(57)【要約】【課題】放電電圧を低く抑えつつ、安定してプラズマを生成させることが可能なプラズマ発生装置を提供する。【解決手段】プラズマ発生装置３は、互いに対向する第１の電極８ａ及び第２の電極８ｂと、第１の電極８ａの、第２の電極８ｂとの対向面側に設けられた第１の高誘電率層１１ａと、第２の電極８ｂの、第１の電極８ａとの対向面側に設けられた第２の高誘電率層１１ｂとを備え、第１の電極８ａ及び第２の電極８ｂは、高抵抗層９ａ、９ｂ及び低抵抗層７ａ、７ｂを有しており、第１の電極８ａと第２の電極８ｂとの間を流れる電流の少なくとも一部は、高抵抗層９ａ、９ｂを通過する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する第１の電極及び第２の電極と、
前記第１の電極の、前記第２の電極との対向面側に設けられた第１の高誘電率層と、
前記第２の電極の、前記第１の電極との対向面側に設けられた第２の高誘電率層とを備え、
前記第１の電極及び前記第２の電極の少なくとも一方は、高抵抗層と、前記高抵抗層よりも比抵抗の小さい低抵抗層とを有しており、
前記第１の電極と前記第２の電極との間を流れる電流の少なくとも一部は、前記高抵抗層を通過するプラズマ発生装置。
【請求項２】
前記低抵抗層の平面外形は、前記第１の高誘電率層及び前記第２の高誘電率層の平面外形よりも内側にあり、
平面視において、前記低抵抗層の外側輪郭は、前記高抵抗層の外側輪郭よりも内側に位置することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項３】
前記第１の電極及び前記第２の電極の少なくとも一方において、前記高抵抗層は、前記低抵抗層と前記第１の高誘電率層又は前記第２の高誘電率層との間に位置していることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ発生装置。
【請求項４】
前記第１の電極及び前記第２の電極の少なくとも一方において、前記高抵抗層及び前記低抵抗層は前記第１の高誘電率層又は前記第２の高誘電率層に接しており、
前記低抵抗層は電極の内側に位置しており、且つ前記高抵抗層は、前記低抵抗層の外側に位置していることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ発生装置。
【請求項５】
前記第１の電極及び前記第２の電極のうち前記低抵抗層を有する電極の少なくとも一部において、前記低抵抗層を有する電極の端部から前記低抵抗層の端部までの距離は、１０μｍ以上であることを特徴とする請求項３又は４に記載のプラズマ発生装置。
【請求項６】
前記第１の高誘電率層と前記第２の高誘電率層との間に挟まれ、前記第１の高誘電率層及び前記第２の高誘電率層よりも低い比誘電率を有する低誘電率層をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１つに記載のプラズマ発生装置。
【請求項７】
前記第１の高誘電率層と前記第２の高誘電率層との間の隙間は、前記低誘電率層によって埋め込まれており、前記低誘電率層の側面がプラズマ発生面となっていることを特徴とする請求項６に記載のプラズマ発生装置。
【請求項８】
前記高抵抗層のシート抵抗値は、前記低抵抗層のシート抵抗値の１０倍以上であることを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか１つに記載のプラズマ発生装置。
【請求項９】
前記第１の高誘電率層及び前記第２の高誘電率層の比誘電率は１００以上であることを特徴とする請求項１〜８のうちいずれか１つに記載のプラズマ発生装置。
【請求項１０】
前記低誘電率層の比誘電率は３０以下であることを特徴とする請求項６又は７に記載のプラズマ発生装置。
【請求項１１】
前記低誘電率層の膜厚は１００μｍ以下であることを特徴とする請求項６、７及び１０のうちいずれか１つに記載のプラズマ発生装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のうちいずれか１つに記載のプラズマ発生装置と、
