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JP6589666B2 - Ozone generator - Google Patents
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Description

本発明は、誘電体バリア放電によってオゾンを発生させるオゾン発生装置に関する。   The present invention relates to an ozone generator that generates ozone by dielectric barrier discharge.

特許文献1には、一方向に配列された複数の誘電体と、各誘電体の内部に埋設された導電体とを有するプラズマ発生装置が記載されている。該プラズマ発生装置は、隣り合う導電体の間に電圧を印加することで、誘電体間に形成された放電空間に誘電体バリア放電を生じさせる。そして、特許文献1において、上記プラズマ発生装置は、排ガス中のNOx等の有害物質を浄化するための反応装置として用いることができる旨記載されている。該反応装置は、誘電体バリア放電が生じている上記放電空間に、内燃機関の排気ガスを導入することにより、排ガス中のNOx等の有害物質を化学変化させて浄化している。   Patent Document 1 describes a plasma generator having a plurality of dielectrics arranged in one direction and a conductor embedded in each dielectric. The plasma generator generates a dielectric barrier discharge in a discharge space formed between dielectrics by applying a voltage between adjacent conductors. And in patent document 1, it is described that the said plasma generator can be used as a reaction apparatus for purifying harmful substances, such as NOx in exhaust gas. The reaction apparatus purifies the exhaust gas of the internal combustion engine by introducing chemicals into the discharge space where dielectric barrier discharge is generated, thereby chemically changing harmful substances such as NOx in the exhaust gas.

特開2009−238486号公報JP 2009-238486 A

しかしながら、オゾンを発生させるために上記反応装置を用いたときに、以下の課題が生じる。
上記反応装置は、導電体を誘電体内に埋設している。そのため、電極の熱が誘電体内にこもりやすく放熱されにくい。これに伴い、誘電体の熱は、導電体側へは放熱されにくい。そのため、誘電体の放熱効率が悪く、誘電体が高温化しやすくなるおそれがある。そして、誘電体は放電空間に曝されているため、誘電体が高温化すると放電空間における誘電体付近も高温化する。それゆえ、上記反応装置を、オゾンの生成に用いたとき、上記放電空間における誘電体付近に生じたオゾンの熱分解が促進されやすくなることが考えられる。その結果、オゾンの生成効率が低下するおそれがある。
However, the following problems arise when the above reaction apparatus is used to generate ozone.
In the reaction apparatus, a conductor is embedded in a dielectric. For this reason, the heat of the electrode is easily trapped in the dielectric body and is not easily dissipated. Accordingly, the heat of the dielectric is not easily radiated to the conductor side. Therefore, the heat dissipation efficiency of the dielectric is poor, and there is a risk that the dielectric is likely to increase in temperature. Since the dielectric is exposed to the discharge space, when the dielectric is heated, the vicinity of the dielectric in the discharge space is also heated. Therefore, when the reaction apparatus is used for generating ozone, it is considered that the thermal decomposition of ozone generated in the vicinity of the dielectric in the discharge space is easily promoted. As a result, ozone generation efficiency may be reduced.

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、誘電体の放熱性を向上させることで、オゾンの生成効率を向上することができるオゾン発生装置を提供しようとするものである。   This invention is made | formed in view of this subject, It aims at providing the ozone generator which can improve the production | generation efficiency of ozone by improving the heat dissipation of a dielectric material.

本発明の一態様は、酸素を含有するガスが流入する流入口(210)と、
該流入口から流入した上記ガスが流出する流出口(220)と、
上記流入口と上記流出口との間の内部空間(5)において、互いに対向するよう配された、対をなす電極導体(3)と、
該対をなす電極導体のそれぞれに密着するよう配された、対をなす誘電体(4)と、を有し、
該対をなす誘電体は、互いの間に放電空間(6)を設けた状態で対向配置されており、
上記電極導体は、上記誘電体から上記内部空間に露出した露出面(7)を有し、
上記電極導体は、上記誘電体における上記放電空間と反対側の面に配されており、
上記露出面は、上記放電空間を流れる上記ガスの流通方向を向いており、
上記誘電体は、上記電極導体における上記露出面よりも、上記放電空間を流れる上記ガスの流通方向に突出した突出部(41)を有する、オゾン発生装置(1)にある。
また、本発明の他の態様は、酸素を含有するガスが流入する流入口(210)と、
該流入口から流入した上記ガスが流出する流出口(220)と、
上記流入口と上記流出口との間の内部空間(5)において、互いに対向するよう配された、対をなす電極導体(3)と、
該対をなす電極導体のそれぞれに密着するよう配された、対をなす誘電体(4)と、を有し、
該対をなす誘電体は、互いの間に放電空間(6)を設けた状態で対向配置されており、
上記電極導体は、上記誘電体から上記内部空間に露出した露出面(7)を有し、
上記放電空間は、複数、互いに並列配置されており、
高電圧が印加される上記電極導体である高圧電極導体(31)と、接地された上記電極導体である接地電極導体(32)とが対をなしており、
複数の上記電極導体は、複数の上記放電空間の並び方向に並んで配されており、
複数の上記電極導体のうち、その並び方向における両端に配置された上記電極導体は、上記接地電極導体である、オゾン発生装置(1)にある。
One embodiment of the present invention includes an inlet (210) into which a gas containing oxygen flows.
An outlet (220) through which the gas flowing in from the inlet flows out;
A pair of electrode conductors (3) arranged to face each other in the internal space (5) between the inlet and the outlet;
A pair of dielectrics (4) arranged in close contact with each of the pair of electrode conductors;
The paired dielectrics are arranged to face each other with a discharge space (6) provided between them.
The electrode conductors may possess an exposed surface that is exposed to the internal space from the dielectric (7),
The electrode conductor is disposed on the surface of the dielectric opposite to the discharge space,
The exposed surface faces the flow direction of the gas flowing through the discharge space,
The dielectric is in the ozone generator (1) having a protruding portion (41) protruding in the flow direction of the gas flowing through the discharge space from the exposed surface of the electrode conductor .
In another aspect of the present invention, an inlet (210) into which a gas containing oxygen flows,
An outlet (220) through which the gas flowing in from the inlet flows out;
A pair of electrode conductors (3) arranged to face each other in the internal space (5) between the inlet and the outlet;
A pair of dielectrics (4) arranged in close contact with each of the pair of electrode conductors;
The paired dielectrics are arranged to face each other with a discharge space (6) provided between them.
The electrode conductor has an exposed surface (7) exposed from the dielectric to the internal space,
A plurality of the discharge spaces are arranged in parallel with each other,
The high-voltage electrode conductor (31), which is the electrode conductor to which a high voltage is applied, and the ground electrode conductor (32), which is the grounded electrode conductor, make a pair,
The plurality of electrode conductors are arranged side by side in the direction in which the plurality of discharge spaces are arranged,
Among the plurality of electrode conductors, the electrode conductors arranged at both ends in the arrangement direction are in the ozone generator (1) which is the ground electrode conductor.

