち少なくとも一つの金属電極を流路内蔵金属電極として機能させれば良い。

【0039】

例えば、高圧電極２を流路内蔵金属電極として高圧電極２内に冷媒流路４に相当する冷媒流路を設けても良い。但し、高圧電極２内の冷媒流路に流す冷媒は絶縁性を有する必要がある。

【0040】

（オゾン発生方法）
図２で示した実施の形態１の基本構成となるオゾン発生装置を用いたオゾン発生方法（以下、実施の形態１及び実施の形態２において「基本構成用のオゾン発生方法」と略記する場合あり）は以下のステップ(a)～(c)を備えている。

【0041】

ステップ(a)：第１の金属電極となる低圧電極１と第２の金属電極となる高圧電極２との間に交流電圧を印加して放電空間６に誘電体バリア放電を発生させる。

【0042】

ステップ(b)：低圧電極１内の冷媒流路４において、冷媒入口４ａから冷媒出口４ｂにかけて冷媒Ｃ１を流すことにより、電極周辺領域Ｄ２に先がけて電極中央領域Ｄ１に冷媒Ｃ１を流す中心優先冷媒流路設定処理を実行する。

【0043】

ステップ(c)：放電周辺空間Ｓ２の全周囲から放電中央空間Ｓ１に向けて原料ガスＧ１を供給することにより、放電空間６内でオゾンガスＧ２を得る。

【0044】

上述したステップ(a)～(c)を実行することにより、放電空間６にて得られたオゾンガスＧ２は放電中央空間Ｓ１からガス流出口１２を介して外部に出力される。なお、ステップ(a)～(c)間の実行順序は任意である。

【0045】

実施の形態１の基本構成用のオゾン発生方法において、上述したステップ(b)によって中心優先冷媒流路設定処理を実行するため、ガス流出口１２に近い電極中央領域Ｄ１の温度を比較的低く保つことができる。一方、放電空間６にて生成されるオゾンガスＧ２に関し、放電中央空間Ｓ１におけるオゾン濃度は放電周辺空間Ｓ２におけるオゾン濃度より高くなる傾向がある。

【0046】

したがって、基本構成用のオゾン発生方法は、ステップ(b)を実行して放電中央空間Ｓ１の冷却効果を高めることにより、冷媒Ｃ１の冷媒量を必要最小限に抑えて比較的高濃度なオゾンガスＧ２を発生することができる。

【0047】

（第１の態様）
図３は実施の形態１の第１の態様となるオゾン発生装置における低圧電極１Ａの冷媒流路４の平面構造を模式的に示す説明図である。図４は図３で示した低圧電極１Ａ上の放電空間６を模式的に示す説明図である。図３及び図４それぞれにＸＹＺ直交座標系を記している。

【0048】

図５及び図６は図３で示した低圧電極１Ａの断面構造を模式的に示す説明図である。図５は図３のＡ－Ａ断面を示し、図６は図３のＢ－Ｂ断面を示している。図５及び図６それぞれにＸＹＺ直交座標系を記している。以下、図３～図６を参照して、実施の形態１の第１の態様について説明する。なお、第１の態様は図２で示した基本構成の電極ユニット６１における低圧電極１に相当する低圧電極１Ａの具体的構造を示している。

【0049】

図３及び図４に示すように、低圧電極１ＡはＸＹ平面で平面視して矩形状を呈している。一方、図４に示すように、放電空間６はＸＹ平面で平面視して円状を呈している。例えば、高圧電極２の平面形状を円状に形成することにより、低圧電極１Ａと高圧電極２との間に形成される放電空間６を円状にすることができる。

【0050】

図３及び図６に示すように、低圧電極１Ａの下面に冷媒供給口２１及び冷媒排出口２２を有している。冷媒供給口２１は外部から冷媒Ｃ１を受け、冷媒排出口２２は外部に冷媒Ｃ１を排出する。なお、冷媒排出口２２も図６で示した冷媒供給口２１と同様な断面構造を呈している。

【0051】

第１の態様の低圧電極１内において、外周に沿って流路外壁２５を設け、内部に流路分離壁２６を設けることにより、冷媒流路４は、流路方向を変える屈曲流路４１(1)～４１(2)と各々が流路方向に沿って冷媒Ｃ１を流す周回流路４２(1)～４２(3)とを有している。屈曲流路４１(1)～４１(2)が少なくとも一つの屈曲流路となり、周回流路４２(1)～４２(3)が複数の周回流路となる。なお、流路外壁２５はＸＹ平面で平面視して放電空間６の外周に合致するように形成される。

【0052】

図３及び図６に示すように、冷媒供給口２１及び冷媒排出口２２は、ＸＹ平面で平面視して放電空間６に重複しない位置に配置される。さらに、冷媒供給口２１及び冷媒排出口２２は平面視して放電空間６に対し同一方向の＋Ｘ方向側に設けられる。

【0053】

また、冷媒流路４はガス流出口用壁１６により冷媒流路４を流れる冷媒Ｃ１から遮断されたガス流出口１２を設けている。

【0054】

周回流路４２(1)～４２(3)のうち隣接する一対の周回流路４２(i)及び周回流路４２(i+1)（ｉ＝１，２のいずれか）は屈曲流路４１(i)を介して互いの流路方向が反対方向になるように接続される。

【0055】

すなわち、複数の周回流路（周回流路４２(1)～４２(3)）のうち隣接する一対の周回流路は少なくとも一つの屈曲流路（屈曲流路４１(1)～４１(2)）のうち一の屈曲流路を介して互いの流路方向が反対方向になるように接続される。

【0056】

周回流路４２(1)は冷媒供給口２１に連通し、周回流路４２(3)は冷媒排出口２２に連通する。したがって、周回流路４２(1)は供給側周回流路となり、周回流路４２(3)が排出側周回流路となる。

【0057】

すなわち、複数の周回流路（周回流路４２(1)～４２(3)）は冷媒供給口２１に連通する供給側周回流路（周回流路４２(1)）と、冷媒排出口２２に連通する排出側周回流路（周回流路４２(3)）とを含んでいる。

【0058】

そして、周回流路４２(1)～４２(3)のうち、供給側周回流路となる周回流路４２(1)はガス流出口１２から最も近くに存在し、排出側周回流路となる周回流路４２(3)はガス流出口１２から最も遠くに存在する。

【0059】

このように、低圧電極１Ａ内に設けられた冷媒流路４は、最初に冷媒供給口２１から周回流路４２(1)に冷媒Ｃ１が供給され、最後に周回流路４２(3)から冷媒排出口２２を介して外部に冷媒Ｃ１が排出されるように、周回流路４２(1)～４２(3)及び屈曲流路４１(1)～４１(2)に冷媒Ｃ１を流す周回循環流路構造を実現している。

【0060】

すなわち、実施の形態１の第１の態様では、基本構成の中心優先冷媒流路構造として、周回循環流路構造を実現し、周回流路４２(1)～４２(3)及び屈曲流路４１(1)～４１(2)それぞれの流路幅が一定の範囲に収まるようにしている。

【0061】

本開示の実施の形態１の第１の態様のオゾン発生装置は中心優先冷媒流路構造として上述した周回循環流路構造を実現している。このため、流路幅が一定の範囲に収まることに起因して、冷媒流路４を流れる冷媒Ｃ１の流速を向上させ、冷媒Ｃ１の熱伝導性を比較的高く保つことができる分、冷媒Ｃ１による放電空間６の冷却効果を高めることができる。

【0062】

実施の形態１の第１の態様のオゾン発生装置において冷媒供給口２１及び冷媒排出口２２は、平面視して放電空間６に重複しない。このため、冷媒供給口２１及び冷媒排出口２２を設けても、電極構成部Ｅ１の低圧電極１Ａと電極構成部Ｅ２との間に支障無く放電空間６を設けることができる。

【0063】

実施の形態１の第１の態様では、冷媒供給口２１及び冷媒排出口２２は、平面視して放電空間６に対し同一方向に設けられるため、冷媒供給口２１及び冷媒排出口２２を互いに近接配置して、外部からの冷媒Ｃ１の供給及び外部への冷媒Ｃ１の排出を比較的簡単に行うことができる。

