(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線を発生するキセノンガス、クリプトンガス、およびアルゴンガスのうち少なくともいずれか１つとネオンガスで構成されたバリア放電用ガスが封入された放電空間を内部に有し、紫外線を透過する誘電体材料製の放電空間形成容器と、前記放電空間内に配置された第１の電極と、当該第１の電極と当該放電空間形成容器の誘電体材料壁を介して対向配置された第２の電極とを備えてなり、当該第２の電極が当該放電空間形成容器の外側面に設けられており、前記放電空間の一箇所以上にフィラメント状放電を生じさせるイオン発生器を用い、
前記イオン発生器における前記第２の電極をイオン源気体に接触させた状態にて、前記第１の電極と前記第２の電極との間に高周波電圧を印加して前記放電空間においてバリア放電を生じさせることによってイオン源気体をイオン化することにより、イオンを発生させることを特徴とするイオン発生方法。
【請求項２】
前記イオン発生器における前記第２の電極が接地されていることを特徴とする請求項１に記載のイオン発生方法。
【請求項３】
前記イオン発生器において、前記第２の電極の一部が前記放電空間形成容器の外面に接触していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のイオン発生方法。
【請求項４】
紫外線を発生するキセノンガス、クリプトンガス、およびアルゴンガスのうち少なくともいずれか１つとネオンガスで構成されたバリア放電用ガスが封入された放電空間を内部に有し、紫外線を透過する誘電体材料製の放電空間形成容器と、前記放電空間内に配置された第１の電極と、当該第１の電極と当該放電空間形成容器の誘電体材料壁を介して対向配置された第２の電極とを備えてなり、当該第２の電極が当該放電空間形成容器の外面側に設けられるとともに、前記放電空間の一箇所以上にフィラメント状放電を発生可能なイオン発生器、および、
前記イオン発生器における前記第１の電極と前記第２の電極との間に高周波電圧を印加するための給電手段を具備しており、
前記放電空間においてバリア放電が生じることを特徴とするイオン発生装置。
【請求項５】
前記第２の電極は、金属素線よりなり、当該第２の電極の一部が前記放電空間形成容器の外面に接触していることを特徴とする請求項４に記載のイオン発生装置。
【請求項６】
前記第２の電極は、前記放電空間形成容器の外面において複数の電界集中箇所が発生するように断面形状および配置形態が設定されていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のイオン発生装置。
【請求項７】
前記第２の電極は、装置外部に露出しており、イオン源気体と接触した状態とされることを特徴とする請求項４〜請求項６のいずれかに記載のイオン発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン発生方法およびイオン発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、イオン化技術は、空気清浄化処理（具体的には、例えば消毒処理、殺菌処理および脱臭処理等）、電気集塵処理、オゾン発生処理および除電処理などの種々の用途において採用されている。
そして、イオン化技術を利用して各種の処理を実施するための装置（具体的には、例えば空気清浄装置および集塵装置等）には、イオン発生装置が搭載されている。
【０００３】
一方、イオン発生装置としては、種々のイオン発生方式を利用したものが知られている。
イオン発生方式の具体例としては、例えば、水破砕式（レナード方式）、コロナ放電式、電子放射式、放射性物質利用式、電磁波（具体的には、例えば紫外線、可視光線およびＸ線等）を利用する照射式、高電圧を印加することによって生じる電場（電界）を利用する電界式などが挙げられる。
【０００４】
空気清浄化処理、電気集塵処理、オゾン発生処理および除電処理を実施するための装置において、イオン発生装置としては、例えば特許文献１に開示されているようなコロナ放電方式、特に気中コロナ放電方式を利用するものが多く採用されている。
具体的に、特許文献１には、図１０に示すように、両端に栓部材５６Ａ，５６Ｂが配設された円筒状のガラス管（誘電体材料管）５１と、このガラス管５１の内周面側に設けられた網状の内電極５２と、当該ガラス管５１の外周面側に設けられた網状の外電極５３とを備え、内電極５２および外電極５３が給電線５８，５９を介して高周波電源（図示省略）に電気的に接続されてなる構成のイオン発生装置が開示されている。このイオン発生装置においては、大気（使用雰囲気を構成する空気）中にて、内電極５２と外電極５３との間に高周波電圧が印加されることにより、外電極５３において、具体的には外電極５３とガラス管５１との間において、コロナ放電が生じ、そのコロナ放電の作用によってイオンが発生する。
【０００５】
