(57)【要約】【課題】イオンを効率的に発生させることが可能なイオン発生用放電体、イオン発生用放電体の製造方法およびイオン発生装置を提供することである。【解決手段】イオン発生用放電体は、誘導電極２と、誘導電極２の上に形成された誘電体３と、誘電体３の表面の上に形成された放電電極４とを備える。放電電極４の端部は、誘電体３を介して誘導電極２の領域に重なる領域を有する。誘電体３は、放電電極４が形成された誘電体３の表面から突出した誘電体凸部５を有する。誘電体凸部５は、放電電極４の端縁の少なくとも一部を囲むように形成されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と、
この第１の電極の上に形成された誘電体と、
この誘電体の表面の上に形成された第２の電極とを備え、
この第２の電極の端部は、前記誘電体を介して前記第１の電極の領域に重なる領域を有し、
前記誘電体は、前記第２の電極が形成された前記誘電体の表面から突出した凸部を有し、前記凸部は、前記第２の電極の端縁の少なくとも一部を囲むように形成されている、イオン発生用放電体。
【請求項２】
前記第２の電極の端縁から前記誘電体の凸部頂面に至るまでの長さが、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加することにより前記第２の電極の端縁で生じるストリーマの進展距離よりも短くなるように定められている、請求項１に記載のイオン発生用放電体。
【請求項３】
前記第２の電極が形成された前記誘電体の表面と前記凸部の側面とがなす角度は鈍角である、請求項１または請求項２に記載のイオン発生用放電体。
【請求項４】
第１の誘電体の上に第１の電極を形成する工程と、
第２の誘電体の上に第２の電極を形成する工程と、
前記第２の電極の端縁の少なくとも一部を囲むように誘電体の凸部を前記第２の誘電体の上に形成する工程と、
前記第２の誘電体を介して前記第１の電極の一部と前記第２の電極の一部とが対向するように前記第１の誘電体と前記第２の誘電体とを貼り合わせる工程とを備えた、イオン発生用放電体の製造方法。
【請求項５】
第１の電極を形成する工程と、
前記第１の電極の少なくとも一部を覆うように誘電体を形成する工程と、
前記誘電体を介して前記第１の電極の一部と対向するように第２の電極を形成する工程と、
前記第２の電極の端縁の少なくとも一部を囲むように誘電体の凸部を前記第２の誘電体の上に形成する工程とを備えた、イオン発生用放電体の製造方法。
【請求項６】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のイオン発生用放電体と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加する電圧印加手段とを備えた、イオン発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的にはイオン発生用放電体、イオン発生用放電体の製造方法およびイオン発生装置に関し、特定的には、沿面放電を利用したイオン発生用放電体、イオン発生用放電体の製造方法およびイオン発生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、沿面放電を利用した放電体は、物体の帯電や除電を行なう際のイオン源として利用されている。また、正イオンと負イオンとにより空気中の浮遊菌、カビなどを不活性化できることが報告されている。このため、イオン発生用放電体は空気清浄機や空気調和機などにも搭載されるようになってきている。このようなイオン発生用放電体として、電極を保持する誘電体としてアルミナが主成分のセラミックスを用いた放電体が考案されている。
【０００３】
たとえば、特開昭５９−４４７８２号公報（特許文献１）には、イオン発生用放電体として、アルミナ等のファインセラミックスで適当な厚さに形成された誘電体とこの誘電体に対して一体的に設けられた電界形成用電極とからなる電界装置が開示されている。
【特許文献１】特開昭５９−４４７８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般にイオン発生用放電体では、放電電極の端の電界が強くなっている部分で電子なだれが発生し、ストリーマに成長して、大気中の分子を電離してイオンを発生させる。
【０００５】
図８は上記公報に示された従来のイオン発生用放電体を上面から見た模式的な斜視図、図９は図８のＩＸ−ＩＸ線におけるイオン発生用放電体の断面とともにイオン発生装置の構成を示す図である。
【０００６】
図８と図９に示すように、第１の誘電体１０１の表面上には誘導電極１０２が形成されている。誘導電極１０２を覆うように第２の誘電体１０３が形成されている。第２の誘電体１０３の表面上に放電電極１０４が形成されている。放電電極１０４の表面を覆うように保護膜１０４ａが形成されている。誘導電極１０２と放電電極１０４との間には高周波交流電源１０５が接続されている。