【0064】

実施の形態１の第１の態様では、放電空間６は平面視して円状を呈するため、放電空間６の全周囲から放電中央空間に向けて原料ガスＧ１を均等に供給することができる。

【0065】

（オゾン発生方法）
図３～図６で示した実施の形態１の第１の態様となるオゾン発生装置を用いたオゾン発生方法は、基本構成用のオゾン発生方法で実行したステップ(b)における上述した中心優先冷媒流路設定処理として、以下のステップ(b-1)及び(b-2)を含んでいる。

【0066】

ステップ(b-1)：冷媒供給口２１から供給側周回流路となる周回流路４２(1)に冷媒Ｃ１を供給する。

【0067】

ステップ(b-2)：排出側周回流路となる周回流路４２(3)から冷媒排出口２２に冷媒Ｃ１を排出する。

【0068】

上述したステップ(b-1)及び(b-2)の実行により、冷媒流路４において、最初に冷媒供給口２１から周回流路４２(1)に冷媒Ｃ１が供給され、最後に周回流路４２(3)から冷媒排出口２２を介して外部に冷媒Ｃ１が排出される態様で、周回流路４２(1)～４２(3)及び屈曲流路４１(1)～４１(2)に冷媒Ｃ１が流れる周回循環流路が設定される。

【0069】

第１の態様用のオゾン発生方法は上述したステップ(b-1)及び(b-2)の実行により上述した周回循環流路が設定されるため、冷媒流路４を流れる冷媒Ｃ１の流速を向上させ、冷媒Ｃ１の熱伝導性を比較的高く保つことができる分、冷媒Ｃ１による放電空間６の冷却効果を高めることができる。

【0070】

（第２の態様）
図７は実施の形態１の第２の態様となるオゾン発生装置における低圧電極１Ｂの冷媒流路４の平面構造を模式的に示す説明図である。図７にＸＹＺ直交座標系を記している。

【0071】

図８及び図９は図７で示した低圧電極１Ｂの断面構造を模式的に示す説明図である。図８は図７のＣ－Ｃ断面を示し、図９は図７のＤ－Ｄ断面を示している。図８及び図９それぞれにＸＹＺ直交座標系を記している。以下、図３、図７～図９を参照して、実施の形態１の第２の態様について説明する。なお、第２の態様は図２で示した基本構成の電極ユニット６１における低圧電極１に相当する低圧電極１Ｂの具体的構造を示している。

【0072】

また、低圧電極１Ｂ内に形成される冷媒流路４の内部構造は図３で示した低圧電極１Ａ内に形成される冷媒流路４の内部構造と実質的に同じである。

【0073】

以下、図３～図６で示した第１の態様と同様な構成部等は同一の符号を付して説明を適宜省略し、第２の態様の特徴箇所を中心に説明する。

【0074】

図７及び図８に示すように、低圧電極１Ｂの下面にオゾンガス取出口１９を有している。ガス流出口１２Ｂは低圧電極１Ｂを貫通することなく中間領域にてオゾンガス通路１５に連通している。オゾンガス通路１５はＸ方向に沿って水平に形成され、－Ｘ方向側の一方端がガス流出口１２Ｂの下端に連通し、＋Ｘ方向側の他方端がオゾンガス取出口１９の上端に連通している。

【0075】

したがって、放電空間６で得られたオゾンガスＧ２は、ガス流出口１２Ｂ及びオゾンガス通路１５を介してオゾンガス取出口１９から外部に取り出される。

【0076】

このように、実施の形態１の第２の態様では、図２で示した基本構成のガス流出口１２に対応して、ガス流出口１２Ｂ、オゾンガス通路１５及びオゾンガス取出口１９を設けている。

【0077】

本開示の実施の形態１の第２の態様のオゾン発生装置は第１の態様と同様、周回循環流路構造を実現している。このため、冷媒流路４を流れる冷媒Ｃ１の流速を向上させ、冷媒Ｃ１の熱伝導性を比較的高く保つことができる分、冷媒Ｃ１による放電空間６の冷却効果を高めることができる。

【0078】

（第３の態様）
図１０は実施の形態１の第３の態様となるオゾン発生装置における低圧電極１Ｃを含むオゾンガス発生ユニット５５の平面構造を模式的に示す説明図である。図１０にＸＹＺ直交座標系を記している。

【0079】

図１１及び図１２は図１０で示したオゾンガス発生ユニット５５の断面構造を模式的に示す説明図である。図１１は図１０のＥ－Ｅ断面を示し、図１２は図１０のＦ－Ｆ断面を示している。図１１及び図１２それぞれにＸＹＺ直交座標系を記している。以下、図３、図１０～図１２を参照して、実施の形態１の第３の態様について説明する。なお、第３の態様は図２で示した基本構成の電極ユニット６１における低圧電極１に相当する低圧電極１Ｃを含むオゾンガス発生ユニット５５の具体的構造を示している。

【0080】

低圧電極１Ｃはオゾンガス・冷媒用補助部材３０側にオゾンガス接続部４５、冷媒供給接続部４６及び冷媒排出接続部４７を有し、オゾンガス接続部４５、冷媒供給接続部４６及び冷媒排出接続部４７を介して低圧電極１Ｃはオゾンガス・冷媒用補助部材３０と連結されている。なお、図１０で示す低圧電極１Ｃ内及びオゾンガス・冷媒用補助部材３０内にはそれぞれ複数のボルト固定用穴３８が設けられている。

【0081】

図１０に示すように、低圧電極１Ｃの主要部はＸＹ平面で平面視して円状を呈している。なお、低圧電極１Ｃの主要部は低圧電極１Ｃのうちオゾンガス接続部４５、冷媒供給接続部４６及び冷媒排出接続部４７を除く部分を意味する。

【0082】

実施の形態１の第３の態様は、例えば、高圧電極２の平面形状を円状に形成することにより、第１及び第２の態様と同様、放電空間６はＸＹ平面で平面視して円状を呈している。

【0083】

なお、低圧電極１Ｃ内に形成される冷媒流路４の内部構造は図３で示した低圧電極１Ａ内に形成される冷媒流路４の内部構造と実質的に同じである。

【0084】

以下、図３～図６で示した第１の態様または図７～図９で示した第２の態様と同様な構成部等は同一の符号を付して説明を適宜省略し、第３の態様の特徴箇所を中心に説明する。

【0085】

前述したように、第３の態様は、低圧電極１Ｃ及びオゾンガス・冷媒用補助部材３０を含むオゾンガス発生ユニット５５で構成されている。

【0086】

図１０及び図１２に示すように、オゾンガス・冷媒用補助部材３０は冷媒供給通路３６を有し、冷媒供給通路３６はＺ方向に沿って形成されている。この冷媒供給通路３６が第３の態様における冷媒供給口を兼ねている。図１２に示すように、低圧電極１Ｃ内に形成される冷媒流路４において、周回流路４２(1)と冷媒供給通路３６とが連通している。第３の態様では周回流路４２(1)は、低圧電極１Ｃの冷媒供給接続部４６及びオゾンガス・冷媒用補助部材３０内に延びて形成されている。

【0087】

オゾンガス・冷媒用補助部材３０は冷媒排出通路３７をさらに有し、冷媒排出通路３７も冷媒供給通路３６と同様にＺ方向に沿って形成されている。この冷媒排出通路３７が第３の態様における冷媒排出口を兼ねている。低圧電極１Ｃ内に形成される冷媒流路４において、周回流路４２(3)と冷媒排出通路３７とが連通している。第３の態様では周回流路４２(3)は、低圧電極１Ｃの冷媒排出接続部４７及びオゾンガス・冷媒用補助部材３０内に延びて形成されている。

【0088】

図１０及び図１１に示すように、オゾンガス・冷媒用補助部材３０はオゾンガス通路３５をさらに有し、オゾンガス通路３５も冷媒供給通路３６及び冷媒排出通路３７と同様にＺ方向に沿って形成されている。

【0089】

図１１に示すように、ガス流出口１２Ｃは低圧電極１Ｃを貫通して設けられると共に中間領域にてオゾンガス通路１８に連通している。オゾンガス通路１８はＸ方向に沿って水平に形成され、－Ｘ方向側の一方端がガス流出口１２Ｃの中間領域に連通し、＋Ｘ方向側の他方端がオゾンガス通路３５に連通している。