前記プラズマ発生装置に風を送る送風機とを備えている気体処理装置。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示された技術は、プラズマ発生装置及びこれを備えた気体処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大気圧下で低温プラズマを発生させる技術は従来から存在し、一対の金属電極間に誘電体を挟み、無声放電と呼ばれる放電を発生させる技術が、オゾナイザーなどに広く活用されている。この技術は一般的に５〜１０ｋＶの高い放電電圧を必要とし、電源容量を確保するとともに、電極を冷却する必要もあることなどから、装置の小型化が困難である。
【０００３】
これに対して、μｍオーダーの放電領域（マイクロギャップ構造）を形成し、低電圧でプラズマを発生させてイオンを発生させ、活性種を生成する技術が発明されている（例えば、特許文献１、２)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−０８１１３４号公報
【特許文献２】特開２０１２−１９０６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、プラズマによって効果的に気体処理を行うためには、放電電圧を低減するだけでなく、安定してプラズマを発生させる必要がある。
【０００６】
本発明の目的は、放電電圧を低く抑えつつ、安定してプラズマを生成させることが可能なプラズマ発生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態の一例に係るプラズマ発生装置は、互いに対向する第１の電極及び第２の電極と、前記第１の電極の、前記第２の電極との対向面側に設けられた第１の高誘電率層と、前記第２の電極の、前記第１の電極との対向面側に設けられた第２の高誘電率層とを備えている。前記第１の電極及び前記第２の電極の少なくとも一方は、高抵抗層と、前記高抵抗層よりも比抵抗の小さい低抵抗層とを有しており、前記第１の電極と前記第２の電極との間を流れる電流の少なくとも一部は、前記高抵抗層を通過する。
【０００８】
また、本発明の実施形態の一例に係る気体処理装置は、上述のプラズマ発生装置と、前記第１の電極から前記第２の電極へと向かう方向、又は前記第２の電極から前記第１の電極へと向かう方向へと風を送る送風機とを備えている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の実施形態に係るプラズマ発生装置によれば、少なくとも一方の電極が低抵抗層と高抵抗層とを有しているので、放電電圧を低く抑えつつ、安定してプラズマを生成させることが可能となっている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るプラズマ発生装置３を備えた気体処理装置１を概略的に示す図であり、（ｂ）は、当該プラズマ発生装置３を第１の電極８ａ側から見た場合の平面図である。
【図２】図２（ａ）は、図１（ａ）に示す第１の実施形態に係るプラズマ発生装置３の断面図であり、（ｂ）は、図２（ａ）に示す距離ａを変化させた場合の放電開始電圧の変化を示す図である。
【図３】図３は、比較例に係るプラズマ発生装置１０３を示す断面図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施形態に係るプラズマ発生装置の製造方法を示す図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施形態に係るプラズマ発生装置の製造方法を示す図である。
【図６】図６は、第１の実施形態に係るプラズマ発生装置の変形例を示す断面図である。
【図７】図７（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係るプラズマ発生装置２３を示す断面図であり、（ｂ）は、当該プラズマ発生装置２３を第１の電極８ａ側から見た場合の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本明細書において、「低誘電率層」とは、誘電体のうちの低誘電率材料で構成された層のことを意味し、「高誘電率層」とは、特に記載がない場合、少なくとも低誘電率層よりも比誘電率が大きい層のことを意味するものとする。
【００１２】