しかしながら、このような構成のイオン発生装置においては、必ずしも十分なイオン発生量が得られない、という問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３５４５６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、以上のような事情に基づいて、本発明の発明者らが、イオン発生装置について研究を重ねた結果、見出されたものであって、その目的は、大きな発生量によってイオンを発生させることのできるイオン発生方法およびイオン発生装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、高い安全性が得られると共に、大きな発生量によって安定的にイオンを発生させることのできるイオン発生方法およびイオン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】
【０００８】
本発明のイオン発生方法は、紫外線を発生するキセノンガス、クリプトンガス、およびアルゴンガスのうち少なくともいずれか１つとネオンガスで構成されたバリア放電用ガスが封入された放電空間を内部に有し、紫外線を透過する誘電体材料製の放電空間形成容器と、前記放電空間内に配置された第１の電極と、当該第１の電極と当該放電空間形成容器の誘電体材料壁を介して対向配置された第２の電極とを備えてなり、当該第２の電極が当該放電空間形成容器の外側面に設けられており、前記放電空間の一箇所以上にフィラメント状放電を生じさせるイオン発生器を用い、
前記イオン発生器における前記第２の電極をイオン源気体に接触させた状態にて、前記第１の電極と前記第２の電極との間に高周波電圧を印加して前記放電空間においてバリア放電を生じさせることによってイオン源気体をイオン化することにより、イオンを発生させることを特徴とする。
【００１０】
本発明のイオン発生方法においては、前記イオン発生器における前記第２の電極が接地されていることが好ましい。
【００１１】
本発明のイオン発生方法においては、前記イオン発生器において、前記第２の電極の一部が前記放電空間形成容器の外面に接触していることが好ましい。
【００１２】
本発明のイオン発生装置は、紫外線を発生するキセノンガス、クリプトンガス、およびアルゴンガスのうち少なくともいずれか１つとネオンガスで構成されたバリア放電用ガスが封入された放電空間を内部に有し、紫外線を透過する誘電体材料製の放電空間形成容器と、前記放電空間内に配置された第１の電極と、当該第１の電極と当該放電空間形成容器の誘電体材料壁を介して対向配置された第２の電極とを備えてなり、当該第２の電極が当該放電空間形成容器の外面側に設けられるとともに、前記放電空間の一箇所以上にフィラメント状放電を発生可能なイオン発生器、および、
前記イオン発生器における前記第１の電極と前記第２の電極との間に高周波電圧を印加するための給電手段を具備しており、
前記放電空間においてバリア放電が生じることを特徴とする。
【００１３】
本発明のイオン発生装置においては、前記第２の電極は、金属素線よりなり、当該第２の電極の一部が前記放電空間形成容器の外面に接触していることが好ましい。
【００１４】
本発明のイオン発生装置においては、前記第２の電極は、前記放電空間形成容器の外面において複数の電界集中箇所が発生するように断面形状および配置形態が設定されていることが好ましい。
【００１５】
本発明のイオン発生装置においては、前記第２の電極は、装置外部に露出しており、イオン源気体と接触した状態とされることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のイオン発生方法においては、紫外線を発生するキセノンガス、クリプトンガス、およびアルゴンガスのうち少なくともいずれか１つとネオンガスで構成されたバリア放電用ガスが封入された放電空間を内部に有し、放電空間形成容器の放電空間内に配置された第１の電極および、放電空間形成容器における誘電体材料壁とバリア放電用ガスが封入された放電空間とを介して第１の電極と対向配置された第２の電極で構成された一対の電極を備えてなり、当該一対の電極のうち第２の電極が当該放電空間形成容器の外面側に設けられ、放電空間の一箇所以上にフィラメント状放電を生じさせるイオン発生器が用いられる。そして、イオン発生器には、第１の電極をイオン源気体に接触させた状態において、一対の電極間に高周波電圧が印加される。そのため、放電空間においてバリア放電（誘電体バリア放電）が発生すると共に、外部電極においてコロナ放電が発生し、その結果、イオン源気体の存在下において発生したコロナ放電の作用によってイオンが発生すると共に、バリア放電の発生に伴って放電空間形成容器から外部に出射される真空紫外線の作用によってイオンが発生する。
従って、本発明のイオン発生方法によれば、大きな発生量によってイオンを発生させることができる。