【０００７】
以上のように構成された従来のイオン発生用放電体を用いたイオン発生装置において、高周波交流電源１０５によって誘導電極１０２と放電電極１０４との間に電圧を印加することによってイオンを発生させる。
【０００８】
図１０は、従来のイオン発生用放電体の放電時におけるストリーマを示す模式的な断面図である。
【０００９】
図１０に示すように、放電電極１０４の端で発生した電子なだれに起源をもつストリーマ１０６が第２の誘電体１０３の表面に沿って進展する。ストリーマ１０６が通過した第２の誘電体１０３の表面は帯電し、帯電した電荷によって電界が弱まって電子の加速が停止するので、ストリーマ１０６が消滅し、１つの放電が終了する。
【００１０】
このように従来のイオン発生用放電体では、誘電体の表面でストリーマが発生するため、イオンが誘電体の表面付近で消滅しやすく、イオンが空間に放出されにくいという問題があった。
【００１１】
この発明の目的は、上記のような課題を解決することであり、イオンを効率的に発生させることが可能なイオン発生用放電体、イオン発生用放電体の製造方法およびイオン発生装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明に従ったイオン発生用放電体は、第１の電極と、この第１の電極の上に形成された誘電体と、この誘電体の表面の上に形成された第２の電極とを備える。この第２の電極の端部は、誘電体を介して第１の電極の領域に重なる領域を有する。誘電体は、第２の電極が形成された誘電体の表面から突出した凸部を有する。この凸部は、第２の電極の端縁の少なくとも一部を囲むように形成されている。
【００１３】
このようにすれば、第１と第２の電極の間に電圧を印加することによって、電界が集中している第２の電極の端縁にて発生するストリーマが空気中に向かって進展することになり、イオンが空気中に拡散しやすくなる。
【００１４】
この発明のイオン発生用放電体においては、第２の電極の端縁から誘電体の凸部頂面に至るまでの長さが、第１の電極と第２の電極との間に電圧を印加することにより第２の電極の端縁で生じるストリーマの進展距離よりも短くなるように定められているのが好ましい。
【００１５】
この場合、発生したイオンを効率的に取り出すことができる。
【００１６】
また、この発明のイオン発生用放電体においては、第２の電極が形成された誘電体の表面と凸部の側面とがなす角度は鈍角であるのが好ましい。
【００１７】
この場合、誘電体の凸部にてストリーマが遮られることなく、上方の大気中に向けて進展することができるので、イオンを効率的に発生させることができる。
【００１８】
この発明の一つの局面に従ったイオン発生用放電体の製造方法は、第１の誘電体の上に第１の電極を形成する工程と、第２の誘電体の上に第２の電極を形成する工程と、第２の電極の端縁の少なくとも一部を囲むように誘電体の凸部を第２の誘電体の上に形成する工程と、第２の誘電体を介して第１の電極の一部と第２の電極の一部とが対向するように第１の誘電体と第２の誘電体とを貼り合わせる工程とを備える。
【００１９】
この発明の一つの局面に従ったイオン発生用放電体の製造方法によれば、第１と第２の誘電体として、放電に対する耐性が優れたアルミナ等のセラミックスを用いることができるので、耐久性に優れたイオン発生用放電体を製造することができる。
【００２０】
この発明のもう一つの局面に従ったイオン発生用放電体の製造方法は、第１の電極を形成する工程と、第１の電極の少なくとも一部を覆うように誘電体を形成する工程と、誘電体を介して第１の電極の一部と対向するように第２の電極を形成する工程と、第２の電極の端縁の少なくとも一部を囲むように誘電体の凸部を第２の誘電体の上に形成する工程とを備える。
【００２１】
この発明のもう一つの局面に従ったイオン発生用放電体の製造方法によれば、誘電体として焼成温度が低い材料を用いて、量産性に優れた厚膜印刷技術により、イオン発生用放電体を低価格で製造することができる。
【００２２】
この発明に従ったイオン発生装置は、上述した特徴の少なくともいずれかを備えたイオン発生用放電体と、第１の電極と第２の電極との間に電圧を印加する電圧印加手段とを備える。
【００２３】
この発明に従ったイオン発生装置では、イオンが空気中に拡散しやすい構造のイオン発生用放電体を用いているので、イオンを効率的に発生させることができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように、この発明によれば、ストリーマが誘電体の凸部にて空気中に向けて進展するようになるので、イオンが空間に放出されやすくなる。また、イオンを効率的に取り出すことができるので、イオン発生量が同じ場合、オゾン等の副生成物の発生量を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００２６】
（実施の形態１）