【0090】

なお、第３の態様ではオゾンガス通路１８は、低圧電極１Ｃのオゾンガス接続部４５及びオゾンガス・冷媒用補助部材３０内に延びて形成されている。

【0091】

したがって、放電空間６で得られたオゾンガスＧ２は、ガス流出口１２Ｃ及びオゾンガス通路１８を介してオゾンガス通路３５に流れ、オゾンガス・冷媒用補助部材３０に設けられたオゾンガス通路３５に連通するオゾン出力口（図示せず）から外部に取り出される。

【0092】

図１０に示すように、冷媒供給口となる冷媒供給通路３６と冷媒排出口となる冷媒排出通路３７とは、ＸＹ平面で平面視して放電空間６に重複しない位置に配置される。さらに、冷媒供給通路３６及び冷媒排出通路３７は平面視して放電空間６に対し同一方向の＋Ｘ方向側に設けられる。

【0093】

このように、実施の形態１の第３の態様では、図２で示した基本構成のガス流出口１２に対応して、ガス流出口１２Ｃ、オゾンガス通路１８、オゾンガス通路３５及び図示しないオゾン出力口を設けている。

【0094】

なお、ガス流出口１２Ｃを低圧電極１Ｃを貫通して設けたのは、低圧電極１Ｃの下面側にも電極構成部Ｅ２を設けた積層構造でオゾンガス発生ユニット５５を構成して、低圧電極１Ｃの上面側及び下面側それぞれに放電空間６が形成する場合を想定している。

【0095】

本開示の実施の形態１の第３の態様のオゾン発生装置は第１及び第２の態様と同様、周回循環流路構造を実現している。このため、冷媒流路４を流れる冷媒Ｃ１の流速を向上させ、冷媒Ｃ１の熱伝導性を比較的高く保つことができる分、冷媒Ｃ１による放電空間６の冷却効果を高めることができる。

【0096】

さらに、実施の形態１の第３の態様では、オゾンガス・冷媒用補助部材３０によって冷媒Ｃ１の供給及び排出、オゾンガスＧ２の取出等の処理を行うことができる。

【0097】

実施の形態１の第３の態様のオゾン発生装置において冷媒供給通路３６及び冷媒排出通路３７は、平面視して放電空間６に重複しない。このため、冷媒供給通路３６及び冷媒排出通路３７を有するオゾンガス・冷媒用補助部材３０を設けても、低圧電極１Ｃと電極構成部Ｅ２との間に支障無く放電空間６を設けることができる。

【0098】

したがって、実施の形態１の第３の態様のオゾン発生装置は、各々が低圧電極１Ｃ及び高圧電極２並びに誘電体３を含む複数の電極ユニット６１による積層構造を比較的簡単に実現することができる。

【0099】

実施の形態１の第３の態様では、冷媒供給口を兼ねる冷媒供給通路３６と冷媒排出口を兼ねる冷媒排出通路３７とは、平面視して放電空間６に対し同一方向に設けられるため、冷媒供給通路３６及び冷媒排出通路３７を互いに近接配置して、外部からの冷媒Ｃ１の供給及び外部への冷媒Ｃ１の排出を比較的簡単に行うことができる。

【0100】

さらに、実施の形態１の第３の態様では、冷媒供給通路３６及び冷媒排出通路３７を有するオゾンガス・冷媒用補助部材３０を、冷媒Ｃ１の供給及び排出用の専用部材として用いることにより、冷媒Ｃ１の供給及び排出処理を精度良く行うことができる。

【0101】

（第４の態様）
図１３は実施の形態１の第４の態様となるオゾン発生装置における低圧電極１Ｄの冷媒流路４の平面構造を模式的に示す説明図である。図１４は図１３で示した低圧電極１Ｄの分岐屈折領域Ｒ５０(1)の詳細を模式的に示す説明図である。図１３及び図１４にＸＹＺ直交座標系を記している。

【0102】

図１３に示すように、第４の態様の冷媒流路４は８つの分岐屈折領域Ｒ５０(1)～Ｒ５０(8)を有している。なお、図１３では低圧電極１Ｄの中央部に設けられるガス流出口の図示を省略している。第４の態様のガス流出口として、第１～第３の態様のガス流出口１２、ガス流出口１２Ｂ及びガス流出口１２Ｃ等の構造が考えられる。

【0103】

以下、図１３及び図１４を参照して、実施の形態１の第４の態様について説明する。なお、第４の態様は図２で示した基本構成の電極ユニット６１における低圧電極１に相当する低圧電極１Ｄの具体的構造を示している。

【0104】

図１３に示すように、第１の態様と同様、低圧電極１Ｄの下面に冷媒供給口２１及び冷媒排出口２２を有している。冷媒供給口２１は外部から冷媒Ｃ１を受け、冷媒排出口２２は外部に冷媒Ｃ１を排出する。

【0105】

第４の態様の低圧電極１Ｄ内において、外周に沿って流路外壁２５を設け、内部に流路分離壁２７を設けることにより、分岐屈折領域Ｒ５０(1)～Ｒ５０(8)を設けている。分岐屈折領域Ｒ５０(1)～Ｒ５０(8)内にそれぞれ部分冷媒流路が形成される。すなわち、低圧電極１Ｄ内に形成される冷媒流路４は分岐屈折領域Ｒ５０(1)～Ｒ５０(8)に対応する８つの部分冷媒流路を含んでいる。

【0106】

なお、分岐屈折領域Ｒ５０(1)～Ｒ５０(8)それぞれに形成される部分冷媒流路は同様な構造を呈しているため、以下、図１４で示す分岐屈折領域Ｒ５０(1)に形成される部分冷媒流路を代表して説明する。

【0107】

図１４に示すように、分岐屈折領域Ｒ５０(1)において、流路方向を変える分岐屈折流路５１(1)～５１(7)と各々が流路方向に沿って冷媒Ｃ１を流す分岐周回流路５２(1)～５２(8)とを設けている。分岐屈折流路５１(1)～５１(7)が少なくとも一つの屈曲流路に対応し、分岐周回流路５２(1)～５２(8)が複数の周回流路に対応する。

【0108】

分岐周回流路５２(1)～５２(8)のうち隣接する一対の分岐周回流路５２(i)及び分岐周回流路５２(i+1)（ｉ＝１～７のいずれか）は屈曲流路４１(i)を介して互いの流路方向が反対方向になるように接続される。

【0109】

すなわち、複数の周回流路（分岐周回流路５２(1)～５２(8)）のうち隣接する一対の周回流路は少なくとも一つの屈曲流路（分岐屈折流路５１(1)～５１(7)）のうち一の屈曲流路を介して互いの流路方向が反対方向になるように接続される。

【0110】

分岐屈折領域Ｒ５０(1)～Ｒ５０(8)それぞれの分岐周回流路５２(1)は冷媒供給口２１に連通し、分岐屈折領域Ｒ５０(1)～Ｒ５０(8)それぞれ分岐周回流路５２(8)相当の流路は冷媒排出口２２に連通する。したがって、分岐周回流路５２(1)は供給側周回流路となり、分岐周回流路５２(8)相当の流路が排出側周回流路となる。

【0111】

なお、分岐周回流路５２(8)相当の流路とは、分岐屈折領域Ｒ５０(1)～Ｒ５０(8)それぞれにおいて、ガス流出口１２からも最も遠くに位置にする分岐周回流路５２(K)（Ｋは２～８のいずれか）を意味する。

【0112】

すなわち、複数の周回流路（分岐周回流路５２(1)～５２(8)）は冷媒供給口２１に連通する供給側周回流路（分岐周回流路５２(1)）と、冷媒排出口２２に連通する排出側周回流路（分岐周回流路５２(8)相当の流路）とを含んでいる。

【0113】

そして、分岐周回流路５２(1)～５２(8)のうち、供給側周回流路となる分岐周回流路５２(1)はガス流出口１２から最も近くに存在し、排出側周回流路となる分岐周回流路５２(8)相当の流路はガス流出口１２から最も遠くに存在する。

【0114】

このように、低圧電極１Ｄ内に設けられた冷媒流路４は、冷媒供給口２１から分岐屈折領域Ｒ５０(1)～Ｒ５０(8)それぞれの分岐周回流路５２(1)に分岐して冷媒Ｃ１が供給される分岐供給形態を有している。さらに、冷媒流路４は、分岐屈折領域Ｒ５０(1)～Ｒ５０(8)それぞれの分岐周回流路５２(8)相当の流路から合流した冷媒Ｃ１が冷媒排出口２２を介して外部の冷媒Ｃ１が排出される合流排出形態を有している。したがって、第４の態様の冷媒流路４は、上述した分岐供給形態及び合流排出形態で、分岐周回流路５２(1)～５２(8)及び分岐屈折流路５１(1)～５１(7)に冷媒Ｃ１を流す周回循環流路構造を実現している。