【００１８】
さらに、本発明のイオン発生方法においては、イオン発生器における放電空間の一箇所以上にフィラメント状放電を生じさせるため、より一層大きな発生量によってイオンを発生させることができる。
【００１９】
また、本発明のイオン発生方法においては、第２の電極を接地することにより、当該第２の電極が低電圧側電極とされる。そのため、第２の電極がイオン発生器の外部に露出された状態であっても、イオン発生器の取り扱いに際して高い安全性が得られ、また第２の電極において集塵が生じることがないことから、高い放電動作安定性が得られ、よってイオンを安定的に発生させることができる。
【００２０】
本発明のイオン発生装置は、紫外線を発生するキセノンガス、クリプトンガス、およびアルゴンガスのうち少なくともいずれか１つとネオンガスで構成されたバリア放電用ガスが封入された放電空間を内部に有し、放電空間形成容器の放電空間内に配置された第１の電極および、放電空間形成容器における誘電体材料壁とバリア放電用ガスが封入された放電空間とを介して第１の電極と対向配置された第２の電極で構成された一対の電極を備えてなり、当該一対の電極のうちの第２の電極が当該放電空間形成容器の外面側に設けられるとともに、放電空間の一箇所以上にフィラメント状放電を発生可能なイオン発生器と、当該一対の電極の間に高周波電圧を印加するための給電手段とを具備したものである。そのため、本発明のイオン発生方法を実施することができ、よって大きな発生量によってイオンを発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のイオン発生装置の構成の一例を示す説明図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面を示す断面図である。
【図３】参考例のイオン発生装置を示す説明図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線断面を示す断面図である。
【図５】実験例１において用いた実験機構の構成を示す説明図である。
【図６】実験例２において用いた実験機構の構成を示す説明図である。
【図７】実験例１および実験例２において得られた、照度計によって測定された真空紫外線（ＵＶＶ）照度とイオンカウンターによって測定されたイオン数との関係を示すグラフである。
【図８】実験例１において用いた実験機構に係るイオン発生装置を構成するイオン発生器における、イオンカウンターによって測定されるイオン数が劇的に増加する屈曲点前の放電状態を示す写真である。
【図９】実験例１において用いた実験機構に係るイオン発生装置を構成するイオン発生器における、イオンカウンターによって測定されるイオン数が劇的に増加する屈曲点後の放電状態を示す写真である。
【図１０】従来のイオン発生装置の構成の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明のイオン発生装置の構成の一例を示す説明図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線断面を示す断面図である。
このイオン発生装置（以下、「シングルバリア型イオン発生装置」ともいう。）１０は、略円柱状のイオン発生器２０と、このイオン発生器２０に高周波電力を供給する給電手段１２とを備えたものである。そして、シングルバリア型イオン発生装置１０は、イオン発生器２０において、バリア放電（誘電体バリア放電）とコロナ放電を生じさせ、その放電を利用してイオンを発生させるものである。
イオン発生器２０は、例えば合成石英ガラスおよび溶融石英ガラスなどの紫外線を透過する光透過性（具体的には、真空紫外線透過性）を有する誘電体材料よりなる、両端が封止された長尺な直円管状の放電空間形成容器（以下、「放電空間形成シングル管」ともいう。）２１を備えている。すなわち、イオン発生器２０は、一重管構造の放電空間形成容器２１を備えたものである。この放電空間形成シングル管２１の内部には、放電空間Ｓ１が形成されており、この放電空間Ｓ１には、紫外線を発生するバリア放電用ガスが封入されていると共に、コイル状の第１の電極（以下、「内部電極」ともいう。）２３が、放電空間形成シングル管２１の中心軸（管軸）に沿って伸び、当該放電空間形成シングル管２１の内周面の接触することのないように配設されている。また、内部電極２３には、当該内部電極２３の両端の各々に、内部電極用リード部材２６Ａ，２６Ｂの一端が電気的に接続されており、これらの内部電極用リード部材２６Ａ，２６Ｂの他端側部分は、各々、放電空間形成シングル管２１の外端面から外方に突出している。また、放電空間形成シングル管２１の外周面には、網状の第２の電極（以下、「外部電極」ともいう。）２４が、当該外周面に沿って放電空間形成シングル管２１の中心軸方向に伸びるように設けられている。そして、内部電極２３と外部電極２４とが放電空間Ｓ１および放電空間形成シングル管２１の管壁（誘電体材料壁）を介して対向する領域において、放電領域が形成されている。