上記オゾン発生装置においては、対をなす誘電体が、対をなす電極導体のそれぞれに密着するよう配されている。それゆえ、誘電体の熱を電極導体へ伝達させやすい。そして、電極導体は、上記露出面を有する。これにより、誘電体から電極導体へ伝達された熱を、ガスへ放熱しやすくすることができる。すなわち、上記オゾン発生装置においては、誘電体の熱を、電極導体を介してガスへ放熱しやすくすることができる。それゆえ、上記オゾン発生装置においては、誘電体の熱を、放電空間側から放熱しやすいことはもとより、電極導体側からも放熱しやすい。これにより、誘電体の放熱性の向上を図ることができる。これに伴い、放電空間における誘電体付近が高温化することを抑制することができ、オゾンの生成効率を向上させることができる。   In the ozone generator, the paired dielectrics are arranged so as to be in close contact with each of the paired electrode conductors. Therefore, it is easy to transfer the heat of the dielectric to the electrode conductor. The electrode conductor has the exposed surface. Thereby, the heat transmitted from the dielectric to the electrode conductor can be easily released to the gas. That is, in the ozone generator, the heat of the dielectric can be easily released to the gas through the electrode conductor. Therefore, in the ozone generator, the heat of the dielectric is easily radiated not only from the discharge space side but also from the electrode conductor side. Thereby, the heat dissipation of a dielectric material can be improved. Along with this, it is possible to suppress the vicinity of the dielectric in the discharge space from becoming high temperature, and it is possible to improve the generation efficiency of ozone.

以上のごとく、上記態様によれば、誘電体の放熱性を向上させることで、オゾンの生成効率を向上することができるオゾン発生装置を提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
As mentioned above, according to the said aspect, the ozone generator which can improve the production | generation efficiency of ozone can be provided by improving the heat dissipation of a dielectric material.
In addition, the code | symbol in the parenthesis described in the means to solve a claim and a subject shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later, and limits the technical scope of this invention. It is not a thing.

実施形態1における、オゾン発生装置の上面図。The top view of the ozone generator in Embodiment 1. FIG. 図1の、II−II線矢視断面図。The II-II sectional view taken on the line of FIG. 図2の、露出面付近の拡大図。The enlarged view of the exposure surface vicinity of FIG. 図1の、IV−IV線矢視断面図。FIG. 4 is a sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 1. 実施形態1における、オゾン発生装置の一部断面斜視図。1 is a partial cross-sectional perspective view of an ozone generator according to Embodiment 1. FIG. 実験例における、比αと変動係数Cvとの関係を示した線図。The diagram which showed the relationship between ratio (alpha) and the coefficient of variation Cv in an experiment example. 実験例における、比αとオゾン生成効率との関係を示した線図。The diagram which showed the relationship between ratio (alpha) and ozone generation efficiency in an experiment example.

(実施形態1)
オゾン発生装置の実施形態に係る実施形態について、図1〜図5を参照して説明する。
本実施形態のオゾン発生装置1は、図2、図5に示すごとく、酸素を含有するガスが流入する流入口210と、流入口210から流入したガスが流出する流出口220と、対をなす電極導体3と、対をなす誘電体4とを有する。対をなす電極導体3は、流入口210と流出口220との間の内部空間5において、互いに対向するよう配されている。対をなす誘電体4は、対をなす電極導体3のそれぞれに密着するよう配されている。対をなす誘電体4は、互いの間に放電空間6を設けた状態で対向配置されている。図2、図3、図5に示すごとく、電極導体3は、誘電体4から内部空間5に露出した露出面7を有する。
(Embodiment 1)
Embodiment which concerns on embodiment of an ozone generator is described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 2 and 5, the ozone generator 1 of the present embodiment forms a pair with an inlet 210 into which a gas containing oxygen flows in and an outlet 220 into which the gas flowing in from the inlet 210 flows out. It has the electrode conductor 3 and the dielectric material 4 which makes a pair. The paired electrode conductors 3 are arranged to face each other in the internal space 5 between the inflow port 210 and the outflow port 220. The paired dielectrics 4 are arranged in close contact with each of the paired electrode conductors 3. The dielectrics 4 forming a pair are arranged to face each other with a discharge space 6 provided therebetween. As shown in FIGS. 2, 3, and 5, the electrode conductor 3 has an exposed surface 7 exposed from the dielectric 4 to the internal space 5.

オゾン発生装置1は、内燃機関の排気を浄化するために用いるものとすることができる。オゾン発生装置1は、放電空間6に、酸素を含有する大気等のガスを流通させながら、対をなす電極導体3の間に高周波の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。これにより、オゾン発生装置1は、放電空間6を流れるガスからオゾンを生成する。そして、発生したオゾンによって、排ガス中のNOx等の有害物質を化学変化させて、排ガスを浄化する。   The ozone generator 1 can be used for purifying exhaust gas from an internal combustion engine. The ozone generator 1 applies a high-frequency alternating voltage between the pair of electrode conductors 3 while flowing a gas such as air containing oxygen in the discharge space 6 to cause a dielectric barrier discharge in the discharge space 6. generate. Thereby, the ozone generator 1 generates ozone from the gas flowing through the discharge space 6. Then, the generated ozone chemically changes harmful substances such as NOx in the exhaust gas to purify the exhaust gas.