【0115】

すなわち、実施の形態１の第４の態様では、基本構成の中心優先冷媒流路構造として、分岐屈折領域Ｒ５０(1)～Ｒ５０(8)それぞれに上述した分岐供給形態及び合流排出形態を有する部分冷媒流路を設け、部分冷媒流路の流路幅が一定の範囲に収まるようにしている。

【0116】

このように、実施の形態１の第４の態様における低圧電極１Ｄ内に形成される冷媒流路４として、分岐屈折領域Ｒ５０(1)～Ｒ５０(8)に対応して複数の部分冷媒流路を有している。

【0117】

複数の部分冷媒流路はそれぞれ、複数の周回流路となる分岐周回流路５２(1)～５２(8)と、少なくとも一つの屈曲流路となる分岐屈折流路５１(1)～５１(7)とを有している。

【0118】

複数の部分冷媒流路それぞれの供給側周回流路となる分岐周回流路５２(1)は冷媒供給口２１に連通し、複数の部分冷媒流路それぞれの排出側周回流路となる分岐周回流路５２(8)相当の流路が冷媒排出口２２に連通する。

【0119】

このように、実施の形態１の第４の態様において、分岐屈折領域Ｒ５０(1)～Ｒ５０(8)に対応して設けられる複数の部分冷媒流路はそれぞれ周回循環流路構造を有している。

【0120】

本開示の実施の形態１の第４の態様のオゾン発生装置は分岐屈折領域Ｒ５０(1)～Ｒ５０(8)それぞれに周回循環流路構造を実現している。このため、冷媒流路４を流れる冷媒Ｃ１の流速を向上させ、冷媒Ｃ１の熱伝導性を比較的高く保つことができる分、冷媒Ｃ１による放電空間６の冷却効果を高めることができる。

【0121】

実施の形態１の第４の態様のオゾン発生装置における冷媒流路４は複数の部分冷媒流路を含む。そして、冷媒供給口２１から複数の部分冷媒流路それぞれの分岐周回流路５２(1)に並列に分岐した後、互いに並列関係になる複数の部分冷媒流路それぞれの分岐周回流路５２(8)相当の流路が合流して冷媒排出口２２に連通する態様で、複数の周回循環流路構造が実現される。すなわち、複数の部分冷媒流路に対応して複数の周回循環流路構造が実現される。

【0122】

このように、実施の形態１の第４の態様は、中心優先冷媒流路構造として複数の周回循環流路構造を実現することができる。一方、放電空間６にて生成されるオゾンガスＧ２は、放電空間６の全周囲から放電周辺空間Ｓ２及び放電中央空間Ｓ１を経由して平面視してガス流出口１２に向かうオゾンガス方向成分を有している。

【0123】

したがって、複数の周回循環流路構造によって形成される温度分布は、上述したオゾンガス方向成分に精度良く対向した温度分布となるため、放電中央空間Ｓ１を均一な低温状態に設定することができる。

【0124】

その結果、実施の形態１の第４の態様であるオゾン発生装置は、放電空間６における放電中央空間Ｓ１の冷却効果を均一に高めることにより、より高濃度なオゾンガスＧ２を発生することができる。

【0125】

（実験結果）
図１５は冷媒Ｃ１の冷媒流量となる冷却水の冷却水流量［Ｌ／ｍｉｎ］とオゾンガスＧ２のオゾン（ガス）濃度［ｇ／Ｎｍ^３］との関係を示すグラフである。同図において、横軸に冷却水流量を縦軸にオゾン濃度を示している。

【0126】

同図において、オゾンガス濃度変化線Ｌ１は、低圧電極１（低圧電極１Ａ～１Ｄ）を有する実施の形態１のオゾン発生装置のオゾンガス濃度変化線であり、オゾンガス濃度変化線Ｌ２は特許文献１で代表される従来の低圧電極を有するオゾン発生装置のオゾンガス濃度変化線である。

【0127】

図１５に示すように、オゾンガス濃度変化線Ｌ１はオゾンガス濃度変化線Ｌ２と比較して低い冷却水流量で、オゾンガス濃度変化線Ｌ２では実現困難な比較的高いオゾン濃度のオゾンガスＧ２を発生させることができている。

【0128】

図１６は実施の形態１の低圧電極１（低圧電極１Ａ～１Ｄ）の電極中央領域Ｄ１の温度［℃］とオゾンガスＧ２のオゾン（ガス）濃度との関係示すグラフである。同図において、横軸に電極中央領域Ｄ１の温度を縦軸にオゾン濃度を示している。

【0129】

同図に示すオゾンガス濃度変化線Ｌ１０から、電極中央領域Ｄ１の温度を低くする程、オゾンガスＧ２のオゾン濃度を高めることができていることがわかる。

【0130】

図１５及び図１６で示した実験結果から、実施の形態１のオゾン発生装置は、冷媒Ｃ１（冷却水）の冷媒量（冷却水流量）を必要最小限に抑えて比較的高濃度なオゾンガスＧ２を発生することが理解できる。

【0131】

実施の形態１の第１～第４の態様では冷媒供給口２１（冷媒供給通路３６）及び冷媒排出口２２（冷媒排出通路３７）を平面視して放電空間６の外側に設ける構成を示したが他の構成も勿論可能である。例えば、低圧電極１（１Ａ～１Ｄ）の下面側に設けられた冷媒流路４の冷媒入口４ａの直下に冷媒供給機構を設けても良い。但し、冷媒供給機構はガス流出口１２から出力されるオゾンガスＧ２に影響を与えない態様で設ける必要がある。

【0132】

＜実施の形態２＞
（基本構成）
図１７は本開示の実施の形態２の基本構成である電極ユニット６２の断面構造を模式的に示す説明図である。同図にＸＹＺ直交座標系を記している。電極ユニット６２を含むオゾン発生装置が実施の形態２のオゾン発生装置となる。同図に示すように、電極ユニット６２は電極構成部Ｅ１及びＥ２２並びにスペーサ７を主要構成要素として含んでいる。

【0133】

以下、図２で示した実施の形態１の基本構成と同様な構成部等は同一の符号を付して説明を適宜省略し、実施の形態２の特徴箇所を中心に説明する。

【0134】

電極構成部Ｅ１の低圧電極１上にスペーサ７を介して電極構成部Ｅ２２が設けられる。電極構成部Ｅ２２は高圧電極２、誘電体３、絶縁構造体５及び冷却板８を主要構成要素として含んでいる。高圧電極２の下面上に誘電体３が形成される。

【0135】

低圧電極１は実施の形態１と同様、冷媒流路４を有する流路内蔵金属電極として機能している。

【0136】

電極構成部Ｅ２２において、高圧電極２の上面上に絶縁構造体５が設けられる。すなわち、第２の金属電極となる高圧電極２に隣接して放電空間６の反対側に絶縁構造体５が設けられる。

【0137】

さらに、絶縁構造体５の上面上に冷却機能を有する冷却板８が設けられる。すなわち、絶縁構造体５に隣接して放電空間６の反対側に冷却板８が設けられる。

【0138】

冷却板８は内部に第２の冷媒となる冷媒Ｃ２を流す第２の冷媒流路となる冷媒流路９を有している。また、冷却板８はＸＹ平面で平面視して放電中央空間Ｓ１と重複する冷却中央領域Ｂ１と、ＸＹ平面で平面視して放電周辺空間Ｓ２と重複する冷却周辺領域Ｂ２とを有している。

【0139】

冷却板８内に設けられる冷媒流路９は、冷却板８の上面における中央領域に冷媒入口９ａを有し冷却板８の側面側に冷媒出口９ｂを有し、冷却中央領域Ｂ１から冷却周辺領域Ｂ２にかけて形成される。そして、冷媒流路９は、冷媒入口９ａから冷媒出口９ｂに向けて冷媒Ｃ２を流すことにより、冷却周辺領域Ｂ２に先がけて冷却中央領域Ｂ１に冷媒Ｃ２を流す第２の中心優先冷媒流路構造を有している。