図１は本発明によるイオン発生用放電体の実施の形態１を示す模式的な平面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線における模式的な断面図、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における模式的な断面図である。図１〜図３を参照して、本発明によるイオン発生用放電体の実施の形態１を説明する。
【００２７】
図１〜図３に示すように、本発明の実施の形態１によるイオン発生用放電体は、第１の誘電体１と、第１の誘電体１の上に形成された第１の電極としての誘導電極２と、誘導電極２の表面を覆うように第１の誘電体１の上に形成された第２の誘電体３と、第２の誘電体３の表面の上に形成された第２の電極としての放電電極４と、放電電極４の端縁の少なくとも一部を囲むように形成された誘電体凸部５とからなる。誘電体凸部５は、放電電極２が形成された第２の誘電体３の表面から突出している。放電電極４と誘導電極２とは、放電電極４から誘導電極２を見たときに、図１に示すように、放電電極４の端部の一部が第２の誘電体３を介して誘導電極２の領域と重なるように配置されている。言い換えれば、放電電極４の端部は、第２の誘電体３を介して誘導電極２の領域に重なる領域を有する。
【００２８】
放電電極４は、複数に分かれて櫛状、樹枝状、または、網目状に延びており、複数の樹枝状部、図１に示す例では１２個の樹枝状部を有する。各樹枝状部は、先端縁に向かうにつれて幅が狭くなり、先細になるように形成されている。放電電極４の各樹枝状部の先端縁を含む端縁の少なくとも一部を囲むように誘電体凸部５は略Ｖ字状に形成されている。
【００２９】
図３に示すように、誘導電極２に接続されるように形成された誘導電極接点部７と、放電電極４に接続されるように形成された放電電極接点部８とに、電圧印加手段としての電圧印加回路９を接続することによって本発明のイオン発生装置が構成される。
【００３０】
第２の誘電体３の材料としては、たとえば有機物を用いることができる。第２の誘電体３を構成する有機物としては、耐食性に優れた材料を用いることが好ましい。たとえば、第１の誘電体１の材料として、ポリイミドやガラスエポキシなどの樹脂を用いてもよい。また、第１の誘電体１の材料として無機物を用いる場合、たとえばアルミナ、マグネシア、結晶化ガラス、フォルステライト、ステアライト、ムライト、ジルコニアなどのセラミックスを第２の誘電体３の材料として用いることができる。なお、イオン生成のための放電を行なう際に発生するプラズマに対する耐性を考えた場合には、第２の誘電体３として無機系の材料を用いることが好ましい。
【００３１】
誘導電極２および放電電極４は、導電体により構成される。誘導電極２および放電電極４の電極導電部を構成する材料としては、導電性を有するものであればどのような材料を用いてもよい。また、電極導電部の形成方法としては、スクリーン印刷法、めっき法、蒸着法、スパッタリング法など公知の方法を用いることができる。
【００３２】
誘電体凸部５は、耐プラズマ性に優れた材料で構成されれば、どのような材料を用いてもよい。誘電体凸部５の形成方法としては、スクリーン印刷法、第２の誘電体３の全表面に誘電体膜を形成し、この誘電体膜の上にフォトレジスト法によってマスクを形成した後サンドブラスト法で凸部以外の部分を除く方法を用いることができる。
【００３３】
なお、図２と図３に示すように、放電電極４の表面を覆うように保護膜６を形成してもよい。保護膜６は、放電電極４の導電体部分が放電によって損傷しないように保護可能な厚みを少なくとも確保できれば、なるべく薄く形成されることが好ましい。保護膜６を構成する材料としては、耐プラズマ性を有する材料であれば任意の材料（たとえばセラミックスなどの無機材料など）を用いることができる。たとえば、保護膜６を構成する材料として、耐プラズマ性に優れたアルミナなどの材料を用いることができる。図２に示す実施の形態では、誘電体凸部５の表面も覆うように保護膜６が形成されている。
【００３４】
次に、本発明の実施の形態１によるイオン発生用放電体を用いてイオンを効率的に発生させることができる理由を、図４を参照して説明する。図４は、本発明によるイオン発生用放電体の放電電極付近の模式的な部分拡大断面図であり、本発明によるイオン発生用放電体の放電電極４の端縁からストリーマが進展している状態を示す概念図である。
【００３５】
図３に示すイオン発生装置において、電圧印加回路９によって誘導電極２と放電電極４との間に電圧を印加することによってイオンを発生させる。このとき、図４に示すように、放電電極４の端縁で生じたストリーマ１０は、誘電体凸部５に達すると、誘電体凸部５の側面に沿って上側に向かって進展するため、イオンが大気中に拡散されやすくなる。
【００３６】
この場合、放電電極４の端縁から誘電体凸部５までの長さと誘電体凸部５の側面部分の長さとの和、すなわち、放電電極４の端縁から誘電体凸部５の頂面に至るまでの長さがストリーマ１０の進展距離よりも短くなるように設定することによって、イオンを効率的に取り出すことができる。