なお、以下において、放電空間6を流れるガスの流通方向を、単に流通方向Xという。また、対をなす誘電体4の対向方向を、単に対向方向Zという。また、流通方向Xと対向方向Zとの双方に直交する方向を横方向Yという。また、単に上流側、下流側といったときは、放電空間6を流れるガスの上流側、下流側を意味しているものとする。特に本実施形態においては、流入口210と流出口220とを結ぶ直線に平行な方向が、流通方向Xとなる。そして、流通方向Xにおいて、流入口210側が上流側、流出口220側が下流側となる。   In the following, the flow direction of the gas flowing through the discharge space 6 is simply referred to as the flow direction X. Further, the facing direction of the paired dielectric bodies 4 is simply referred to as a facing direction Z. A direction perpendicular to both the distribution direction X and the facing direction Z is referred to as a lateral direction Y. Further, the terms “upstream side” and “downstream side” mean the upstream side and the downstream side of the gas flowing in the discharge space 6. In particular, in this embodiment, the direction parallel to the straight line connecting the inflow port 210 and the outflow port 220 is the flow direction X. In the flow direction X, the inlet 210 side is the upstream side, and the outlet 220 side is the downstream side.

図1、図2、図5に示すごとく、オゾン発生装置1は、本体部2とガス導入部21とガス導出部22とを備える。本体部2は、電極導体3、誘電体4、及びこれらを保持する後述する樹脂部20を備えている。また、本体部2内に、放電空間6が形成されている。本体部2の上流側にガス導入部21が接続されている。ガス導入部21は、流入口210を備える。本体部2の下流側にガス導出部22が接続されている。ガス導出部22は、流出口220を備える。   As shown in FIGS. 1, 2, and 5, the ozone generator 1 includes a main body 2, a gas inlet 21, and a gas outlet 22. The main body 2 includes an electrode conductor 3, a dielectric 4, and a later-described resin portion 20 that holds these. A discharge space 6 is formed in the main body 2. A gas introduction part 21 is connected to the upstream side of the main body part 2. The gas introduction unit 21 includes an inflow port 210. A gas outlet 22 is connected to the downstream side of the main body 2. The gas outlet 22 includes an outlet 220.

図2、図4に示すごとく、本体部2は、互いに並列配置された複数の放電空間6を有する。本実施形態においては、偶数の放電空間6が、並列配置されている。図4に示すごとく、高電圧が印加される電極導体3である高圧電極導体31と、接地された電極導体3である接地電極導体32とが対をなしている。複数の電極導体3は、複数の放電空間6の並び方向に並んで配されている。複数の電極導体3のうち、その並び方向における両端に配置された電極導体3は、接地電極導体32である。   As shown in FIG. 2 and FIG. 4, the main body 2 has a plurality of discharge spaces 6 arranged in parallel to each other. In the present embodiment, the even number of discharge spaces 6 are arranged in parallel. As shown in FIG. 4, a high-voltage electrode conductor 31 that is an electrode conductor 3 to which a high voltage is applied and a ground electrode conductor 32 that is a grounded electrode conductor 3 form a pair. The plurality of electrode conductors 3 are arranged side by side in the direction in which the plurality of discharge spaces 6 are arranged. Of the plurality of electrode conductors 3, the electrode conductors 3 disposed at both ends in the arrangement direction are ground electrode conductors 32.

図2、図4に示すごとく、本実施形態において、本体部2は、対向方向Zに並列配置された2つの放電空間6を有する。そして、各放電空間6における対向方向Zの両側に、対をなす誘電体4及び対をなす電極導体3が配されている。すなわち、本実施形態において、本体部2は、2対の電極導体3及び2対の誘電体4を有する。   As shown in FIG. 2 and FIG. 4, in the present embodiment, the main body 2 has two discharge spaces 6 arranged in parallel in the facing direction Z. A pair of dielectrics 4 and a pair of electrode conductors 3 are arranged on both sides of each discharge space 6 in the facing direction Z. That is, in the present embodiment, the main body 2 has two pairs of electrode conductors 3 and two pairs of dielectrics 4.

また、本実施形態において、本体部2は、対向方向Zに並列配置された3つの電極導体3を有する。図1〜図5に示すごとく、各電極導体3は、対向方向Zに厚みを有する矩形板状を呈している。図2〜図4に示すごとく、対をなす電極導体3は、それぞれ、互いに対向方向Zに対向した対向面30を有する。   In the present embodiment, the main body 2 has three electrode conductors 3 arranged in parallel in the facing direction Z. As shown in FIGS. 1 to 5, each electrode conductor 3 has a rectangular plate shape having a thickness in the facing direction Z. As shown in FIGS. 2 to 4, the paired electrode conductors 3 have opposing surfaces 30 that face each other in the opposing direction Z.

図4に示すごとく、3つの電極導体3のうち、対向方向Zの中央に配された電極導体3が高圧電極導体31であり、対向方向Zの両端に配された電極導体3が接地電極導体32である。高圧電極導体31は、一方の接地電極導体32と対をなすと共に、他方の接地電極導体32とも対をなしている。高圧電極導体31には、交流電源10が電気的に接続されている。高圧電極導体31は、横方向Yに引き出された引出部12を有し、この引出部12を介して交流電源10に電気的に接続されている。また、接地電極導体32は、接地されている。   As shown in FIG. 4, among the three electrode conductors 3, the electrode conductor 3 disposed at the center in the facing direction Z is the high-voltage electrode conductor 31, and the electrode conductors 3 disposed at both ends in the facing direction Z are the ground electrode conductors. 32. The high-voltage electrode conductor 31 is paired with one ground electrode conductor 32 and is also paired with the other ground electrode conductor 32. The AC power supply 10 is electrically connected to the high voltage electrode conductor 31. The high-voltage electrode conductor 31 has a lead portion 12 drawn in the lateral direction Y, and is electrically connected to the AC power source 10 via the lead portion 12. The ground electrode conductor 32 is grounded.

各電極導体3の対向面30に、誘電体4が配されている。つまり、電極導体3は、誘電体4における放電空間6と反対側の面に配されている。誘電体4は、矩形シート状を呈している。そして、誘電体4は、電極導体3の対向面30の全面に面接触している。誘電体4は、例えば、熱伝導性を有する接着材によって、電極導体3の対向面30に密着している。これにより、誘電体4と電極導体3とは、熱的に接触している。   A dielectric 4 is disposed on the opposing surface 30 of each electrode conductor 3. That is, the electrode conductor 3 is arranged on the surface of the dielectric 4 opposite to the discharge space 6. The dielectric 4 has a rectangular sheet shape. The dielectric 4 is in surface contact with the entire surface of the facing surface 30 of the electrode conductor 3. The dielectric 4 is in close contact with the facing surface 30 of the electrode conductor 3 by, for example, an adhesive having thermal conductivity. Thereby, the dielectric 4 and the electrode conductor 3 are in thermal contact.