【0140】

電極ユニット６２を有する実施の形態２のオゾン発生装置は冷却板８を備えることにより、冷媒Ｃ１を流す冷媒流路４を有する低圧電極１によって低圧電極１側から放電空間６を冷却し、かつ、冷却板８によって高圧電極２側からも放電空間６を冷却することができる。

【0141】

その結果、実施の形態２のオゾン発生装置は、放電空間６の冷却効果をより高めることができる。

【0142】

さらに、実施の形態２のオゾン発生装置における冷却板８は、上述した第２の中心優先冷媒流路構造を有するため、高圧電極２側からガス流出口１２に近い冷却中央領域Ｂ１の温度を比較的低く保つことができる。

【0143】

その結果、実施の形態２のオゾン発生装置は、第２の冷媒である冷媒Ｃ２の第２の冷媒量を必要最小限に抑えてより高濃度なオゾンガスＧ２を発生することができる。

【0144】

なお、実施の形態２においても、図１７で示した基本構成を拡張して、実施の形態１の第１～第４の態様と同様な構造を実現し、同様な効果を発揮することができる。

【0145】

＜実施の形態３＞
（基本構成）
図１８は本開示の実施の形態３の基本構成である電極ユニット６３の断面構造を模式的に示す説明図である。同図にＸＹＺ直交座標系を記している。電極ユニット６３を含むオゾン発生装置が実施の形態３のオゾン発生装置となる。同図に示すように、電極ユニット６３は電極構成部Ｅ１Ｒ及びＥ２並びにスペーサ７を主要構成要素として含んでいる。

【0146】

以下、図２で示した実施の形態１の基本構成と同様な構成部等は同一の符号を付して説明を適宜省略し、実施の形態３の特徴箇所を中心に説明する。

【0147】

電極構成部Ｅ１Ｒは低圧電極１Ｒを主要構成要素として含んでいる。平板状の第１の金属電極である低圧電極１Ｒは中央部に設けられるガス供給口として中央部を貫通するガス供給口１１を有している。

【0148】

電極構成部Ｅ１Ｒの低圧電極１Ｒ上にスペーサ７を介して電極構成部Ｅ２が設けられる。電極構成部Ｅ２は高圧電極２及び誘電体３を主要構成要素として含んでいる。平板状の第２の金属電極である高圧電極２の下面上に電極用誘電体である誘電体３が形成される。

【0149】

なお、実施の形態３では電極用誘電体となる誘電体３は高圧電極２に隣接して設けられたが、低圧電極１Ｒに隣接して設けても良い。すなわち、低圧電極１Ｒ及び高圧電極２の間において、低圧電極１Ｒ及び高圧電極２のうち少なくとも一つの電極に隣接して少なくとも一つの電極用誘電体を設ければ良い。

【0150】

ただし、低圧電極１Ｒ及び高圧電極２の間において、少なくとも一つの電極用誘電体に接して放電空間６が設けられる必要がある。すなわち、電極構成部Ｅ１Ｒに電極用誘電体を形成する場合は、低圧電極１Ｒの上面上に電極用誘電体を設ける必要がある。

【0151】

図１８で示す電極ユニット６３において、実施の形態１の電極ユニット６１と同様、低圧電極１Ｒ及び高圧電極２間に交流電圧を印加することにより放電空間６に誘電体バリア放電が発生させることができる。

【0152】

放電空間６はガス供給口１１に連通する放電中央空間Ｓ１と放電中央空間Ｓ１の周辺に存在する放電周辺空間Ｓ２とを含んでいる。そして、放電周辺空間Ｓ２に連通する外部空間がオゾンガス出力空間となる。すなわち、放電空間６の全周囲において放電周辺空間Ｓ２に連通する空間がオゾンガス出力空間となる。

【0153】

図１８で示したように、低圧電極１Ｒのガス供給口１１の下方から原料ガスＧ１が供給され放電空間６の中心から全周囲に向けて原料ガスＧ１が供給される。すなわち、原料ガスＧ１は放電中央空間Ｓ１から放電周辺空間Ｓ２に向けて供給される。誘電体バリア放電が発生する放電空間６を原料ガスＧ１が通過することによりオゾンガスＧ２が得られる。

【0154】

放電空間６にて得られたオゾンガスＧ２は放電周辺空間Ｓ２を介して外部のオゾンガス出力空間に出力される。

【0155】

低圧電極１Ｒは流路内蔵金属電極として機能し、内部に冷媒Ｃ１を流す冷媒流路４Ｒを有している。流路内蔵金属電極として機能する低圧電極１Ｒは、ＸＹ平面で平面視して放電中央空間Ｓ１と重複する電極中央領域Ｄ１と、ＸＹ平面で平面視して放電周辺空間Ｓ２に重複する電極周辺領域Ｄ２とを有している。

【0156】

低圧電極１Ｒ内に設けられる冷媒流路４Ｒは、低圧電極１の側面側に冷媒入口４Ｒａを有し低圧電極１の下面における中央領域に冷媒出口４Ｒｂを有し、電極周辺領域Ｄ２から電極中央領域Ｄ１にかけて形成される。そして、低圧電極１Ｒ内に設けられる冷媒流路４Ｒは、冷媒入口４Ｒａから冷媒出口４Ｒｂに冷媒Ｃ１を流すことにより、電極中央領域Ｄ１に先がけて電極周辺領域Ｄ２に冷媒Ｃ１を流す周辺優先冷媒流路構造を有している。

【0157】

本開示の実施の形態３の基本構成となる電極ユニット６３を有するオゾン発生装置において、流路内蔵金属電極として機能する低圧電極１Ｒに設けられる冷媒流路４Ｒは、上述した周辺優先冷媒流路構造を有するため、オゾンガス出力空間に近い電極周辺領域Ｄ２の温度を比較的低く保つことができる。

【0158】

一方、原料ガスＧ１は放電中央空間Ｓ１から放電周辺空間Ｓ２に向けて供給されるため、放電空間６にて生成されるオゾンガスＧ２に関し、放電周辺空間Ｓ２におけるオゾン濃度は放電中央空間Ｓ１におけるオゾン濃度より高くなる傾向がある。

【0159】

したがって、実施の形態３の基本構成となるオゾン発生装置は、低圧電極１Ｒに設けられる冷媒流路４Ｒを上記周辺優先冷媒流路構造にして放電周辺空間Ｓ２の冷却効果を高めることにより、放電周辺空間Ｓ２の温度を低下させて、高オゾン濃度状態のオゾンガスＧ２が分解される現象を最小限に抑えることができる。

【0160】

その結果、実施の形態３の基本構成となるオゾン発生装置は、冷媒Ｃ１の冷媒量を必要最小限に抑えて比較的高濃度なオゾンガスＧ２を発生することができる。

【0161】

なお、図１８で示した電極ユニット６３では、低圧電極１Ｒ及び高圧電極２のうち、低圧電極１Ｒを流路内蔵金属電極と機能させたが、低圧電極１Ｒ及び高圧電極２のうち少なくとも一つの金属電極を流路内蔵金属電極として機能させれば良い。

【0162】

例えば、高圧電極２を流路内蔵金属電極として高圧電極２内に冷媒流路４Ｒに相当する冷媒流路を設けても良い。但し、高圧電極２内の冷媒流路に流す冷媒は絶縁性を有する必要がある。

【0163】

（オゾン発生方法）
図１８で示した実施の形態３の基本構成となるオゾン発生装置を用いたオゾン発生方法（以下、実施の形態３及び実施の形態４において「基本構成用のオゾン発生方法」と略記する場合あり）は以下のステップ(a)～(c)を備えている。

【0164】

ステップ(a)：第１の金属電極となる低圧電極１Ｒと第２の金属電極となる高圧電極２との間に交流電圧を印加して放電空間６に誘電体バリア放電を発生させる。

【0165】

ステップ(b)：低圧電極１Ｒ内の冷媒流路４Ｒにおいて、冷媒入口４Ｒａから冷媒出口４Ｒｂにかけて冷媒Ｃ１を流すことにより、電極中央領域Ｄ１に先がけて電極周辺領域Ｄ２に冷媒Ｃ１を流す周辺優先冷媒流路設定処理を実行する。