また、イオン発生器２０において、外部電極２４の一端および一方の内部電極用リード部材２６Ａの他端には、各々、給電線１７，１８を介して給電手段１２が接続されている。また、外部電極２４の他端には、リード線１９の一端が電気的に接続されており、このリード線１９の他端は、接地されている。すなわち、外部電極２４は、リード線１９を介して接地されている。このようにして、イオン発生器２０においては、外部電極２４が接地電極（低電圧側電極）とされ、内部電極２３が高電圧供給電極とされている。
この図の例において、一方の内部電極用リード部材２６Ａは給電線１７と一体のものとされている。
【００２４】
イオン発生器２０において、内部電極２３は、金属素線が、放電空間形成シングル管２１の内径よりも小さなコイル径によってコイル状に巻回されて形成されてなるコイル状電極である。
内部電極２３（コイル状電極）を構成する金属素線は、例えばタングステンなどの電気導電性および耐熱性を有する金属よりなるものである。
この図の例において、内部電極２３は、放電空間形成シングル管２１の中心軸（管軸）上、すなわち内部電極２３の中心軸（コイル中心軸）が放電空間形成シングル管２１の中心軸とほぼ一致するように、当該放電空間形成シングル管２１の中心軸に沿って伸びるよう配置されている。
【００２５】
また、外部電極２４は、図１および図２に示されているように、金属素線よりなるものであることが好ましい。この外部電極２４は、金属素線よりなる網状電極である。
外部電極２４（網状電極）を構成する金属素線は、例えばタングステンなどの電気導電性および耐熱性を有する金属よりなるものである。
この図の例において、外部電極２４（網状電極）は、筒状の外形を有しており、放電空間形成シングル管２１の外周面に密接した状態で設けられている。
【００２６】
また、外部電極２４は、図１および図２に示されているように、当該外部電極２４の一部、具体的には、外部電極２４における放電空間形成シングル管２１の外面（具体的には、外周面）を臨む領域（以下、「容器対向領域」ともいう。）の一部が、当該放電空間形成シングル管２１の外面に接触している。
外部電極２４における容器対向領域の一部が放電空間形成シングル管２１の外周面に接触していることにより、放電空間Ｓ１において、フィラメント状放電を生じさせることができるため、シングルバリア型イオン発生装置１０におけるイオン発生量を増加させることができる。ここに、本明細書中において、「フィラメント状放電」とは、バリア放電用ガスが封入された誘電体材料よりなる誘電体材料容器の内部に形成された放電空間にて、当該放電空間と当該誘電体材料容器における誘電体材料壁とを介して対向配置された一対の電極の間に高周波電圧を印加することによって生じるバリア放電において、放電が局所的に集中することによって発生する集中放電を示し、一般的に、「放電の集中」、「アーク放電（熱プラズマ）」および「カミナリ状放電」などとも称されるものである。このフィラメント状放電は、光放射を伴うものであり、当該フィラメント状放電はバリア放電（フィラメント状放電が発生することのない、比較的均一なバリア放電）と比較すると放電断面積が大きく、目視しやすい。すなわち、バリア放電が生じている状態の放電空間Ｓ１において、フィラメント状放電の発生の有無は、目視によって確認することができる。
具体的に説明すると、放電空間Ｓ１において、フィラメント状放電は、外部電極２４における放電空間形成シングル管２１の外周面に接触している部分と内部電極２３との間に生じやすい。そのため、外部電極２４を放電空間形成シングル管２１の外周面に接触するように配設することにより、イオン発生器２０を、外部電極２４と内部電極２３との配置関係の観点から、フィラメント状放電が生じやすい構造とすることができる。そして、外部電極２４におけるフィラメント状放電が生じている箇所の近傍（具体的には、外部電極２４における放電空間形成シングル管２１の外周面に接触している部分の近傍に係る容器対向領域）においては、電界強度が極めて大きくなり、外部電極２４の容器対向領域と放電空間形成シングル管２１の外周面との間に生じるコロナ放電の放電強度が大きくなると推測される。従って、外部電極２４における容器対向領域の一部が放電空間形成シングル管２１の外面（外周面）に接触していることによれば、コロナ放電の作用によるイオン発生量が著しく増加し、よってシングルバリア型イオン発生装置１０におけるイオン発生量が増加する。
この図の例において、外部電極２４は、金属素線として断面円形状のものが用いられていることにより、当該外部電極２４の全体において、容器対向領域の一部が放電空間形成シングル管２１の外周面に接触した状態とされている。
【００２７】
さらに、外部電極２４は、放電空間形成シングル管２１の外面（外周面）において複数の電界集中箇所が発生するように設計されている、具体的には断面形状および配置形態が設定されていることが好ましい。