誘電体4は、3つの電極導体3の対向面30のそれぞれに配されている。すなわち、誘電体4は、2つの接地電極導体32の各対向面30と、高圧電極導体31における対向方向Zの両側の対向面30とに配されている。   The dielectric 4 is disposed on each of the facing surfaces 30 of the three electrode conductors 3. That is, the dielectric 4 is disposed on the opposing surfaces 30 of the two ground electrode conductors 32 and the opposing surfaces 30 on both sides of the high-voltage electrode conductor 31 in the opposing direction Z.

図2〜図4に示すごとく、対をなす誘電体4の間における、横方向Yの両端部には、スペーサ11が配されている。これにより、対をなす誘電体4間の間隔が確保されている。図2に示すごとく、スペーサ11は、流通方向Xにおいて、電極導体3の対向面30の一端から他端までの領域にわたって配されている。そして、対をなす誘電体4とスペーサ11との間に放電空間6が形成されている。本実施形態において、放電空間6は、対向方向Zに薄い直方体形状を有する。2つの放電空間6は、互いに同じ外形を呈している。   As shown in FIGS. 2 to 4, spacers 11 are arranged at both ends in the lateral direction Y between the paired dielectric bodies 4. Thereby, the space | interval between the dielectric materials 4 which make a pair is ensured. As shown in FIG. 2, the spacer 11 is disposed in the flow direction X over a region from one end to the other end of the facing surface 30 of the electrode conductor 3. A discharge space 6 is formed between the dielectric 4 and the spacer 11 forming a pair. In the present embodiment, the discharge space 6 has a thin rectangular parallelepiped shape in the facing direction Z. The two discharge spaces 6 have the same outer shape.

図2、図4、図5に示すごとく、本体部2の樹脂部20は、互いに対向方向Zに対向する一対の底壁部201と、底壁部201における横方向Yの端部同士を連結するとともに、互いに横方向Yに対向する一対の側壁部202とを有する。樹脂部20は、流通方向Xから見たときの形状が、横方向Yに長尺の矩形環状である。なお、樹脂部20は、例えば、対向方向Zに2分割された部品を、互いの間をシールしつつ組み付けることにより構成することもできる。   As shown in FIGS. 2, 4, and 5, the resin portion 20 of the main body portion 2 connects a pair of bottom wall portions 201 that face each other in the facing direction Z and ends in the lateral direction Y of the bottom wall portion 201. And a pair of side wall portions 202 facing each other in the lateral direction Y. The shape of the resin part 20 when viewed from the flow direction X is a rectangular ring that is long in the horizontal direction Y. In addition, the resin part 20 can also be comprised by assembling | attaching the components divided into 2 in the opposing direction Z, sealing between each other, for example.

樹脂部20は、各底壁部201の中央部に、対向方向Zに貫通した貫通孔200を有する。そして、各貫通孔200に、接地電極導体32が嵌合されている。2つの接地電極導体32における、放電空間6と反対側の面は、樹脂部20から外側に向って露出している。また、図示は省略したが、2つの接地電極導体32と樹脂部20との間は、シールされている。   The resin portion 20 has a through hole 200 that penetrates in the facing direction Z at the center of each bottom wall portion 201. A ground electrode conductor 32 is fitted in each through hole 200. The surfaces of the two ground electrode conductors 32 opposite to the discharge space 6 are exposed outward from the resin portion 20. Although not shown, the space between the two ground electrode conductors 32 and the resin portion 20 is sealed.

図1、図2、図5に示すごとく、ガス導入部21の流入口210は、流通方向Xの上流側に向って開口している。また、ガス導入部21は、流入口210から下流側に向かうにつれて流路が拡大する拡大流路部211を有する。本実施形態において、ガス導入部21の拡大流路部211は、下流側に向かうにつれて、特に横方向Yに流路が拡大するよう形成されている。そして、ガス導入部21と本体部2とは、ガス導入部21における下流側の端縁と、樹脂部20における上流側の端縁とにおいて、互いに接合されている。ガス導入部21と樹脂部20とは、互いの間をシールしつつ接合されている。   As shown in FIG. 1, FIG. 2, and FIG. 5, the inlet 210 of the gas introduction part 21 opens toward the upstream side in the flow direction X. Moreover, the gas introduction part 21 has the expansion flow path part 211 which a flow path expands as it goes downstream from the inflow port 210. As shown in FIG. In the present embodiment, the enlarged flow path part 211 of the gas introduction part 21 is formed so that the flow path is expanded in the lateral direction Y as it goes downstream. And the gas introduction part 21 and the main-body part 2 are mutually joined in the downstream edge in the gas introduction part 21, and the upstream edge in the resin part 20. FIG. The gas introduction part 21 and the resin part 20 are joined while sealing each other.

ガス導入部21の流入口210には、図示しないエアポンプが接続される。また、エアポンプは、図示しない制御部により制御される。制御部は、オゾン発生装置1の内部空間5に流入させるガスの流量を調整できるようエアポンプを制御する。制御部によるエアポンプの制御により、内部空間5のガスの水分残留を抑制しやすくすることができる。   An air pump (not shown) is connected to the inlet 210 of the gas inlet 21. The air pump is controlled by a control unit (not shown). The control unit controls the air pump so that the flow rate of the gas flowing into the internal space 5 of the ozone generator 1 can be adjusted. By controlling the air pump by the control unit, it is possible to easily suppress moisture remaining in the gas in the internal space 5.