【0166】

ステップ(c)：ガス供給口１１から放電中央空間Ｓ１を経由して放電周辺空間Ｓ２に向けて原料ガスＧ１を供給することにより、放電空間６内でオゾンガスＧ２を得る。

【0167】

上述したステップ(a)～(c)を実行することにより、放電空間６にて得られたオゾンガスＧ２は放電周辺空間Ｓ２を介して、放電周辺空間Ｓ２の全周囲から外部のオゾンガス出力空間に出力される。

【0168】

基本構成用のオゾン発生方法において、上述したステップ(b)によって周辺優先冷媒流路設定処理を実行するため、放電周辺空間Ｓ２の温度を比較的低く保つことができる。一方、放電空間６にて生成されるオゾンガスＧ２に関し、放電周辺空間Ｓ２におけるオゾン濃度は放電中央空間Ｓ１におけるオゾン濃度より高くなる傾向がある。

【0169】

したがって、基本構成用のオゾン発生方法は、ステップ(b)を実行して放電周辺空間Ｓ２の冷却効果を高めることにより、冷媒Ｃ１の冷媒量を必要最小限に抑えて比較的高濃度なオゾンガスＧ２を発生することができる。

【0170】

（第１の態様）
図１９は実施の形態３の第１の態様となるオゾン発生装置における低圧電極１ＡＲの冷媒流路４Ｒの平面構造を模式的に示す説明図である。図２０は図１９で示した低圧電極１ＡＲ上の放電空間６を模式的に示す説明図である。図１９及び図２０それぞれにＸＹＺ直交座標系を記している。

【0171】

図２１及び図２２は図１９で示した低圧電極１ＡＲの断面構造を模式的に示す説明図である。図２１は図１９のＧ－Ｇ断面を示し、図２２は図１９のＨ－Ｈ断面を示している。図２１及び図２２それぞれにＸＹＺ直交座標系を記している。以下、図１９～図２２を参照して、実施の形態３の第１の態様について説明する。なお、第１の態様は図１８で示した基本構成の電極ユニット６３における低圧電極１Ｒに相当する低圧電極１ＡＲの具体的構造を示している。

【0172】

図１９及び図２０に示すように、低圧電極１ＡＲはＸＹ平面で平面視して矩形状を呈している。一方、図２０に示すように、放電空間６はＸＹ平面で平面視して円状を呈している。例えば、高圧電極２の平面形状を円状に形成することにより、低圧電極１ＡＲと高圧電極２との間に形成される放電空間６を円状にすることができる。

【0173】

図１９及び図２２に示すように、低圧電極１ＡＲの下面に冷媒供給口２１Ｒ及び冷媒排出口２２Ｒを有している。冷媒排出口２２Ｒは周回流路４２(1)からの冷媒Ｃ１を排出し、冷媒供給口２１Ｒは低圧電極１ＡＲ内の周回流路４２(3)に冷媒Ｃ１を供給する。なお、冷媒供給口２１Ｒも図２２で示した冷媒排出口２２Ｒと同様な断面構造を呈している。

【0174】

第１の態様の低圧電極１ＡＲ内において、外周に沿って流路外壁２５を設け、内部に流路分離壁２６を設けることにより、冷媒流路４Ｒは、流路方向を変える屈曲流路４１(1)～４１(2)と各々が流路方向に沿って冷媒Ｃ１を流す周回流路４２(1)～４２(3)とを有している。すなわち、実施の形態３の第１の態様は、実施の形態１の第１の態様と同様、屈曲流路４１(1)～４１(2)が少なくとも一つの屈曲流路となり、周回流路４２(1)～４２(3)が複数の周回流路となる。

【0175】

図１９及び図２２に示すように、冷媒供給口２１Ｒ及び冷媒排出口２２Ｒは、ＸＹ平面で平面視して放電空間６に重複しない位置に配置される。さらに、冷媒供給口２１Ｒ及び冷媒排出口２２Ｒは平面視して放電空間６に対し同一方向の＋Ｘ方向側に設けられる。

【0176】

また、冷媒流路４Ｒはガス流出口用壁１６により冷媒流路４Ｒを流れる冷媒Ｃ１から遮断されたガス供給口１１を設けている。

【0177】

周回流路４２(1)～４２(3)のうち隣接する一対の周回流路４２(i+1)及び周回流路４２(i)（ｉ＝２，１のいずれか）は屈曲流路４１(i)を介して互いの流路方向が反対方向になるように接続される。

【0178】

すなわち、複数の周回流路（周回流路４２(1)～４２(3)）のうち隣接する一対の周回流路は少なくとも一つの屈曲流路（屈曲流路４１(1)～４１(2)）のうち一の屈曲流路を介して互いの流路方向が反対方向になるように接続される。

【0179】

周回流路４２(1)は冷媒排出口２２Ｒに連通し、周回流路４２(3)は冷媒供給口２１Ｒに連通する。したがって、周回流路４２(1)は排出側周回流路となり、周回流路４２(3)が供給側周回流路となる。

【0180】

すなわち、複数の周回流路（周回流路４２(1)～４２(3)）は冷媒供給口２１Ｒに連通する供給側周回流路（周回流路４２(3)）と、冷媒排出口２２Ｒに連通する排出側周回流路（周回流路４２(1)）とを含んでいる。

【0181】

そして、周回流路４２(1)～４２(3)のうち、供給側周回流路となる周回流路４２(3)はガス供給口１１から最も遠くに存在し、排出側周回流路となる周回流路４２(1)はガス供給口１１から最も近くに存在する。

【0182】

このように、低圧電極１ＡＲ内に設けられた冷媒流路４Ｒは、最初に冷媒供給口２１Ｒから周回流路４２(3)に冷媒Ｃ１が供給され、最後に周回流路４２(1)から冷媒排出口２２Ｒを介して外部に冷媒Ｃ１が排出されるように、周回流路４２(1)～４２(3)及び屈曲流路４１(1)～４１(2)に冷媒Ｃ１を流す周回循環流路構造を実現している。

【0183】

すなわち、実施の形態３の第１の態様では、基本構成の周辺優先冷媒流路構造として、周回循環流路構造を実現し、周回流路４２(1)～４２(3)及び屈曲流路４１(1)～４１(2)それぞれの流路幅が一定の範囲に収まるようにしている。

【0184】

本開示の実施の形態３の第１の態様のオゾン発生装置は周辺優先冷媒流路構造として上述した周回循環流路構造を実現している。このため、流路幅が一定の範囲に収まることに起因して冷媒流路４Ｒを流れる冷媒Ｃ１の流速を向上させ、冷媒Ｃ１の熱伝導性を比較的高く保つことができる分、冷媒Ｃ１による放電空間６の冷却効果を高めることができる。

【0185】

実施の形態３の第１の態様のオゾン発生装置において冷媒供給口２１Ｒ及び冷媒排出口２２Ｒは、平面視して放電空間６に重複しない。このため、冷媒供給口２１Ｒ及び冷媒排出口２２Ｒを設けても、低圧電極１ＡＲと電極構成部Ｅ２との間に支障無く放電空間６を設けることができる。

【0186】

実施の形態３の第１の態様では、冷媒供給口２１Ｒ及び冷媒排出口２２Ｒは、平面視して放電空間６に対し同一方向に設けられるため、冷媒供給口２１Ｒ及び冷媒排出口２２Ｒを互いに近接配置して、外部からの冷媒Ｃ１の供給及び外部への冷媒Ｃ１の排出を比較的簡単に行うことができる。

【0187】

実施の形態３の第１の態様では、放電空間６は平面視して円状を呈するため、放電空間６の全周囲から外部のオゾンガス出力空間にオゾンガスＧ２を均等に出力することができる。

【0188】

（オゾン発生方法）
図１９～図２２で示した実施の形態３の第１の態様となるオゾン発生装置を用いたオゾン発生方法は、基本構成用のオゾン発生方法で実行したステップ(b)における上述した周辺優先冷媒流路設定処理として、以下のステップ(b-1)及び(b-2)を含んでいる。

【0189】

ステップ(b-1)：冷媒供給口２１Ｒから供給側周回流路となる周回流路４２(3)に冷媒Ｃ１を供給する。

【0190】

ステップ(b-2)：排出側周回流路となる周回流路４２(1)から冷媒排出口２２Ｒに冷媒Ｃ１を排出する。

【0191】

上述したステップ(b-1)及び(b-2)の実行により、冷媒流路４Ｒにおいて、最初に冷媒供給口２１Ｒから周回流路４２(3)に冷媒Ｃ１が供給され、最後に周回流路４２(1)から冷媒排出口２２Ｒを介して外部に冷媒Ｃ１が排出される態様で、周回流路４２(1)～４２(3)及び屈曲流路４１(1)～４１(2)に冷媒Ｃ１が流れる周回循環流路が設定される。