外部電極２４が、電界集中箇所が発生するように設計されていることにより、イオン発生器２０を、外部電極２４の形態の観点から、フィラメント状放電が生じやすい構造とすることができる。
この図の例において、外部電極２４は、断面円形状の金属素線を網状として密に配置した状態とすることにより、電界集中箇所が発生するように設計されている。
【００２８】
また、外部電極２４は、装置外部に露出しており、イオン源気体と接触した状態とされることが好ましい。ここに、本明細書中において、「イオン源気体」とは、イオン化が可能なガスを含有する気体を示し、このイオン源気体の具体例としては、大気などが挙げられる。
外部電極２４がイオン源気体と接触した状態とされていることにより、外部電極２４と内部電極２３との間に高周波電圧が印加されることによって外部電極２４と放電空間形成シングル管２１の外周面との間に発生するコロナ放電の作用によって、イオン源気体がイオン化されてイオンが発生する。よって、シングルバリア型イオン発生装置１０においては、フィラメント状放電の作用とコロナ放電の作用とにより、イオンを発生させることができることから、イオン発生量を増加させることができる。
【００２９】
放電空間Ｓ１に封入される、紫外線を発生するバリア放電用ガスは、キセノン（Ｘｅ）ガス、クリプトン（Ｋｒ）ガスおよびアルゴン（Ａｒ）ガスのバリア放電によってエキシマ分子を形成する放電物質としての作用を有する希ガスが用いられる。
バリア放電用ガスの好ましい具体例としては、キセノンガスとネオン（Ｎｅ）ガスとの混合ガスが挙げられる。ここに、キセノンガスとネオンガスとの混合ガスにおいて、キセノンガスは、放電媒質ガスとして作用するものであり、一方、ネオンガスは、バッファガスとして作用するものである。
この図の例において、バリア放電用ガスとしては、キセノンガスとネオンガスとの混合ガスが用いられている。前記した混合ガスを放電空間Ｓ１に封入することにより、放電空間Ｓ１でバリア放電を発生させると、当該放電空間Ｓ１において波長１７２ｎｍの真空紫外線が発生し、放電空間形成シングル管２１を介して前記真空紫外線が外部に放出される。この真空紫外線がイオン源気体に照射されてもイオンが発生する。
【００３０】
給電手段１２としては、イオン発生器２０に高周波電力を供給する、具体的には内部電極２３と外部電極２４との間に高周波電圧を印加することのできるものが用いられる。
この図の例において、給電手段１２としては、高周波電源が用いられている。
【００３１】
このような構成のシングルバリア型イオン発生装置１０においては、基本的に、イオン発生器２０（外部電極２４）をイオン源気体に接触させた状態において、当該イオン発生器２０における内部電極２３と外部電極２４との間に、給電手段１２によって高周波電圧を印加して、放電空間Ｓ１においてバリア放電を生じさせることによってイオン源気体をイオン化することにより、イオンを発生させる。すなわち、本発明のイオン発生方法によってイオンを発生させることができる。
【００３２】
本発明のイオン発生方法においては、イオン発生器２０にて、放電空間Ｓ１の少なくとも一箇所にフィラメント状放電を生じさせることが好ましく、更に好ましくは、フィラメント状放電を、放電空間Ｓ１の複数個所において生じさせることが好ましい。
放電空間Ｓ１の少なくとも一箇所においてフィラメント状放電を生じさせることにより、後述の実験例からも明らかなように、イオン発生量を増加させることができる。
また、放電空間Ｓ１の複数個所においてフィラメント状放電を生じさせることによれば、イオン発生量をより一層増加させることができる。
【００３３】
また、本発明のイオン発生方法においては、イオン発生器２０を構成する外部電極２４（第２の電極）が、接地されていることが好ましい。
外部電極２４が接地されていることにより、イオン発生器２０の外部に露出した状態の外部電極２４が、低電圧側電極とされることから、作業者によるシングルバリア型イオン発生装置１０（イオン発生器２０）の取り扱いに際して高い安全性が得られる。また、外部電極２４において集塵が発生することがないことから、高い放電動作安定性（具体的には、コロナ放電動作安定性）が得られ、よってイオンを安定的に発生させることができる。
【００３４】
本発明のイオン発生方法において、給電手段１２による給電条件は、イオン発生器２０の構成（具体的には、例えば放電空間形成シングル管２１の形状および材質、内部電極２３の形状、材質および配置形態、並びに、外部電極２４の形状、材質および配置形態、放電空間Ｓ１に封入されるバリア放電用ガスの種類等）、シングルバリア型イオン発生装置１０に必要とされるイオン発生能、および、シングルバリア型イオン発生装置１０の使用環境雰囲気などに応じて適宜に定められる。