また、「低抵抗層」とは、金属や導電性金属化合物、不純物を含むシリコン等、一般的に抵抗値が小さい材料で構成された層を意味し、「高抵抗層」とは、特に記載がない場合、少なくとも低抵抗層より大きい抵抗値を有する層を意味するものとする。以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
−プラズマ発生装置及び気体処理装置の構成−
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るプラズマ発生装置３を備えた気体処理装置１を概略的に示す図であり、（ｂ）は、当該プラズマ発生装置３を第１の電極８ａ側から見た場合の平面図である。
【００１４】
気体処理装置１は、プラズマ発生装置３で発生させたプラズマ１５を用いて空気等の気体に含まれる有害物質や臭気成分等を分解したり、気体中の雑菌やウイルスを無害化したりするための装置である。気体処理装置１は、例えば空気清浄器や加湿器、エアーコンディショナ、冷蔵庫等、種々の電化製品に適用することができる。
【００１５】
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、気体処理装置１は、高圧電源１９から印加される電圧を受けてプラズマ１５を発生させるプラズマ発生装置３と、プラズマ発生装置３に風を送る送風機５とを備えている。プラズマ発生装置３は、互いに対向する第１の電極８ａ及び第２の電極８ｂと、第１の電極８ａの面のうち、第２の電極８ｂとの対向面側に設けられた第１の高誘電率層１１ａと、第２の電極８ｂの面のうち、第１の電極８ａとの対向面側に設けられた第２の高誘電率層１１ｂとを備えている。プラズマ発生装置３はまた、第１の高誘電率層１１ａと第２の高誘電率層１１ｂとの間に挟まれた低誘電率層１３を備えている。高圧電源１９から印加される電圧は、交流電圧であってもよいが、パルス電圧であってもよい。
【００１６】
送風機５は、例えばファン等を有しており、第１の電極８ａから第２の電極８ｂへと向かう方向、又は第２の電極８ｂから第１の電極８ａへと向かう方向へと風１７を送ることができる。
【００１７】
また、本実施形態のプラズマ発生装置３では、第１の電極８ａ及び第２の電極８ｂの少なくとも一方は高抵抗層と、高抵抗層よりも比抵抗の小さい低抵抗層とを有している。図１（ａ）に示す例では、第１の電極８ａは、高圧電源１９に接続された低抵抗層７ａと、低抵抗層７ａと第１の高誘電率層１１ａとの間に配置された高抵抗層９ａとを有している。第２の電極８ｂも、高圧電源１９に接続された低抵抗層７ｂと、低抵抗層７ｂと第２の高誘電率層１１ｂとの間に配置された高抵抗層９ｂとを有している。低抵抗層７ａ、７ｂはシート状であってもよいが、メッシュ状等であってもよい。
【００１８】
低抵抗層７ａ、７ｂの平面外形は、第１の高誘電率層１１ａ及び第２の高誘電率層１１ｂの平面外形よりも内側にあるとともに、平面視において、低抵抗層７ａ、７ｂの外側輪郭は、高抵抗層９ａ、９ｂの外側輪郭よりも内側に位置している。
【００１９】
低抵抗層７ａ、７ｂは金属や導電性金属化合物等で構成されていればよく、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｗのうち少なくとも１つを含む材料で構成されていればよい。低抵抗層７ａ、７ｂのシート抵抗値は例えば１×１０−３Ω／ｓｑ．以上５×１０−２Ω／ｓｑ．以下程度であってもよいが、当該範囲に限定されない。
【００２０】
高抵抗層９ａ、９ｂは、少なくとも低抵抗層７ａ、７ｂの材料よりも比抵抗が小さい材料で構成されていればよく、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｒｕ、Ｆｅ、Ｃ、Ｏ、Ｎのうち１つ以上の元素が含まれる固体材料が構成材料として挙げられる。高抵抗層９ａ、９ｂのシート抵抗値は好ましくは１０Ω／ｓｑ．以上１０００Ω／ｓｑ．以下程度である。
【００２１】