【0192】

第１の態様用のオゾン発生方法は上述したステップ(b-1)及び(b-2)の実行により上述した周回循環流路が設定されるため、冷媒流路４Ｒを流れる冷媒Ｃ１の流速を向上させ、冷媒Ｃ１の熱伝導性を比較的高く保つことができる分、冷媒Ｃ１による放電空間６の冷却効果を高めることができる。

【0193】

（第２の態様）
なお、実施の形態３においても、図７～図９で示した実施の形態１の第２の態様と同様な構造を実現することができる。実施の形態１の第２の態様と同様な効果を奏する。この場合、実施の形態３の第２の態様におけるガス供給口、原料ガス取込口、冷媒排出口２２Ｒ、冷媒供給口２１Ｒが、実施の形態１の第２の態様のガス流出口１２Ｂ、オゾンガス取出口１９、冷媒供給口２１、及び冷媒排出口２２に対応する。

【0194】

（第３の態様）
なお、実施の形態３においても、図１０～図１２で示した実施の形態１の第３の態様と同様な構造を実現することができる。実施の形態１の第３の態様と同様な効果を奏する。この場合、実施の形態３の第３の態様におけるガス供給口、原料ガス通路、冷媒排出口、冷媒供給口が、実施の形態１の第３の態様のガス流出口１２Ｃ、オゾンガス通路３５、冷媒供給通路３６、及び冷媒排出通路３７に対応する。

【0195】

（第４の態様）
図２３は実施の形態３の第４の態様となるオゾン発生装置における低圧電極１ＤＲの冷媒流路４Ｒの平面構造を模式的に示す説明図である。図２４は図２３で示した低圧電極１ＤＲの分岐屈折領域Ｒ５０(1)の詳細を模式的に示す説明図である。図２３及び図２４にＸＹＺ直交座標系を記している。

【0196】

図２３に示すように、第４の態様の冷媒流路４Ｒは８つの分岐屈折領域Ｒ５０(1)～Ｒ５０(8)を有している。なお、図２３では低圧電極１ＤＲの中央部に設けられるガス供給口の図示を省略している。第４の態様のガス供給口として、第１の態様のガス供給口１１等の構造が考えられる。

【0197】

以下、図２３及び図２４を参照して、実施の形態３の第４の態様について説明する。なお、第４の態様は図１８で示した基本構成の電極ユニット６３における低圧電極１Ｒに相当する低圧電極１ＤＲの具体的構造を示している。

【0198】

図２３に示すように、第１の態様と同様、低圧電極１ＤＲの下面に冷媒供給口２１Ｒ及び冷媒排出口２２Ｒを有している。冷媒供給口２１Ｒは外部から冷媒Ｃ１を受け、冷媒排出口２２Ｒは外部に冷媒Ｃ１を排出する。

【0199】

第４の態様の低圧電極１ＤＲ内において、外周に沿って流路外壁２５を設け、内部に流路分離壁２７を設けることにより、分岐屈折領域Ｒ５０(1)～Ｒ５０(8)を設けている。分岐屈折領域Ｒ５０(1)～Ｒ５０(8)内にそれぞれ部分冷媒流路が形成される。すなわち、低圧電極１ＤＲ内に形成される冷媒流路４Ｒは分岐屈折領域Ｒ５０(1)～Ｒ５０(8)に対応する８つの部分冷媒流路を含んでいる。

【0200】

なお、分岐屈折領域Ｒ５０(1)～Ｒ５０(8)に形成される部分冷媒流路は互いに同様な構造を呈しているため、以下、図２４で示す分岐屈折領域Ｒ５０(1)に形成される部分冷媒流路を代表して説明する。

【0201】

分岐屈折領域Ｒ５０(1)において、流路方向を変える分岐屈折流路５１(1)～５１(7)と各々が流路方向に沿って冷媒Ｃ１を流す分岐周回流路５２(1)～５２(8)とを設けている。すなわち、実施の形態３の第４の態様は、実施の形態１の第４の態様と同様、分岐屈折流路５１(1)～５１(7)が少なくとも一つの屈曲流路に対応し、分岐周回流路５２(1)～５２(8)が複数の周回流路に対応する。

【0202】

分岐周回流路５２(1)～５２(8)のうち隣接する一対の分岐周回流路５２(i+1)及び分岐周回流路５２(i)（ｉ＝７～１のいずれか）は屈曲流路４１(i)を介して互いの流路方向が反対方向になるように接続される。

【0203】

すなわち、複数の周回流路（分岐周回流路５２(1)～５２(8)）のうち隣接する一対の周回流路は少なくとも一つの屈曲流路（分岐屈折流路５１(1)～５１(7)）のうち一の屈曲流路を介して互いの流路方向が反対方向になるように接続される。

【0204】

分岐屈折領域Ｒ５０(1)～Ｒ５０(8)それぞれの分岐周回流路５２(8)相当の流路は冷媒供給口２１Ｒに連通し、分岐屈折領域Ｒ５０(1)～Ｒ５０(8)それぞれの分岐周回流路５２(1)は冷媒排出口２２Ｒに連通する。したがって、分岐周回流路５２(8)相当の流路は供給側周回流路となり、分岐周回流路５２(1)が排出側周回流路となる。

【0205】

すなわち、複数の周回流路（分岐周回流路５２(1)～５２(8)）は冷媒供給口２１Ｒに連通する供給側周回流路（分岐周回流路５２(8)相当の流路）と、冷媒排出口２２Ｒに連通する排出側周回流路（分岐周回流路５２(1)）とを含んでいる。

【0206】

そして、分岐周回流路５２(1)～５２(8)のうち、供給側周回流路となる分岐周回流路５２(8)相当の流路はガス供給口１１から最も遠くに存在し、排出側周回流路となる分岐周回流路５２(1)はガス供給口１１から最も近くに存在する。

【0207】

このように、低圧電極１ＤＲ内に設けられた冷媒流路４Ｒは、冷媒供給口２１Ｒから分岐屈折領域Ｒ５０(1)～Ｒ５０(8)それぞれの分岐周回流路５２(8)相当の流路に分岐して冷媒Ｃ１が供給される分岐供給形態を有している。さらに、冷媒流路４Ｒは、分岐屈折領域Ｒ５０(1)～Ｒ５０(8)それぞれの分岐周回流路５２(1)から合流した冷媒Ｃ１が冷媒排出口２２Ｒを介して外部に排出される合流排出形態を有している。したがって、第４の態様の冷媒流路４Ｒは、上述した分岐供給形態及び合流排出形態で、分岐周回流路５２(1)～５２(8)及び分岐屈折流路５１(1)～５１(7)に冷媒Ｃ１を流す周回循環流路構造を実現している。

【0208】

すなわち、実施の形態３の第４の態様では、基本構成の周辺優先冷媒流路構造として、分岐屈折領域Ｒ５０(1)～Ｒ５０(8)それぞれに上述した分岐供給形態及び合流排出形態を有する部分冷媒流路を設け、部分冷媒流路の流路幅が一定の範囲に収まるようにしている。

【0209】

このように、実施の形態３の第４の態様における低圧電極１ＤＲ内に形成される冷媒流路４Ｒとして、分岐屈折領域Ｒ５０(1)～Ｒ５０(8)に対応して複数の部分冷媒流路を有している。

【0210】

複数の部分冷媒流路はそれぞれ、複数の周回流路となる分岐周回流路５２(1)～５２(8)と、少なくとも一つの屈曲流路となる分岐屈折流路５１(1)～５１(7)とを有している。

【0211】

複数の部分冷媒流路それぞれの供給側周回流路となる分岐周回流路５２(8)相当の流路は冷媒供給口２１Ｒに連通し、複数の部分冷媒流路それぞれの排出側周回流路となる分岐周回流路５２(1)が冷媒排出口２２Ｒに連通する。

【0212】

このように、実施の形態３の第４の態様において、分岐屈折領域Ｒ５０(1)～Ｒ５０(8)に対応して設けられる複数の部分冷媒流路はそれぞれ周回循環流路構造を有している。