具体的には、シングルバリア型イオン発生装置１０に大きなイオン発生能が必要とされない場合の給電条件の一例としては、イオン発生器２０に印加される電圧が３．４４ｋＶ（Peak to Peak）、周波数が６９．１４ｋＨｚ、並びに、インバータに対する投入電力が電圧２４Ｖおよび電流０．７８Ａの条件が挙げられる。この給電条件によれば、フィラメント状放電が発生することがなく、よって、放電空間Ｓ１においては、比較的均一なバリア放電が生じることとなる。
また、シングルバリア型イオン発生装置１０に極めて大きなイオン発生能が必要とされる場合の給電条件の一例としては、イオン発生器２０に印加される電圧が３．８ｋＶ（Peak to Peak）、周波数が６９．０４ｋＨｚ、並びに、インバータに対する投入電力が電圧２４Ｖおよび電流０．８８Ａの条件が挙げられる。この給電条件によれば、フィラメント状放電が発生する。
【００３５】
このような構成のシングルバリア型イオン発生装置１０においては、本発明のイオン発生方法を実施することができる。そして、本発明のイオン発生方法によれば、イオン発生器２０の放電空間Ｓ１において生じるバリア放電の作用（具体的には、イオン発生器２０（放電空間形成シングル管２１）から出射される真空紫外線の作用）、および、外部電極２４とシングル放電空間形成管２１の外周面との間において生じるコロナ放電の作用（具体的には、イオン源気体の存在下においてコロナ放電が発生することによる作用）の相乗効果により、イオン源気体がイオン化されてイオンが発生する。
従って、本発明のイオン発生方法によれば、バリア放電とコロナ放電とを利用してイオン化気体をイオン化することができるため、大きな発生量によってイオンを発生させることができる。
【００３６】
また、シングルバリア型イオン発生装置１０においては、外部電極２４を適宜に設計すること、具体的には外部電極２４の一部を放電空間形成シングル管２１の外周面に接触させること、および放電空間形成シングル管２１の外周面にて複数の電界集中箇所が発生するように外部電極２４の断面形状および配置形態を設定することによって、イオン発生器２０をフィラメント状放電が生じやすい構造とすることができる。そのため、放電空間Ｓ１の少なくとも一箇所にフィラメント状放電を生じさせることにより、より一層大きな発生量によってイオンを発生させることができる。
【００３７】
また、シングルバリア型イオン発生装置１０においては、外部電極２４が接地されることによって低電圧側電極とされていることから、外部電極２４が装置外部に露出された状態であっても、当該シングルバリア型イオン発生装置１０の取り扱いに際して高い安全性が得られ、また外部電極２４において集塵が生じることがないことから、高い放電動作安定性が得られ、よってイオンを安定的に発生させることができる。
【００３８】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されず、種々の変更を加えることができる。
【００３９】
図３は、参考例のイオン発生装置を示す説明図であり、図４は、図３のＡ−Ａ線断面を示す断面図である。
この参考例のイオン発生装置（以下、「ダブルバリア型イオン発生装置」ともいう。）１１は、イオン発生器３０の構成が異なること以外は、図１および図２に係るシングルバリア型イオン発生装置１０と同様の構成を有するものである。また、ダブルバリア型イオン発生装置１１において、給電手段１２は、図１および図２に係るシングルバリア型イオン発生装置１０における給電手段１２と同一の構成のものであり、具体的には、高周波電源よりなるものである。
ダブルバリア型イオン発生装置１１において、イオン発生器３０は、例えば合成石英ガラスおよび溶融石英ガラスなどの紫外線を透過する光透過性（具体的には、真空紫外線透過性）を有する誘電体材料よりなる、両端が封止された長尺な直円環状の放電空間形成容器（以下、「放電空間形成ダブル管」ともいう。）３１を備えている。放電空間形成ダブル管３１は、円筒状の外側管３２と、この外側管３２内においてその管軸に沿って配置された、当該外側管３２の内径より小さい外径を有する円筒状の内側管３３とを有する二重管構造のものである。この放電空間形成ダブル管３１において、外側管３２と内側管３３とは、外側管３２の管軸と内側管３３の管軸とが一致するように配置されており、これらの外側管３２の管軸および内側管の管軸３３が、当該放電空間形成ダブル管３１の中心軸とされている。また、放電空間形成ダブル管３１においては、外側管３２および内側管３３の各々の両端部が封止壁部材３４Ａ，３４Ｂによって接合され、外側管３２と内側管３３との間に円環状の放電空間Ｓ２が形成されている。この放電空間Ｓ２には、紫外線を発生するバリア放電用ガスが封入されている。また、放電空間形成ダブル管３１には、外側管３２の外周面に密接して、例えばステンレス鋼よりなる網状の第２の電極（以下、「外側電極」ともいう。）３６が設けられており、また内側管３３の内周面には、当該内周面に密接して、例えばアルミニウムよりなる膜状の第１の電極（以下、「内側電極」ともいう。）３５が設けられている。これらの外側電極３６と内側電極３５とは、互いに対向するように配置されており、この外側電極３６および内側電極３５と、放電空間Ｓ２との境界には、各々、放電空間形成ダブル管３１の管壁（誘電体材料壁）が介在した状態とされている。そして、放電空間形成ダブル管３１の放電空間Ｓ２においては、内側電極３５と外側電極３６とが、放電空間形成ダブル管３１の管壁（誘電体材料壁）および当該放電空間Ｓ２を介して対向する領域において、放電領域が形成されている。