第１の高誘電率層１１ａ及び第２の高誘電率層１１ｂの構成材料としては、例えばＢａＯ、ＴｉＯ２、ＣａＯ、ＺｒＯ、Ｓｒ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＢＣＴＺ（チタン酸ジルコン酸バリウムカルシウム；ＢａＯ、ＴｉＯ２、ＣａＯ、及び、ＺｒＯの混合物）、ＢＴＺ（チタン酸ジルコン酸バリウム；ＢａＯ、ＴｉＯ２、及び、ＺｒＯの混合物）、Ｚｒ３Ｂ４、ＳｒＢ６、ＣａＢ６、ＭｇＢ２、ＢＮ、ＴｉＮ、ＺｒＮ、Ｃａ３Ｎ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ、ＴｉＣ、ＣａＣ２、ＺｒＣ等が挙げられる。第１の高誘電率層１１ａ及び第２の高誘電率層１１ｂの膜厚は例えば１５０〜５００μｍであり、両層の比誘電率は１００以上であればよく、１０００以上であれば低誘電率層１３との比誘電率差がより大きくなるので好ましい。本実施形態のプラズマ発生装置において、第１の高誘電率層１１ａと第２の高誘電率層１１ｂの膜厚及び組成は同一であるが、必ずしも同一でなくてもよい。
【００２２】
低誘電率層１３は、例えば誘電率の低い絶縁体材料で構成されていればよく、ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２等で構成されていてもよい。低誘電率層１３の膜厚は１μｍ以上１００μｍ以下程度であれば好ましい。低誘電率層１３の比誘電率は３０以下であればよく、好ましくは１０以下である。
【００２３】
以上の構成において、高圧電源１９から第１の電極８ａと第２の電極８ｂとの間に高電圧を印加すると、第１の高誘電率層１１ａ及び第２の高誘電率層１１ｂと低誘電率層１３との静電容量の違いによって低誘電率層１３に大きな電圧が分配される。このため、両電極間に例えば波高値が５００〜５０００Ｖ程度の交流電圧又はパルス電圧を印加すると、低誘電率層１３の側面上でバリア放電が生じ、プラズマ１５が発生し、イオン種及び活性種が生成する。
【００２４】
ここで、第１の電極８ａが低抵抗層７ａ及び高抵抗層９ａを有し、第２の電極８ｂが低抵抗層７ｂ及び高抵抗層９ｂを有していることにより、放電発生時に第１の電極８ａと第２の電極８ｂとの間を流れる電流は高抵抗層９ａ、９ｂを通過することになる。これにより、低誘電率層１３の側面近傍でバリア放電を安定して生じさせることができるので、プラズマ１５を安定して発生させて効果的に気体（空気等）の処理を行うことができる。また、電極に高抵抗層９ａ、９ｂが設けられていることにより、電子の移動度が相対的に遅くなる高抵抗層９ａ、９ｂでは、電荷が蓄積する。このため、高抵抗層９ａ、９ｂが設けられない場合（図３参照）に比べて放電の開始電圧と維持電圧を共に大幅に低減することが可能となる。
【００２５】
これに対し、電極に高抵抗層９ａ、９ｂが設けられない場合には、低抵抗な電極間で直接電流が流れて火花放電が生じやすくなっており、安定してプラズマ１５を発生させることが難しい。このため、本実施形態のプラズマ発生装置３によれば、電極に高抵抗層を設けない場合に比べて消費電力を低減しつつ、効果的にプラズマ１５による気体の処理を行うことが可能となっている。この効果を得るには、高抵抗層９ａのシート抵抗値が少なくとも低抵抗層７ａ、７ｂのシート抵抗値より大きければよいが、高抵抗層９ａ、９ｂのシート抵抗値が低抵抗層７ａ、７ｂのシート抵抗値の１０倍以上であればより好ましい。
【００２６】
また、本実施形態のプラズマ発生装置３では、低抵抗層７ａ、７ｂの平面外形は、第１の高誘電率層１１ａ及び第２の高誘電率層１１ｂの平面外形よりも内側にあるとともに、平面視において、低抵抗層７ａ、７ｂの外側輪郭は、高抵抗層９ａ、９ｂの外側輪郭よりも内側に位置していることにより、放電発生時に高抵抗層９ａ、９ｂを介さずに流れる電流を低減し、不安定な火花放電がさらに生じにくくなっている。このため、本実施形態のプラズマ発生装置３によれば、プラズマ１５を継続して安定的に発生させることができ、イオンや活性種の発生量のばらつきを抑えることができるので、空気等の処理をより効果的に行うことができる。
【００２７】
図２（ａ）は、図１（ａ）に示す本実施形態に係るプラズマ発生装置３の断面図であり、（ｂ）は、図２（ａ）に示す距離ａを変化させた場合の放電開始電圧の変化を示す図である。ここで、距離ａは、第１の電極８ａの幅方向端部（すなわち、高抵抗層９ａの幅方向端部）から低抵抗層７ａの幅方向端部までの距離のことである。測定に用いたプラズマ発生装置３の構成は上述した通りであり、距離ａのみを変化させて開始電圧を測定した。ただし、高抵抗層９ａ、９ｂの構成材料はＲｕＯ２／ガラス混合体（比誘電率１０）とし、低抵抗層７ａ、７ｂの構成材料はＡｇとし、第１の高誘電率層１１ａ及び第２の高誘電率層１１ｂの構成材料はＢａＴｉＯ３／ガラス混合体（比誘電率１００）とし、低誘電率層１３の構成材料はケイ酸塩ガラス（比誘電率１０）とした。