【００３７】
また、本発明によるイオン発生用放電体の実施の形態１においては、第２の誘電体３の表面と誘電体凸部５の側面とからなる角度が鈍角になっているので、誘電体凸部５にてストリーマが遮られることなく、上方の大気中に向けて進展することができる。
【００３８】
さらに、本発明によるイオン発生用放電体の実施の形態１においては、図１に示すように、放電電極４の端部が複数に分かれて櫛状、樹枝状、または、網目状に延びているので、放電が発生する箇所としての放電電極４の端縁が第２の誘電体３の表面にて複数存在する。このため、放電電極４においてある端縁から発生したストリーマによって第２の誘電体３の表面が帯電することによって、その隣の端縁において新たなストリーマが発生しにくくなる可能性がある。しかし、本発明のイオン発生用放電体のように誘電体凸５部が放電電極４の端縁を囲んでいると、その端縁から発生したストリーマは隣の端縁まで進展しにくくなるので、隣の端縁において新たなストリーマが発生することができる。これにより、本発明によるイオン発生用放電体の実施の形態１においては、放電電極において放電が発生する箇所の高密度化を図ることができる。
【００３９】
次に、本発明によるイオン発生用放電体の実施の形態１の製造方法について説明する。
【００４０】
まず、アルミナシートを所定の大きさに切断し、略同一の大きさを有するアルミナ基材を２つ形成し、第１の誘電体１および第２の誘電体３とする。
【００４１】
次に、図１〜図３に示すように、第１の誘電体１の上面にタングステンペーストをスクリーン印刷することによって誘導電極２を形成するとともに、第１の誘電体１の下面にタングステンペーストをスクリーン印刷することによって誘導電極接点部７および放電電極接点部８を形成する。一方、第２の誘電体３の上面に、図１と図２に示すように櫛刃状にタングステンペーストをスクリーン印刷することによって放電電極４を形成する。このとき、誘導電極２と誘導電極接点部７を接続するためのスルーホールが第１の誘電体１に予め形成されているとともに、放電電極４と放電電極接点部８とを接続するためのスルーホールが第１の誘電体１と第２の誘電体３に予め形成されている。
【００４２】
そして、第２の誘電体３の表面上の放電電極４の端縁の一部を囲むようにアルミナペーストをスクリーン印刷することによって、誘電体凸部５を形成する。
【００４３】
保護膜６をアルミナによって形成する場合は、放電電極４を覆うようにスクリーン印刷によって保護膜６を形成する。
【００４４】
さらに、誘導電極２と放電電極４とが、第２の誘電体３を介して対向するように、第２の誘電体３の下面と第１の誘電体１の上面とを重ね合わせた後、圧着、真空引きを行う。
【００４５】
その後、重ね合わせられた第１の誘電体１と第２の誘電体３とを炉に入れて温度が１４００〜１６００℃の非酸化性雰囲気中で焼成することによって、本発明の実施の形態１によるイオン発生用放電体を製造することができる。
【００４６】
そして、イオン発生用放電体の誘導電極２と放電電極４との間に電圧を印加する構成とするために、別途に設ける電圧印加回路９を誘導電極接点部７と放電電極接点部８とに接続することにより、本発明によるイオン発生装置を得ることができる。
【００４７】
（実施の形態２）
図５は本発明によるイオン発生用放電体の実施の形態２を示す模式的な平面図、図６は図５のＶＩ−ＶＩ線における模式的な断面図、図７は図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線における模式的な断面図である。図５〜図７を参照して、本発明によるイオン発生用放電体の実施の形態２を説明する。
【００４８】
図５〜図７に示すように、本発明によるイオン発生用放電体の実施の形態２は、焼成温度が９００℃以下の材料を用いている点が実施の形態１と異なる。焼成温度の低い材料を用いて、量産性に優れた厚膜印刷技術により、イオン発生用放電体を低価格で製造することができる。
【００４９】
本発明の実施の形態２によるイオン発生用放電体は、基板１１と、基板１１の上に形成された第１の電極としての誘導電極１２と、誘導電極１２の表面を覆うように基板１１の一部表面の上に形成された誘電体１３と、基板１１と誘電体１３の表面の上に形成された第２の電極としての放電電極１４と、放電電極１４の端縁の少なくとも一部を囲むように形成された誘電体凸部１５とからなる。誘電体凸部１５は、放電電極１２が形成された誘電体１３の表面から突出している。放電電極１４と誘導電極１２とは、放電電極１４から誘導電極１２を見たときに、図５に示すように、放電電極１４の端部の一部が誘電体１３を介して誘導電極１２の領域と重なるように配置されている。言い換えれば、放電電極１４の端部は、誘電体１３を介して誘導電極１２の領域に重なる領域を有する。
【００５０】