また、ガス導出部22の流出口220は、流通方向Xの下流側に向って開口している。また、ガス導出部22は、下流側に向かうにつれて流路が縮小する縮小流路部221を有する。本実施形態において、縮小流路部221は、下流側に向かうにつれて、特に横方向Yに流路が拡大するよう形成されている。そして、ガス導出部22と本体部2とは、ガス導出部22における上流側の端縁と、樹脂部20における下流側の端縁とにおいて、互いに接合されている。ガス導出部22と樹脂部20とは、互いの間をシールしつつ接合されている。   The outlet 220 of the gas outlet 22 opens toward the downstream side in the flow direction X. In addition, the gas lead-out part 22 has a reduced flow path part 221 in which the flow path is reduced toward the downstream side. In the present embodiment, the reduced flow path portion 221 is formed such that the flow path expands particularly in the lateral direction Y as it goes downstream. The gas outlet 22 and the main body 2 are joined to each other at the upstream edge of the gas outlet 22 and the downstream edge of the resin portion 20. The gas outlet part 22 and the resin part 20 are joined while sealing each other.

図2に示すごとく、ガス導入部21、本体部2、及びガス導出部22の内側の空間が、内部空間5である。内部空間5は、流入口210から流出口220まで流通方向Xに連通している。流入口210から内部空間5に導入されたガスは、横方向Yに広がりながら内部空間5の全体に分散されて流され、流出口220から排出される。流入口210から内部空間5に導入されたガスは、露出面7に当たることによって電極導体3を介した誘電体4の放熱に用いられるとともに、放電空間6に流入されてオゾン生成のために用いられる。   As shown in FIG. 2, the space inside the gas inlet 21, the main body 2, and the gas outlet 22 is an internal space 5. The internal space 5 communicates in the flow direction X from the inlet 210 to the outlet 220. The gas introduced into the internal space 5 from the inflow port 210 is dispersed and flowed throughout the internal space 5 while spreading in the lateral direction Y, and is discharged from the outflow port 220. The gas introduced into the internal space 5 from the inflow port 210 is used for heat dissipation of the dielectric 4 through the electrode conductor 3 by striking the exposed surface 7, and flows into the discharge space 6 to be used for generating ozone. .

図2、図3、図5に示すごとく、電極導体3の露出面7は、内部空間5に直接曝されている。換言すると、露出面7には、誘電体4が配されていない。露出面7は、3つの電極導体3のそれぞれに形成されている。本実施形態において、露出面7は、流通方向Xを向いている。図3に示すごとく、電極導体3は、流通方向Xの上流側を向いた露出面7である上流側露出面71を有する。上流側露出面71は、電極導体3における上流側の端面に形成されている。また、図2に示すごとく、電極導体3は、流通方向Xの下流側を向いた露出面7である下流側露出面72を、さらに有する。下流側露出面72は、電極導体3における流通方向Xの下流側の端面に形成されている。   As shown in FIGS. 2, 3, and 5, the exposed surface 7 of the electrode conductor 3 is directly exposed to the internal space 5. In other words, the dielectric 4 is not disposed on the exposed surface 7. The exposed surface 7 is formed on each of the three electrode conductors 3. In the present embodiment, the exposed surface 7 faces the distribution direction X. As shown in FIG. 3, the electrode conductor 3 has an upstream exposed surface 71 that is an exposed surface 7 facing the upstream side in the flow direction X. The upstream exposed surface 71 is formed on the upstream end surface of the electrode conductor 3. As shown in FIG. 2, the electrode conductor 3 further includes a downstream exposed surface 72 that is an exposed surface 7 facing the downstream side in the flow direction X. The downstream exposed surface 72 is formed on the end surface of the electrode conductor 3 on the downstream side in the flow direction X.

図2、図3、図5に示すごとく、誘電体4は、電極導体3における露出面7よりも流通方向Xに突出した突出部41を有する。本実施形態においては、対向方向Zにおける接地電極導体32の両面に配された2つの誘電体4が、突出部41を有する。突出部41は、露出面7よりも、流通方向Xにおける電極導体3の外側にはみ出している。図3に示すごとく、誘電体4は、上流側露出面71よりも流通方向Xの上流側へ突出した突出部41である上流側突出部411を有する。すなわち、上流側突出部411は、上流側露出面71よりも上流側にはみ出している。また、図2に示すごとく、誘電体4は、下流側露出面72よりも下流側へ突出した突出部41である下流側突出部412をさらに有する。接地電極導体32の両面に配された2つの誘電体4は、互いに上流側突出部411の突出量が同じとなっているとともに、互いに下流側突出部412の突出量が同じとなっている。   As shown in FIGS. 2, 3, and 5, the dielectric 4 has a protrusion 41 that protrudes in the flow direction X from the exposed surface 7 of the electrode conductor 3. In the present embodiment, the two dielectrics 4 arranged on both surfaces of the ground electrode conductor 32 in the facing direction Z have protrusions 41. The protrusion 41 protrudes beyond the exposed surface 7 to the outside of the electrode conductor 3 in the flow direction X. As shown in FIG. 3, the dielectric 4 has an upstream projecting portion 411 that is a projecting portion 41 projecting upstream from the upstream exposed surface 71 in the flow direction X. That is, the upstream protruding portion 411 protrudes further upstream than the upstream exposed surface 71. Further, as shown in FIG. 2, the dielectric 4 further includes a downstream protrusion 412 that is a protrusion 41 that protrudes further downstream than the downstream exposed surface 72. The two dielectrics 4 arranged on both surfaces of the ground electrode conductor 32 have the same protruding amount of the upstream protruding portion 411 and the same protruding amount of the downstream protruding portion 412.

電極導体3及び誘電体4は、耐オゾン性を有する材料からなる。例えば、電極導体3は、耐オゾン性を有する材料であるアルミニウム、銅等からなる。また、誘電体4は、耐オゾン性を有する材料であるアルミナ、ジルコニア、チタニア等からなる。   The electrode conductor 3 and the dielectric 4 are made of a material having ozone resistance. For example, the electrode conductor 3 is made of aluminum, copper, or the like, which is a material having ozone resistance. The dielectric 4 is made of alumina, zirconia, titania or the like, which is a material having ozone resistance.

