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公開番号2024089165
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-03
出願番号2022204359
出願日2022-12-21
発明の名称ガス生成装置
出願人株式会社荏原製作所
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類C01B 13/11 20060101AFI20240626BHJP(無機化学)
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の第1電極6には、複数のトレンチ溝8が形成されており、第1電極面7と第2電極面11との間に形成される放電空間12は、材料ガス供給口4から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。トレンチ溝8のピッチPの第1電極7の直径Dに対する比P/Dは、0.0020～0.0150に設定されており、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に設定されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１電極面を有する第１電極と、
前記第１電極の外側に配置され、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、
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１電極には、複数のトレンチ溝が形成されており、
前記放電空間は、前記材料ガス供給口から前記材料ガスを導入するためのガス導入空間に接続されており、
前記トレンチ溝のピッチＰの前記第１電極の直径Ｄに対する比Ｐ／Ｄは、０．００２０～０．０１５０に設定されており、
前記トレンチ溝によって形成されるトレンチ空間の体積ＶＴの前記ガス導入空間の体積ＶＧに対する比ＶＴ／ＶＧは、０．０１６～０．２０３に設定されている、ガス生成装置。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
前記トレンチ溝のピッチＰの前記第１電極の直径Ｄに対する比Ｐ／Ｄは、０．００２３～０．００５５に設定されており、
前記トレンチ溝によって形成されるトレンチ空間の体積ＶＴの前記ガス導入空間の体積ＶＧに対する比ＶＴ／ＶＧは、０．０１８～０．１７６に設定されている、請求項１に記載のガス生成装置。
【請求項３】
前記第１電極および前記第２電極は、平面視で円形状であり、前記複数のトレンチ溝は、平面視で同心円状に配置されており、
前記放電空間は、平面視で円形状であり、前記ガス導入空間は、平面視で前記放電空間の径方向外側に配置されている、請求項１または請求項２に記載のガス生成装置。
【請求項４】
第１電極面を有する第１電極と、
前記第１電極の外側に配置され、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、
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、
前記第２電極の外側に配置されるベース部材と、
を備え、
前記ベース部材の内部には、冷却媒体が流される冷却流路が形成され、
前記冷却流路は、前記ベース部材の内部に前記冷却媒体が流入する入口部と、前記ベース部の内部から前記冷却媒体が流出する出口部と、前記入口部と前記出口部との間に設けられる冷却部と、を備え、
流路断面視において、前記入口部の流路径ｄ１の前記冷却部の流路径ｄ２に対する比ｄ１／ｄ２は、０．２５～１．０に設定されており、
流路断面視において、前記冷却部の流路径ｄ２の前記出口部の流路径ｄ３に対する比ｄ２／ｄ３は、１．０～４．０に設定されている、ガス生成装置。
【請求項５】
第１電極面を有する第１電極と、
前記第１電極の外側に配置され、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、
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、
前記第２電極の外側に配置されるベース部材と、
を備え、
前記ベース部材の内部には、冷却媒体が流される冷却流路が形成され、
前記冷却流路は、前記ベース部材の内部に前記冷却媒体が流入する入口部と、前記ベース部の内部から前記冷却媒体が流出する出口部と、前記入口部と前記出口部との間に設けられる冷却部と、を備え、
平面視において、前記冷却流路の前記冷却部の面積Ｓ１の前記第１電極の面積Ｓ２に対する比Ｓ１／Ｓ２は、０．４５～０．９３に設定されている、ガス生成装置。
【請求項６】
前記ベース部材は、平面視で円形状であり、
前記冷却流路の冷却部は、
前記入口部に接続され、前記ベース部材と同心円弧状の第１の部分流路と、
前記第１の部分流路に接続され、前記第１の部分流路より径方向内側に配置され前記第１の部分流路より曲率半径の小さい、前記ベース部材と同心円弧状の第２の部分流路と、
前記第２の部分流路に接続され、前記第２の部分流路より径方向外側に配置され前記第２の部分流路より曲率半径の大きい、前記ベース部材と同心円弧状の第３の部分流路と、
を備える、請求項４または請求項５に記載のガス生成装置。
【請求項７】
前記冷却流路の冷却部は、さらに、
前記第３の部分流路に接続され、前記第３の部分流路より径方向外側に配置され前記第３の部分流路より曲率半径の大きい、前記ベース部材と同心円弧状の第４の部分流路と、
前記第４の部分流路に接続され、前記第４の部分流路より径方向外側に配置され前記第４の部分流路より曲率半径の大きい、前記ベース部材と同心円弧状の第５の部分流路と、
を備える、請求項６に記載のガス生成装置。

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。
続きを表示（約 2,100 文字）【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】
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、第１電極面を有する第１電極と、前記第１電極の外側に配置され、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、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１電極には、複数のトレンチ溝が形成されており、前記放電空間は、前記材料ガス供給口から前記材料ガスを導入するためのガス導入空間に接続されており、前記トレンチ溝のピッチＰの前記第１電極の直径Ｄに対する比Ｐ／Ｄは、０．００２０～０．０１５０に設定されており、前記トレンチ溝によって形成されるトレンチ空間の体積ＶＴの前記ガス導入空間の体積ＶＧに対する比ＶＴ／ＶＧは、０．０１６～０．２０３に設定されている。
【０００７】
この構成によれば、第１電極の直径Ｄに対してトレンチ溝のピッチＰが小さく設定されるので、オゾンガスが発生する部分（トレンチ溝によって第１電極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。
【０００８】
また、ガス導入空間の体積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。
【０００９】
また、本発明のガス生成装置では、前記トレンチ溝のピッチＰの前記第１電極の直径Ｄに対する比Ｐ／Ｄは、０．００２３～０．００５５に設定されており、前記トレンチ溝によって形成されるトレンチ空間の体積ＶＴの前記ガス導入空間の体積ＶＧに対する比ＶＴ／ＶＧは、０．０１８～０．１７６に設定されてもよい。
【００１０】
この構成によれば、第１電極の直径Ｄに対してトレンチ溝のピッチ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（トレンチ溝によって第１電極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。また、ガス導入空間の体積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。
（【００１１】以降は省略されています）

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