そして、イオン発生器３０において、内側電極３５の一端および外側電極３６の一端には、各々、給電線１７，１８を介して給電手段１２が接続されている。また、外側電極３６は、リード線１９を介して接地されている。このようにして、イオン発生器３０においては、外側電極３６が接地電極（低電圧側電極）とされ、内側電極３５が高電圧供給電極とされている。
この図の例において、外側電極３６は、断面円形状の金属素線よりなる網状電極である。そして、外側電極３６は、当該外側電極３６の全体において、放電空間形成ダブル管３１の外面（外側管３２の外周面）を臨む領域（容器対向領域）の一部が、当該放電空間形成ダブル管３１の外面に接触した状態とされている。また、放電空間形成ダブル管３１の外周面にて複数の電界集中箇所が発生するように外側電極３６の断面形状および配置形態が設定されている。このようにして、イオン発生器３０は、フィラメント状放電が生じやすい構造のものとされている。また、外側電極３５は、イオン源含気体に接している。
また、イオン発生器３０における放電空間Ｓ２には、バリア放電用ガスとして、キセノンガスとネオンガスとの混合ガスが用いられている。
【００４０】
また、本発明のイオン発生方法は、本発明のイオン発生装置以外の装置によっても実施することができる。
【００４１】
以下、本発明の実験例について説明する。
【００４２】
〔実験例１〕
図５に示すように、図１および図２に係るシングルバリア型イオン発生装置１０において、内部電極用リード部材２６Ｂが設けられていないこと以外は当該シングルバリア型イオン発生装置１０と同様の構成を有するイオン発生装置（以下、「イオン発生装置（１）」ともいう。）を備えた実験機構（以下、「実験機構（１）」ともいう。）作製した。
この実験機構（１）は、照度計４１が、イオン発生装置（１）におけるイオン発生器２０の放電領域に対向する所定の位置（具体的には、放電領域における放電空間シングル管２１の中心軸方向の中央部に対向する位置）に配設されていると共に、イオンカウンター４２が、照度計４１を介してイオン発生器２０と対向するように、所定の位置に配設されたものである。ここに、イオンカウンター４２としては、プラスイオンおよびマイナスイオンを計測することのできる、北斗電子工業株式会社製の「ＮＫＭＨ−１０３」を用いた。
作製した実験機構（１）におけるイオン発生装置（１）は、下記の仕様を有するものである。
【００４３】
（イオン発生器２０）
放電空間形成シングル管２１：材質；合成石英ガラス，外径；１６ｍｍ，放電領域の長さ（発光長）；７０ｍｍ
バリア放電用ガス：種類（封入ガスの種類）；キセノン（Ｘｅ）ガスとネオン（Ｎｅ）ガスとの混合ガス（混合比（Ｘｅ：Ｎｅ＝３：７），封入圧；３００ｔｏｒｒ
内部電極２３：形状；コイル状
外部電極２４：形状；網状
【００４４】
作製した実験機構（１）において、温度１７℃および湿度３８％ＲＨの大気雰囲気下にて、内部電極２３と外部電極２４との間に、高周波電源よりなる給電手段１２によって、入力電圧の異なる種々な給電条件で高周波電圧を印加してイオン発生器２０を動作させることにより、照度計４１によって測定される真空紫外線照度と、イオンカウンター４２によって測定されるイオン数（具体的には、プラスイオン数およびマイナスイオン数）との関係を確認した。結果を図７に示す。この図７においては、プラスイオン数の測定値が四角プロット（■）によって示されており、マイナスイオン数の測定値がクロスプロット（×）によって示されている。
【００４５】
〔実験例２〕
図６に示すように、実験例１において作製した図５に係る実験機構（１）において、イオン発生装置（１）を、パージ室４５内に配置したこと以外は当該実験機構（１）と同様の構成を有する実験機構（以下、「実験機構（２）」ともいう。）を作製した。
この実験機構（２）において、パージ室４５は、光透過性材料（真空紫外線透過性材料）よりなる長尺な直方体状の筐体４６と、この筐体４６に設けられたパージガス供給口４６Ａおよびパージガス排出口４６Ｂを介して当該筐体４６内を窒素ガスによってパージするパージ手段（図示省略）とを備えたものである。
また、実験機構（２）において、照度計４１およびイオンカウンター４２は、実験機構（１）と同様の配置条件（イオン発生装置（１）との位置関係）により、筐体４６の外部に配置されている。
【００４６】