【0213】

本開示の実施の形態３の第４の態様のオゾン発生装置は分岐屈折領域Ｒ５０(1)～Ｒ５０(8)それぞれに周回循環流路構造を実現している。このため、冷媒流路４Ｒを流れる冷媒Ｃ１の流速を向上させ、冷媒Ｃ１の熱伝導性を比較的高く保つことができる分、冷媒Ｃ１による放電空間６の冷却効果を高めることができる。

【0214】

実施の形態３の第4の態様のオゾン発生装置における冷媒流路は複数の部分冷媒流路を含む。このため、冷媒供給口２１Ｒから複数の部分冷媒流路それぞれの分岐周回流路５２(8)相当の流路に並列に分岐した後、互いに並列関係になる複数の部分冷媒流路それぞれの分岐周回流路５２(1)が合流して冷媒排出口２２Ｒに連通する態様で複数の周回循環流路構造が実現される。すなわち、複数の部分冷媒流路に対応して複数の周回循環流路構造が実現される。

【0215】

このように、実施の形態３の第４の態様は、周辺優先冷媒流路構造として複数の周回循環流路構造を実現することができる。一方、放電空間６にて生成されるオゾンガスＧ２は、ガス供給口１１から放電中央空間Ｓ１及び放電周辺空間Ｓ２を経由して放電空間６の全周囲に向かうオゾンガス方向成分を有している。

【0216】

したがって、複数の周回循環流路構造によって形成される温度分布は、上述したオゾンガス方向成分に精度良く対向した温度分布となるため、放電周辺空間Ｓ２を均一な低温状態に設定することができる。

【0217】

その結果、実施の形態３の第４の態様であるオゾン発生装置は、放電空間６における放電周辺空間Ｓ２の冷却効果を均一に高めることにより、より高濃度なオゾンガスＧ２を発生することができる。

【0218】

実施の形態３の第１～第４の態様では冷媒供給口２１Ｒ及び冷媒排出口２２Ｒを平面視して放電空間６の外側に設ける構成を示したが他の構成も勿論可能である。例えば、低圧電極１Ｒ（１ＡＲ，１ＤＲ）の下面側に設けられた冷媒流路４Ｒの冷媒出口４Ｒｂの直下に冷媒排出機構を設けても良い。但し、冷媒排出機構はガス供給口１１から供給される原料ガスＧ１に影響を与えない態様で設ける必要がある。

【0219】

＜実施の形態４＞
（基本構成）
図２５は本開示の実施の形態４の基本構成である電極ユニット６４の断面構造を模式的に示す説明図である。同図にＸＹＺ直交座標系を記している。電極ユニット６４を含むオゾン発生装置が実施の形態４のオゾン発生装置となる。同図に示すように、電極ユニット６４は電極構成部Ｅ１Ｒ及びＥ２２Ｒ並びにスペーサ７を主要構成要素として含んでいる。

【0220】

以下、図１８で示した実施の形態３の基本構成と同様な構成部等は同一の符号を付して説明を適宜省略し、実施の形態４の特徴箇所を中心に説明する。

【0221】

電極構成部Ｅ１Ｒの低圧電極１Ｒ上にスペーサ７を介して電極構成部Ｅ２２Ｒが設けられる。電極構成部Ｅ２２Ｒは高圧電極２、誘電体３、絶縁構造体５及び冷却板８Ｒを主要構成要素として含んでいる。高圧電極２の下面上に誘電体３が形成される。

【0222】

低圧電極１Ｒは実施の形態３と同様、冷媒流路４を有する流路内蔵金属電極として機能している。

【0223】

電極構成部Ｅ２２Ｒにおいて、高圧電極２の上面上に絶縁構造体５が設けられる。すなわち、第２の金属電極となる高圧電極２に隣接して放電空間６の反対側に絶縁構造体５が設けられる。

【0224】

さらに、絶縁構造体５の上面上に冷却機能を有する冷却板８Ｒが設けられる。すなわち、絶縁構造体５に隣接して放電空間６の反対側に冷却板８Ｒが設けられる。

【0225】

冷却板８Ｒは内部に第２の冷媒となる冷媒Ｃ２を流す第２の冷媒流路となる冷媒流路９Ｒを有している。また、冷却板８ＲはＸＹ平面で平面視して放電中央空間Ｓ１と重複する冷却中央領域Ｂ１と、ＸＹ平面で平面視して放電周辺空間Ｓ２と重複する冷却周辺領域Ｂ２とを有している。

【0226】

冷却板８Ｒ内に設けられる冷媒流路９Ｒは、冷却板８Ｒの側面側に冷媒入口９Ｒａを有し冷却板８Ｒの上面における中央領域に冷媒出口９Ｒｂを有し、冷却周辺領域Ｂ２から冷却中央領域Ｂ１にかけて形成される。そして、冷媒流路９Ｒは、冷媒入口９Ｒａから冷媒出口９Ｒｂに向けて冷媒Ｃ２を流すことにより、冷却中央領域Ｂ１に先がけて冷却周辺領域Ｂ２に冷媒Ｃ２を流す第２の周辺優先冷媒流路構造を有している。

【0227】

電極ユニット６４を有する実施の形態４のオゾン発生装置は冷却板８Ｒを備えることにより、冷媒Ｃ１を流す冷媒流路４Ｒを有する低圧電極１Ｒによって低圧電極１Ｒ側から放電空間６を冷却し、かつ、冷却板８Ｒによって高圧電極２側からも放電空間６を冷却することができる。

【0228】

その結果、実施の形態４のオゾン発生装置は、放電空間６の冷却効果をより高めることができる。

【0229】

さらに、実施の形態４のオゾン発生装置における冷却板８Ｒは、上述した第２の周辺優先冷媒流路構造を有するため、高圧電極２側から放電空間６の全周囲のオゾンガス出力空間に近い冷却周辺領域Ｂ２の温度を比較的低く保つことができる。

【0230】

その結果、実施の形態４のオゾン発生装置は、第２の冷媒である冷媒Ｃ２の第２の冷媒量を必要最小限に抑えてより高濃度なオゾンガスＧ２を発生することができる。

【0231】

なお、実施の形態４においても、図２５で示した基本構成を拡張して、実施の形態３の第１～第４の態様と同様な構造を実現し、同様な効果を発揮することができる。

【0232】

本開示は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、本開示がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、本開示の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

【0233】

上述した実施の形態では、低圧電極１（１Ａ～１Ｄ，１ＡＲ，１ＤＲ）の中央部にガス流出口１２（１２Ｂ，１２Ｃ）を設けたが、低圧電極１及び高圧電極２のうち少なくとも一つの電極が中央部にガス流出口１２を有すれば良い。

【符号の説明】

【0234】

１，１Ａ～１Ｄ，１ＡＲ，１ＤＲ 低圧電極
２ 高圧電極
３ 誘電体
４，４Ｒ，９，９Ｒ 冷媒流路
５ 絶縁構造体
６ 放電空間
８，８Ｒ 冷却板
１１ ガス供給口
１２，１２Ｂ，１２Ｃ ガス流出口
１９ オゾンガス取出口
２１ 冷媒供給口
２２ 冷媒排出口
３０ オゾンガス・冷媒用補助部材
３５ オゾンガス通路
３６ 冷媒供給通路
３７ 冷媒排出通路
５５ オゾンガス発生ユニット
６１～６４ 電極ユニット
Ｃ１，Ｃ２ 冷媒
Ｅ１，Ｅ１Ｒ，Ｅ２，Ｅ２２，Ｅ２２Ｒ 電極構成部
Ｇ１ 原料ガス
Ｇ２ オゾンガス

【要約】

本開示は、冷媒の冷媒量を必要最小限に抑えて比較的高濃度なオゾンガスを発生することができるオゾン発生装置の構造を提供することを目的とする。そして、本開示のオゾン発生装置において、放電空間（６）の全周囲から中心に向けて原料ガス（Ｇ１）が供給され、放電空間（６）にて得られたオゾンガス（Ｇ２）は放電中央空間（Ｓ１）からガス流出口（１２）を介して外部に出力される。低圧電極（１）内に設けられる冷媒流路（４）は、冷媒入口（４ａ）から冷媒出口（４ｂ）に向けて冷媒（Ｃ１）を流すことにより、電極周辺領域（Ｄ２）に先がけて電極中心領域（Ｄ１）に冷媒（Ｃ１）を流す中心優先冷媒流路構造を有している。

【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】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】