【００２８】
図２（ｂ）に示す結果から、開始電圧は距離ａが０〜約５０μｍの範囲では２７５０Ｖ程度から急激に低下し、距離ａが５０μｍ〜７００μｍの範囲ではほぼ変化がなく、距離ａが７００μｍを超えると緩やかに上昇する傾向があることが分かる。また、少なくとも距離ａが１０μｍ以上であれば開始電圧を実用上使用可能なレベルにまで低減できることが分かる。さらに、距離ａが５０μｍ以上であれば開始電圧を１４００Ｖ程度まで低下させることができるので、より好ましいことも分かる。
【００２９】
従って、それぞれ低抵抗層７ａ、７ｂを有する第１の電極８ａ及び第２の電極８ｂの少なくとも一部において、低抵抗層を有する電極の端部から前記低抵抗層の端部までの距離が、１０μｍ以上であれば好ましく、５０μｍ以上であればより好ましいと言える。
【００３０】
なお、プラズマによって処理された空気が長時間滞留していると刺激性の強いオゾンの生成量が増加してくるが、本実施形態のプラズマ発生装置３では、第１の高誘電率層１１ａと第２の高誘電率層１１ｂとの隙間全体が低誘電率層１３で埋められているので、プラズマ１５は、低誘電率層１３の側面近傍のみで発生する。このため、送風機５でプラズマ発生装置３へと連続的に風１７を送ることにより、処理された空気は容易に気体処理装置１外部へと排出され、従来のプラズマ発生装置に比べてオゾンの生成量を大幅に低減することができる。従って、本実施形態のプラズマ発生装置３を用いれば、効果的に気体を処理でき、且つ安全性の高い気体処理装置１を実現することが可能となる。
【００３１】
図３は、比較例に係るプラズマ発生装置１０３を示す断面図である。同図に示すプラズマ発生装置１０３は、高抵抗層９ａ、９ｂが設けられていないことを除き第１の実施形態に係るプラズマ発生装置３と同一の構成を有している。本願発明者らは、本実施形態のプラズマ発生装置３の効果を確認するため、本実施形態のプラズマ発生装置３及び比較例に係るプラズマ発生装置１０３について、開始電圧及び維持電圧、並びにプラズマ発生領域近傍でのイオン濃度及びオゾン濃度を測定した。ここで、空気中のイオン濃度は、マイナスイオンカウンター（例えばKEC-900、佐藤商事）を使用して求められ、オゾン濃度は、オゾンモニター（例えばEG-3000、荏原実業）を使用して求められた。各層の構成材料は、図２（ｂ）に示す試験で用いられたプラズマ発生装置と同一とした。
【００３２】
この結果、本実施形態のプラズマ発生装置３では、開始電圧が１４００Ｖ、維持電圧が７００Ｖであり、比較例に係るプラズマ発生装置１０３での開始電圧は２８００Ｖ、維持電圧は２８００Ｖであった。このことから、本実施形態のプラズマ発生装置３では、開始電圧と維持電圧の両方を大きく低減することができることが確認できた。
【００３３】
また、本実施形態のプラズマ発生装置３では、空気中のイオン濃度が１２００ｋ／ｃｍ３、オゾン濃度が０．００４ｐｐｍであり、比較例に係るプラズマ発生装置１０３では、空気中のイオン濃度が１２００ｋ／ｃｍ３、オゾン濃度が０．００７ｐｐｍであった。イオン濃度は両プラズマ発生装置において、高いレベルで同等であった。また、オゾン濃度は非常に低いレベルでほぼ同等であった。これは、比較例に係るプラズマ発生装置１０３にも低誘電率層１３が設けられているためであると考えられた。なお、第１の高誘電率層１１ａと第２の高誘電率層１１ｂとの間に隙間を空けた構成のプラズマ発生装置では、空気中のオゾン濃度が高くなることが確認できている。
【００３４】
以上の結果から、第１の高誘電率層１１ａと第２の高誘電率層１１ｂとの間に低誘電率層１３を挟むことで、イオン（プラズマ）の発生効率を高く維持したまま、オゾンの発生量を低レベルに抑えられることが確認できた。
【００３５】
−プラズマ発生装置の製造方法−
図４（ａ）〜（ｃ）及び図５（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係るプラズマ発生装置の製造方法を示す図である。
【００３６】