次に、本実施形態の作用効果につき説明する。
オゾン発生装置1においては、対をなす誘電体4が、対をなす電極導体3のそれぞれに密着するよう配されている。それゆえ、誘電体4の熱を電極導体3へ伝達させやすい。そして、電極導体3は、露出面7を有する。これにより、誘電体4から電極導体3へ伝達された熱を、流入口210から内部空間5に流入されたガスへ放熱しやすくすることができる。すなわち、オゾン発生装置1においては、誘電体4の熱を、電極導体3を介してガスへ放熱しやすくすることができる。それゆえ、オゾン発生装置1においては、誘電体4の熱を、放電空間6側から放熱しやすいことはもとより、電極導体3側からも放熱しやすい。これにより、誘電体4の放熱性の向上を図ることができる。これに伴い、放電空間6における誘電体4付近が高温化することを抑制することができ、オゾンの生成効率を向上させることができる。
Next, the effect of this embodiment is demonstrated.
In the ozone generator 1, a pair of dielectrics 4 are arranged in close contact with each of the pair of electrode conductors 3. Therefore, it is easy to transfer the heat of the dielectric 4 to the electrode conductor 3. The electrode conductor 3 has an exposed surface 7. Thereby, the heat transferred from the dielectric 4 to the electrode conductor 3 can be easily radiated to the gas flowing into the internal space 5 from the inlet 210. That is, in the ozone generator 1, the heat of the dielectric 4 can be easily radiated to the gas via the electrode conductor 3. Therefore, in the ozone generator 1, not only the heat of the dielectric 4 is easily radiated from the discharge space 6 side but also from the electrode conductor 3 side. Thereby, the heat dissipation of the dielectric 4 can be improved. Along with this, it is possible to suppress the vicinity of the dielectric 4 in the discharge space 6 from becoming high temperature, and it is possible to improve the generation efficiency of ozone.

また、電極導体3は、上流側露出面71を有する。そのため、流入口210から流入されたガスは、直接電極導体3に当たることとなる。それゆえ、電極導体3からガスへの放熱性を一層向上させることができる。これに伴い、誘電体4の熱を、電極導体3側から一層放熱しやすくすることができる。その結果、誘電体4の放熱性を一層向上させることができる。   The electrode conductor 3 has an upstream exposed surface 71. Therefore, the gas flowing in from the inlet 210 directly hits the electrode conductor 3. Therefore, the heat dissipation from the electrode conductor 3 to the gas can be further improved. Accordingly, the heat of the dielectric 4 can be further radiated from the electrode conductor 3 side. As a result, the heat dissipation of the dielectric 4 can be further improved.

また、電極導体3は、誘電体4における放電空間6と反対側の面に配されている。それゆえ、電極導体3が、放電空間6に発生したオゾンに直接接触することを抑制しやすい。   The electrode conductor 3 is disposed on the surface of the dielectric 4 opposite to the discharge space 6. Therefore, it is easy to suppress the electrode conductor 3 from coming into direct contact with the ozone generated in the discharge space 6.

また、誘電体4は、電極導体3における露出面7よりも、流通方向Xに突出した突出部41を有する。それゆえ、放電空間6と露出面7との絶縁距離を稼ぐことができる。そのため、放電空間6に発生した放電が、露出面7に達することを防ぐことができる。それゆえ、電気的信頼性の高いオゾン発生装置1を得ることができる。   Further, the dielectric 4 has a protruding portion 41 that protrudes in the flow direction X from the exposed surface 7 of the electrode conductor 3. Therefore, an insulation distance between the discharge space 6 and the exposed surface 7 can be earned. Therefore, the discharge generated in the discharge space 6 can be prevented from reaching the exposed surface 7. Therefore, the ozone generator 1 with high electrical reliability can be obtained.

また、誘電体4は、上流側突出部411を有する。それゆえ、内部空間5における、露出面7付近に流入されたガスの流れを、上流側突出部411によって乱すことができる。これにより、露出面7付近にガスが滞留し、露出面7付近の温度が上昇してしまうことを防止することができる。その結果、電極導体3からガスへの放熱性を一層向上させることができる。   In addition, the dielectric 4 has an upstream protrusion 411. Therefore, the upstream-side protruding portion 411 can disturb the flow of the gas that has flowed in the vicinity of the exposed surface 7 in the internal space 5. Thereby, it is possible to prevent gas from staying in the vicinity of the exposed surface 7 and increasing the temperature in the vicinity of the exposed surface 7. As a result, the heat dissipation from the electrode conductor 3 to the gas can be further improved.

また、複数の電極導体3のうち、その並び方向における両端に配置された電極導体3は、接地電極導体32である。つまり、複数の電極導体3は、その並び方向の両端に、高圧電極導体31が配されていない。そのため、オゾン発生装置1と、その外部との間の電気的絶縁性を確保しやすく、電気的信頼性の高いオゾン発生装置1を得ることができる。   In addition, among the plurality of electrode conductors 3, the electrode conductors 3 disposed at both ends in the arrangement direction are ground electrode conductors 32. That is, the plurality of electrode conductors 3 are not provided with the high-voltage electrode conductors 31 at both ends in the arrangement direction. Therefore, it is easy to ensure electrical insulation between the ozone generator 1 and the outside thereof, and the ozone generator 1 with high electrical reliability can be obtained.

また、電極導体3及び誘電体4は、耐オゾン性を有する材料からなる。それゆえ、電極導体3及び誘電体4のオゾンによる腐食を抑制することができる。   The electrode conductor 3 and the dielectric 4 are made of a material having ozone resistance. Therefore, corrosion of the electrode conductor 3 and the dielectric 4 due to ozone can be suppressed.

以上のごとく、本実施形態によれば、誘電体の放熱性を向上させることで、オゾンの生成効率を向上することができるオゾン発生装置を提供することができる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide an ozone generator that can improve the generation efficiency of ozone by improving the heat dissipation of the dielectric.

(実験例)
本例は、実施形態1のオゾン発生装置1において、放電空間6の厚さ及び幅を種々変更したときの、放電空間6を流れるガスの流速分布及びオゾン生成効率への影響を、評価した例である。流速分布はシミュレーションによって導出し、オゾン生成効率は実機試験によって導出した。
(Experimental example)
This example is an example of evaluating the influence on the flow velocity distribution of gas flowing in the discharge space 6 and the ozone generation efficiency when the thickness and width of the discharge space 6 are variously changed in the ozone generator 1 of the first embodiment. It is. The flow velocity distribution was derived by simulation, and the ozone generation efficiency was derived by actual machine tests.