放電電極１４は、複数に分かれて櫛状、樹枝状、または、網目状に延びており、複数の樹枝状部、図５に示す例では１２個の樹枝状部を有する。各樹枝状部は、先端縁に向かうにつれて幅が狭くなり、先細になるように形成されている。放電電極１４の各樹枝状部の先端縁を含む端縁の少なくとも一部を囲むように誘電体凸部１５は略Ｖ字状に形成されている。
【００５１】
図７に示すように、誘導電極１２に接続されるように誘導電極接点部１７が形成され、放電電極１４に接続されるように放電電極接点部１８が形成されている。
【００５２】
本発明の実施の形態２によるイオン発生用放電体を用いてイオンを効率的に発生させることができる理由と、本発明の実施の形態２によるイオン発生用放電体の作用効果とについては、本発明の実施の形態１によるイオン発生用放電体と同様である。
【００５３】
次に、本発明によるイオン発生用放電体の実施の形態２の製造方法について説明する。
【００５４】
まず、図５〜図７に示すように、アルミナの基板１１の上に金（Ａｕ）ペーストをスクリーン印刷し、焼成することによって誘導電極１２を形成する。また、基板１１の下面に銀（Ａｇ）−パラジウム（Ｐｄ）ペーストをスクリーン印刷し、焼成することによって誘導電極接点部１７および放電電極接点部１８を形成する。このとき、誘導電極１２と誘導電極接点部１７を接続するためのスルーホールと、放電電極１４と放電電極接点部１８とを接続するためのスルーホールとが基板１１に予め形成されている。
【００５５】
次に、誘導電極１２を覆うように基板１１の上に結晶化ガラスペーストをスクリーン印刷し、焼成することによって誘電体１３を形成する。
【００５６】
そして、基板１１と誘電体１３の上に金（Ａｕ）ペーストをスクリーン印刷し、放電電極１４を形成する。さらに、誘電体１３の表面上の放電電極１４の端縁の一部を囲むように結晶化ガラスペーストをスクリーン印刷することによって誘電体凸部１５を形成する。
【００５７】
その後、必要に応じて放電電極１４を覆うように保護膜１６を形成することによって、本発明の第２の実施の形態によるイオン発生用放電体を製造することができる。保護膜１６の形成方法としては、ガラスペーストを印刷し、焼成する方法、金属アルコキシドを含む溶液に浸した後、乾燥し、焼成する方法などを用いることができる。
【００５８】
実施の形態１と同様に、別途に設ける回路等（図示せず）を誘導電極接点部１７と放電電極接点部１８とに接続することによって本発明によるイオン発生装置を得ることができる。
【００５９】
以上に開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正や変形を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明によるイオン発生用放電体の実施の形態１を示す模式的な平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線における模式的な断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における模式的な断面図である。
【図４】本発明によるイオン発生用放電体の放電電極付近の模式的な部分拡大断面図である。
【図５】本発明によるイオン発生用放電体の実施の形態２を示す模式的な平面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線における模式的な断面図である。
【図７】図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線における模式的な断面図である。
【図８】従来のイオン発生用放電体を上面から見た模式的な斜視図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線におけるイオン発生用放電体の断面とともにイオン発生装置の構成を示す図である。
【図１０】従来のイオン発生用放電体の放電時におけるストリーマを示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１：第１の誘電体、２，１２：誘導電極，３：第２の誘電体、４，１４：放電電極、５，１５：誘電体凸部、６，１６：保護膜、７，１７：誘電電極接点部、８，１８：放電電極接点部、９：電圧印加回路、１０：ストリーマ、１１：基板、１３：誘電体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2006309954.tif 000007
【図６】
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【図７】
2006309954.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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