まず、図４（ａ）に示す工程では、最終製品においてそれぞれ第１の高誘電率層１１ａ、低誘電率層１３及び第２の高誘電率層１１ｂとなる、第１の高誘電率層用のグリーンシート（以下、「第１の高誘電率層用シート１１ｘ」と称する）、低誘電率層用のグリーンシート（以下、「低誘電率層用シート１３ｘ」と称する）及び第２の高誘電率用のグリーンシート（以下、「第２の高誘電率層用シート１１ｙ」と称する）を準備する。
【００３７】
本工程では、各層の構成材料にバインダ等を含む樹脂を加えて混練し、ペースト状にした構成材料をドクターブレード成形機等によりコーティングし、続いてシート状になった構成材料を乾燥させる。これにより、第１の高誘電率層用シート１１ｘ、低誘電率層用シート１３ｘ及び第２の高誘電率層用シート１１ｙを作製する。なお、本工程では、必要に応じて構成材料に可塑剤や溶剤等を加えて混練してもよい。
【００３８】
次いで、図４（ｂ）に示す工程では、このようにして形成した第１の高誘電率層用シート１１ｘ、低誘電率層用シート１３ｘ及び第２の高誘電率層用シート１１ｙをこの順に積層し、この積層体を８００℃〜１２００℃程度で焼成する。なお、この積層体において、便宜的に第１の高誘電率層用シート１１ｘ側を上、第２の高誘電率層用シート１１ｙ側を下として以下説明を続ける。
【００３９】
次に、図４（ｃ）に示す工程では、第１の高誘電率層用シート１１ｘの上面全体、及び第２の高誘電率層用シート１１ｙの下面全体をペースト状にした高抵抗材料でコーティングし、乾燥させる。これにより、第１の高誘電率層用シート１１ｘの上面上に高抵抗材料層９ｘが形成でき、第２の高誘電率層用シート１１ｙの下面上に高抵抗材料層９ｙが形成できる。続いて、スクリーン印刷法により、高抵抗材料層９ｘ、９ｙの所定領域上に金属等の導電体からなる低抵抗材料層７ｘを形成する。なお、高抵抗材料層９ｘ、９ｙはそれぞれ最終製品において高抵抗層９ａ、９ｂとなる層であり、低抵抗材料層７ｘは、最終製品において低抵抗層７ａ、７ｂとなる層である。
【００４０】
次に、図５（ａ）、（ｂ）に示す工程では、高抵抗材料層９ｘの上面、及び上方に位置する低抵抗材料層７ｘを覆う絶縁層２０ｘを形成する。この絶縁層２０は、主に高抵抗材料層９ｘ及び低抵抗材料層７ｘを保護するために設けられる。次いで、積層体を、それぞれの低抵抗材料層７ｘが形成された所定の領域ごとに切断する。これにより、多数の第１の実施形態に係るプラズマ発生装置３を同時に作製することができる。なお、図５（ｂ）に示す絶縁層２０は、図１（ａ）、（ｂ）及び図２（ａ）では図示を省略している。
【００４１】
その後、図５（ｃ）に示すように、プラズマ発生装置３を、例えば、配線等が形成された母基板２２上に搭載する。
【００４２】
以上の方法によれば、本実施形態のプラズマ発生装置３を、低コストで作製することが可能になる。また、プラズマ発生装置３を個々に製造する方法に比べてプラズマ発生装置３の性能のばらつきを小さくすることができる。
【００４３】
−プラズマ発生装置の変形例−
図６は、第１の実施形態に係るプラズマ発生装置の変形例を示す断面図である。本変形例に係るプラズマ発生装置は、固体の低誘電率層１３が設けられておらず、第１の高誘電率層１１ａと第２の高誘電率層１１ｂとの間の空間に存在する空気が低誘電率層として機能することを除いて図１（ａ）に示す第１の実施形態に係るプラズマ発生装置３と同様の構成を有している。第１の高誘電率層１１ａと第２の高誘電率層１１ｂとの間には、スペーサ（図示せず）が設けられた領域を除き、１μｍ〜１００μｍ程度の隙間が形成されている。
【００４４】
本変形例に係るプラズマ発生装置においても、第１の電極８ａが低抵抗層７ａ及び高抵抗層９ａを有しており、第２の電極８ｂが低抵抗層７ｂ及び高抵抗層９ｂを有している。このため、放電発生時に第１の電極８ａと第２の電極８ｂとの間を流れる電流は高抵抗層９ａ、９ｂを通過することになり、プラズマ１５を安定して発生させることが可能となっている。また、電極に高抵抗層が設けられない場合に比べて開始電圧及び維持電圧を低減することが可能となっている。
【００４５】
また、本変形例に係るプラズマ発生装置では、第１の高誘電率層１１ａと第２の高誘電率層１１ｂとの間の空気が低誘電率層として機能することにより、放電の安定性を向上させることが可能となる。
【００４６】