評価の対象とするオゾン発生装置は、基本構造を実施形態1のオゾン発生装置1と同様としつつ、放電空間6の厚さt及び幅wを種々変更した10個の試料1〜試料10とした。試料1〜試料10は、互いに、厚さtと幅wとの積である流路断面積を同じくしつつ、厚さt及び幅wを種々変更している。すなわち、各試料における放電空間6の流路断面積は、150mm2である。ここで、図4に示すごとく、放電空間6の厚さtは、1つの放電空間6における対向方向Zの寸法である。放電空間6の幅wは、1つの放電空間6における横方向Yの寸法である。 The ozone generators to be evaluated were the ten samples 1 to 10 in which the thickness t and width w of the discharge space 6 were variously changed while the basic structure was the same as that of the ozone generator 1 of the first embodiment. . Samples 1 to 10 have different thickness t and width w while having the same channel cross-sectional area, which is the product of thickness t and width w. That is, the cross-sectional area of the discharge space 6 in each sample is 150 mm 2 . Here, as shown in FIG. 4, the thickness t of the discharge space 6 is a dimension in the facing direction Z in one discharge space 6. The width w of the discharge space 6 is a dimension in the horizontal direction Y in one discharge space 6.

なお、各試料は、いずれも、流通方向Xにおける放電空間6の寸法Lを、100mmとした。各試料における、放電空間6の厚さt(mm)、幅w(mm)、及び、厚さtに対する幅wの比であるα=w/tの値を、以下の表1に示している。   In each sample, the dimension L of the discharge space 6 in the flow direction X was 100 mm. Table 1 below shows the value of α = w / t, which is the ratio of width w to thickness t (mm), width w (mm), and thickness t of discharge space 6 in each sample. .

また、流速分布の評価は、次のようにして行う。各試料において、各放電空間6に、流速15m/sの大気を流した場合を想定した。そして、各放電空間6における99箇所の測定点において流速を求めた。そして、99箇所の測定点は、各放電空間6において、対向方向Zの中央位置に、流通方向Xに等間隔に11行、横方向Yに等間隔に9列の格子の格子点の位置となるよう設定した。そして、各測定点で測定した流速の値から、これらの平均値μ及び標準偏差σを算出し、変動係数Cv=σ/μを求めた。変動係数Cvは、放電空間6における各測定点の流速のばらつきを評価する指標である。変動係数Cvの値が小さいほど、放電空間6を流れるガスの流速分布が均一であるといえる。   Moreover, the flow velocity distribution is evaluated as follows. In each sample, it was assumed that an atmosphere with a flow velocity of 15 m / s was passed through each discharge space 6. And the flow velocity was calculated | required in 99 measurement points in each discharge space 6. FIG. The 99 measurement points are the positions of the grid points of the grid in the discharge space 6 at the center position in the facing direction Z, 11 rows at equal intervals in the flow direction X, and 9 columns at equal intervals in the horizontal direction Y. Was set to be. Then, the average value μ and the standard deviation σ were calculated from the value of the flow velocity measured at each measurement point, and the variation coefficient Cv = σ / μ was obtained. The variation coefficient Cv is an index for evaluating the variation in flow velocity at each measurement point in the discharge space 6. It can be said that the smaller the value of the coefficient of variation Cv, the more uniform the flow velocity distribution of the gas flowing in the discharge space 6.

また、オゾン生成効率の実機試験においては、最大電圧20kVの交流電圧を、最大周波数23kHzで印加した。そして、各試料の流出口220において、オゾンの濃度(g/Nm3)を計測し、オゾン生成効率(g/kWh)を算出した。表1、図6、図7に、結果を示す。 In an actual machine test of ozone generation efficiency, an alternating voltage with a maximum voltage of 20 kV was applied at a maximum frequency of 23 kHz. Then, the ozone concentration (g / Nm 3 ) was measured at the outlet 220 of each sample, and the ozone generation efficiency (g / kWh) was calculated. The results are shown in Table 1, FIG. 6, and FIG.

Figure 0006589666
Figure 0006589666

表1、及び、図6から、比α=w/tを、100以上とすると、変動係数Cvが大幅に小さくなることが分かる。すなわち、比αを100以上とすることにより、放電空間6を流れるガスの流速分布を均一化することができる。それゆえ、比αを100以上とすると、放電空間6内におけるガスの流れにムラが生じることを抑制できる。その結果、比αを100以上とすることにより、放電空間6の高温化を一層抑制することができる。また、比αを100以上とすることにより、変動係数Cvを0.2以下とすることができることが分かる。そして、表1、及び、図7から、比αを100以上として変動係数Cvを0.2以下とすることにより、オゾン生成効率を大幅に増加させることができることが分かる。また、比αの上限は、オゾン発生装置1の大型化及び流通抵抗の抑制の観点から、例えば200とすることが好ましい。   From Table 1 and FIG. 6, it can be seen that when the ratio α = w / t is 100 or more, the coefficient of variation Cv is significantly reduced. That is, by setting the ratio α to 100 or more, the flow velocity distribution of the gas flowing in the discharge space 6 can be made uniform. Therefore, when the ratio α is 100 or more, it is possible to suppress the occurrence of unevenness in the gas flow in the discharge space 6. As a result, by setting the ratio α to 100 or more, it is possible to further suppress the increase in the temperature of the discharge space 6. It can also be seen that the coefficient of variation Cv can be made 0.2 or less by setting the ratio α to 100 or more. From Table 1 and FIG. 7, it can be seen that the ozone production efficiency can be significantly increased by setting the ratio α to 100 or more and the coefficient of variation Cv to 0.2 or less. Further, the upper limit of the ratio α is preferably set to 200, for example, from the viewpoint of increasing the size of the ozone generator 1 and suppressing the flow resistance.

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。例えば、上記実施形態において、電極導体、誘電体は、それぞれ2対ずつ有するオゾン発生装置の例を示したが、例えば、電極導体、誘電体を、それぞれ1対ずつ有するものであっても良いし、3対以上ずつ有するものであっても良い。   The present invention is not limited to the above embodiment, and can be applied to various embodiments without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, an example of an ozone generator having two pairs of electrode conductors and dielectrics has been shown. However, for example, one pair of electrode conductors and dielectrics may be used. Three or more pairs may be provided.