本変形例に係るプラズマ発生装置では、第１の高誘電率層１１ａと第２の高誘電率層１１ｂとの間の領域を中心にバリア放電が生じてプラズマ１５が発生するが、第１の実施形態に係るプラズマ発生装置３に比べてプラズマ１５により処理された気体（ここでは空気）が滞留しやすくなっているので、オゾンの生成量が若干多くなっている。しかしながら、気体処理装置１内に別途オゾンの還元機構を設ける場合や、オゾンの殺菌・消毒作用や有機物の分解作用を積極的に利用したい場合等には、本変形例に係るプラズマ発生装置が好ましく用いられる。
【００４７】
なお、図６に示す変形例の他にも、例えば第１の電極８ａ及び第２の電極８ｂの一方のみが低抵抗層と高抵抗層とを有しており、他方の電極には高抵抗層が設けられないプラズマ発生装置も考えられる。このようなプラズマ発生装置であっても、高抵抗層が設けられない場合に比べれば開始電圧及び維持電圧を低減することは可能である。
【００４８】
また、第１の実施形態に係るプラズマ発生装置３において、第１の高誘電率層１１ａと低誘電率層１３との間、あるいは第２の高誘電率層１１ｂと低誘電率層１３との間に誘電率の異なる別の層が挟まれていてもよい。また、第１の電極８ａと第１の高誘電率層１１ａとの間、第２の電極８ｂと第２の高誘電率層１１ｂとの間に別の誘電体層が挟まれていてもよい。
【００４９】
（第２の実施形態）
図７（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係るプラズマ発生装置２３を示す断面図であり、（ｂ）は、当該プラズマ発生装置２３を第１の電極８ａ側から見た場合の平面図である。
【００５０】
図７（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態のプラズマ発生装置２３は、第１の実施形態のプラズマ発生装置３と同様に、第１の電極８ａが低抵抗層７ａと高抵抗層９ａを有し、第２の電極８ｂが低抵抗層７ｂと高抵抗層９ｂとを有している。しかしながら、本実施形態のプラズマ発生装置２３では、低抵抗層７ａと高抵抗層９ａ、及び低抵抗層７ｂと高抵抗層９ｂとがそれぞれ略同一平面内にあって互いに接しており、且つ低抵抗層７ａ、７ｂは各電極の内側に位置しており、高抵抗層９ａ、９ｂはそれぞれ低抵抗層７ａ、７ｂの外側に位置している点が第１の実施形態のプラズマ発生装置３と異なっている。また、本実施形態のプラズマ発生装置２３においては、高抵抗層９ａ及び低抵抗層７ａは第１の高誘電率層１１ａと接しており、高抵抗層９ｂ及び低抵抗層７ｂは第２の高誘電率層１１ｂと接している。
【００５１】
本実施形態のプラズマ発生装置２３において、第１の電極８ａ及び第２の電極８ｂ以外の構成は第１の実施形態のプラズマ発生装置３と同一であるので説明を省略する。
【００５２】
本実施形態のプラズマ発生装置２３においても、放電発生時に第１の電極８ａと第２の電極８ｂとの間を流れる電流は高抵抗層９ａ、９ｂを通過するので、放電の開始電圧及び維持電圧を、高抵抗層９ａ、９ｂが設けられない場合に比べて大幅に低減することができる。
【００５３】
また、低抵抗層７ａ、７ｂの平面外形は第１の高誘電率層１１ａ及び第２の高誘電率層１１ｂの平面外形よりも内側にあり、且つ平面視において、低抵抗層７ａの外側輪郭は高抵抗層９ａの外側輪郭よりも内側に位置し、低抵抗層７ｂの外側輪郭は高抵抗層９ｂの外側輪郭よりも内側に位置している。このため、本実施形態のプラズマ発生装置２３では、不安定な火花放電が生じにくくなっており、安定したバリア放電を維持することができる。
【００５４】
なお、本実施形態のプラズマ発生装置２３においても図２（ｂ）に示す結果を援用できると考えられるので、第１の電極８ａの端部から低抵抗層７ａの端部までの距離、及び第２の電極８ｂの端部から低抵抗層７ｂの端部までの距離は、１０μｍ以上であればよく、５０μｍ以上であれば開始電圧を大幅に低下させることができるのでより好ましい。
【００５５】
また、本実施形態のプラズマ発生装置２３においては、第１の実施形態のプラズマ発生装置３と同様に第１の高誘電率層１１ａと第２の高誘電率層１１ｂとの間に低誘電率層１３が設けられ、第１の高誘電率層１１ａと第２の高誘電率層１１ｂとの間に隙間が生じていないので、プラズマ１５の発生量を高いレベルで維持しつつ、オゾンの発生を効果的に抑えることができる。
【００５６】
ここで、本願発明者らは、本実施形態のプラズマ発生装置３の効果を確認するため、本実施形態のプラズマ発生装置２３及び比較例に係るプラズマ発生装置について、開始電圧及び維持電圧、並びにプラズマ発生領域でのイオン濃度及びオゾン濃度を測定した。ここで、比較例に係るプラズマ発生装置は、高抵抗層９ａ、９ｂが設けられていないことを除いて本実施形態のプラズマ発生装置２３と同じ構成を有している。
【００５７】
なお、高抵抗層９ａ、９ｂの構成材料としてＲｕＯ２／ガラス混合体を用い、低抵抗層７ａ、７ｂの構成材料としてＡｇを用い、第１の高誘電率層１１ａ及び第２の高誘電率層１１ｂの構成材料としてＢａＴｉＯ３、ＰＺＴを含む混合体（比誘電率１０００）を用い、低誘電率層の構成材料としてＡｌ２Ｏ３（比誘電率１０）を用いた。
【００５８】
測定の結果、本実施形態のプラズマ発生装置２３では、開始電圧が１３５０Ｖ、維持電圧が７００Ｖであり、比較例に係るプラズマ発生装置での開始電圧は２８００Ｖ、維持電圧は２８００Ｖであった。このことから、本実施形態のプラズマ発生装置２３においても、開始電圧と維持電圧の両方を大きく低減することができることが確認できた。
【００５９】
また、本実施形態のプラズマ発生装置２３では、空気中のイオン濃度が１２００ｋ／ｃｍ３、オゾン濃度が０．００４ｐｐｍであり、比較例に係るプラズマ発生装置では、空気中のイオン濃度が１２００ｋ／ｃｍ３、オゾン濃度が０．００７ｐｐｍであった。イオン濃度は両プラズマ発生装置において、高いレベルで同等であった。また、オゾン濃度は非常に低いレベルでほぼ同等であった。これは、比較例に係るプラズマ発生装置にも低誘電率層１３が設けられているためであると考えられた。
【００６０】
なお、本実施形態のプラズマ発生装置２３は、第１の実施形態で説明したグリーンシートを積層する方法で容易に作製することが可能である。
【００６１】
以上のように、本実施形態のプラズマ発生装置２３においても、第１の実施形態のプラズマ発生装置３と同様に、プラズマの発生効率を高く維持したまま、オゾンの発生量を低レベルに抑えることができるので、空気等の気体における、殺菌、殺ウイルス、有害物質の分解等の処理を効果的且つ安全に実施できる気体処理装置を実現することができる。
【００６２】
なお、以上で説明した実施形態及びその変形例の構成は、発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００６３】
また、各実施形態及び変形例同士を適宜組み合わせてもよい。例えば、図７（ａ）、（ｂ）に示す第２の実施形態に係るプラズマ発生装置２３に、図６に示すような低誘電率層１３を設けない構成を適用してもよい。
【００６４】
また、第２の実施形態に係るプラズマ発生装置２３においても、いずれか一方の電極のみが高抵抗層と低抵抗層を有していても開始電圧及び維持電圧を低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
以上説明したように、本開示の一例に係るプラズマ発生装置は、空気清浄器や加湿器、エアーコンディショナ、冷蔵庫等、種々の電化製品に適用することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１      気体処理装置
３、２３、１０３      プラズマ発生装置
５      送風機 
７ａ、７ｂ    低抵抗層 
７ｘ    低抵抗材料層
８ａ    第１の電極
８ｂ    第２の電極
９ａ、９ｂ    高抵抗層 
９ｘ、９ｙ    高抵抗材料層
１１ａ    第１の高誘電率層
１１ｂ    第２の高誘電率層
１１ｘ    第１の高誘電率層用シート
１１ｙ    第２の高誘電率層用シート
１３      低誘電率層
１３ｘ    低誘電率層用シート
１５      プラズマ
１７      風
１９      高圧電源 
２０、２０ｘ      絶縁層 
２２      母基板 
【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】
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【図６】
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【図７】
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