1 オゾン発生装置
210 流入口
220 流出口
3 電極導体
4 誘電体
5 内部空間
6 放電空間
7 露出面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ozone generator 210 Inflow port 220 Outflow port 3 Electrode conductor 4 Dielectric 5 Internal space 6 Discharge space 7 Exposed surface

Claims (9)

酸素を含有するガスが流入する流入口(210)と、
該流入口から流入した上記ガスが流出する流出口(220)と、
上記流入口と上記流出口との間の内部空間(5)において、互いに対向するよう配された、対をなす電極導体(3)と、
該対をなす電極導体のそれぞれに密着するよう配された、対をなす誘電体(4)と、を有し、
該対をなす誘電体は、互いの間に放電空間(6)を設けた状態で対向配置されており、
上記電極導体は、上記誘電体から上記内部空間に露出した露出面(7)を有し、
上記電極導体は、上記誘電体における上記放電空間と反対側の面に配されており、
上記露出面は、上記放電空間を流れる上記ガスの流通方向を向いており、
上記誘電体は、上記電極導体における上記露出面よりも、上記放電空間を流れる上記ガスの流通方向に突出した突出部(41)を有する、オゾン発生装置(1)。
An inlet (210) into which a gas containing oxygen flows;
An outlet (220) through which the gas flowing in from the inlet flows out;
A pair of electrode conductors (3) arranged to face each other in the internal space (5) between the inlet and the outlet;
A pair of dielectrics (4) arranged in close contact with each of the pair of electrode conductors;
The paired dielectrics are arranged to face each other with a discharge space (6) provided between them.
The electrode conductors may possess an exposed surface that is exposed to the internal space from the dielectric (7),
The electrode conductor is disposed on the surface of the dielectric opposite to the discharge space,
The exposed surface faces the flow direction of the gas flowing through the discharge space,
The said dielectric is an ozone generator (1) which has the protrusion part (41) which protruded in the distribution direction of the said gas which flows through the said discharge space rather than the said exposed surface in the said electrode conductor .
上記電極導体は、上記放電空間を流れる上記ガスの流通方向の上流側を向いた上記露出面である上流側露出面(71)を有し、上記誘電体は、上記上流側露出面よりも上記流通方向の上流側へ突出した上記突出部である上流側突出部(411)を有する、請求項1に記載のオゾン発生装置。 The electrode conductor has an upstream exposed surface (71) which is the exposed surface facing the upstream side in the flow direction of the gas flowing through the discharge space, and the dielectric is more than the upstream exposed surface. The ozone generator of Claim 1 which has an upstream protrusion part (411) which is the said protrusion part protruded to the upstream of the distribution direction . 酸素を含有するガスが流入する流入口(210)と、
該流入口から流入した上記ガスが流出する流出口(220)と、
上記流入口と上記流出口との間の内部空間(5)において、互いに対向するよう配された、対をなす電極導体(3)と、
該対をなす電極導体のそれぞれに密着するよう配された、対をなす誘電体(4)と、を有し、
該対をなす誘電体は、互いの間に放電空間(6)を設けた状態で対向配置されており、
上記電極導体は、上記誘電体から上記内部空間に露出した露出面(7)を有し、
上記放電空間は、複数、互いに並列配置されており、
高電圧が印加される上記電極導体である高圧電極導体(31)と、接地された上記電極導体である接地電極導体(32)とが対をなしており、
複数の上記電極導体は、複数の上記放電空間の並び方向に並んで配されており、
複数の上記電極導体のうち、その並び方向における両端に配置された上記電極導体は、上記接地電極導体である、オゾン発生装置(1)
An inlet (210) into which a gas containing oxygen flows;
An outlet (220) through which the gas flowing in from the inlet flows out;
A pair of electrode conductors (3) arranged to face each other in the internal space (5) between the inlet and the outlet;
A pair of dielectrics (4) arranged in close contact with each of the pair of electrode conductors;
The paired dielectrics are arranged to face each other with a discharge space (6) provided between them.
The electrode conductor has an exposed surface (7) exposed from the dielectric to the internal space,
A plurality of the discharge spaces are arranged in parallel with each other,
The high-voltage electrode conductor (31), which is the electrode conductor to which a high voltage is applied, and the ground electrode conductor (32), which is the grounded electrode conductor, make a pair,
The plurality of electrode conductors are arranged side by side in the direction in which the plurality of discharge spaces are arranged,
The ozone generator (1) , wherein the electrode conductors arranged at both ends in the arrangement direction among the plurality of electrode conductors are the ground electrode conductors .
上記電極導体は、上記誘電体における上記放電空間と反対側の面に配されている、請求項3に記載のオゾン発生装置。 The ozone generator according to claim 3, wherein the electrode conductor is disposed on a surface of the dielectric opposite to the discharge space . 上記露出面は、上記放電空間を流れる上記ガスの流通方向を向いており、上記誘電体は、上記電極導体における上記露出面よりも、上記放電空間を流れる上記ガスの流通方向に突出した突出部(41)を有する、請求項4に記載のオゾン発生装置。 The exposed surface faces the flow direction of the gas flowing through the discharge space, and the dielectric protrudes in the flow direction of the gas flowing through the discharge space from the exposed surface of the electrode conductor. The ozone generator of Claim 4 which has (41) . 偶数の上記放電空間が、並列配置されている、請求項3〜5のいずれか一項に記載のオゾン発生装置。 The ozone generator according to any one of claims 3 to 5 , wherein the even number of discharge spaces are arranged in parallel . 上記電極導体は、上記放電空間を流れる上記ガスの流通方向(X)の上流側を向いた上記露出面である上流側露出面(71)を有する、請求項1、3〜6のいずれか一項に記載のオゾン発生装置。 The electrode conductor, the exposed surface at which the upstream-side exposed surface facing upstream in the flow direction of the gas flowing through the discharge space (X) having a (71), any one of the claims 1,3~6 The ozone generator according to item . 上記放電空間の厚さをt、上記放電空間の幅をwとしたとき、tに対するwの比であるα=w/tは、100以上である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のオゾン発生装置。   The thickness of the discharge space is t, and the width of the discharge space is w, and the ratio of w to t, α = w / t, is 100 or more, according to claim 1. The ozone generator as described. 上記電極導体及び上記誘電体は、耐オゾン性を有する材料からなる、請求項1〜8のいずれか一項に記載のオゾン発生装置。   The ozone generator according to any one of claims 1 to 8, wherein the electrode conductor and the dielectric are made of a material having ozone resistance.
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