作製した実験機構（２）において、パージ室４５の内部における、パージ流量２Ｌ／ｍｉｎの条件によって窒素ガスによってパージされたパージ雰囲気（窒素ガス雰囲気）下にて、内部電極２３と外部電極２４との間に、高周波電源よりなる給電手段１２によって、入力電圧の異なる種々な給電条件で高周波電圧を印加してイオン発生器２０を動作させることにより、照度計４１によって測定される真空紫外線照度と、イオンカウンター４２によって測定されるイオン数（具体的には、プラスイオン数およびマイナスイオン数）との関係を確認した。結果を図７に示す。この図７においては、プラスイオン数の測定値が菱形プロット（◆）によって示されており、マイナスイオン数の測定値が三角プロット（▲）によって示されている。
【００４７】
図７に示した実験例１および実験例２の結果から、イオン発生装置（１）を大気雰囲気下において作動させた実験機構（１）においては、イオンカウンターによって測定されるイオン数が劇的に増加する屈曲点（以下、「イオン数増加屈曲点」ともいう。）が存在することが明らかである。ここに、イオン数増加屈曲点の前後における、イオン発生装置（１）を構成するイオン発生器２０における放電状態を写真によって図８および図９に示す。図８は、イオン数増加屈曲点前（具体的には、照度計４１により、イオン数増加屈曲点における真空紫外線照度よりも小さい真空紫外線照度が測定される状態）における放電状態を示す写真である。一方、図９は、イオン数増加屈曲点後（具体的には、照度計４１により、イオン数増加屈曲点における真空紫外線照度よりも大きい真空紫外線照度が測定される状態）における放電状態を示す写真である。
【００４８】
そして、図７のグラフ並びに図８および図９の写真から明らかなように、実験機構（１）においては、目視可能なフィラメント状放電が発生したときに、プラスイオンおよびマイナスイオンの発生量が劇的に増加することが確認された。
フィラメント状放電が発生したときにイオン発生量（具体的には、プラスイオンおよびマイナスイオンの発生量）が劇的に増加する理由は必ずしも明確ではないが、以下のように推考される。
フィラメント状放電は、バリア放電（フィラメント状放電が生じることがなく、比較的均一な誘電体バリア放電）と比較すると、電流量（放電電流量）が大きくなり、当該フィラメント状放電が発生する部分の近傍では電界強度が著しく大きくなるものと考えられる。そのため、増大した電界強度、外部電極と放電空間形成シングル管の外周面との間において発生したコロナ放電、および、バリア放電が発生した放電空間から放電空間形成シングル管を介して外部に出射された真空紫外線の相乗効果により、イオン発生量が劇的に増加したものと考えられる。
【００４９】
一方、イオン発生装置（１）を窒素ガス雰囲気下（窒素ガスパージ雰囲気下）において作動させた実験機構（２）においては、実験機構（１）と比較すると、イオンカウンターによって測定されるイオン数（プラスイオンの数とマイナスイオンの数との合計数）は、小さく、また照度計によって測定される真空紫外線照度が大きくなるに従って僅かに増加するものの、略一定である。その理由は、イオン発生装置（１）が窒素ガス雰囲気下に位置されたことにより、外部電極近傍で発生するコロナ放電が大気（イオン源気体）と接触せず、よって、コロナ放電の作用によるイオン発生が起こらないためであると考えられる。また、真空紫外線照度が増加するにつれ、僅かながらイオン数が増加したのは、筐体を透過した、イオン発生器から出射された真空紫外線が大気に照射されたためであると考えられる。
【符号の説明】
【００５０】
１０    イオン発生装置（シングルバリア型イオン発生装置）
１１    参考例のイオン発生装置（ダブルバリア型イオン発生装置）
１２    給電手段
１７，１８    給電線
１９    リード線
２０    イオン発生器
２１    放電空間形成容器（放電空間形成シングル管）
２３    第１の電極（内部電極）
２４    第２の電極（外部電極）
２６Ａ，２６Ｂ    内部電極用リード部材
３０    イオン発生器
３１    放電空間形成管（放電空間形成ダブル管）
３２    外側管
３３    内側管
３４Ａ，３４Ｂ    封止壁部材
３５    第１の電極（内側電極）
３６    第２の電極（外側電極）
４１    照度計
４２    イオンカウンター
４５    パージ室
４６    筐体
４６Ａ    パージガス供給口
４６Ｂ    パージガス排出口
５１    ガラス管
５２    内電極
５３    外電極
５６Ａ，５６Ｂ    栓部材
５８，５９    給電線
Ｓ１，Ｓ２    放電空間
【図１】
0006743517.tif 000002
【図２】
0006743517.tif 000003
【図３】
0006743517.tif 000004
【図４】
0006743517.tif 000005
【図５】
0006743517.tif 000006
【図６】
0006743517.tif 000007
【図７】
0006743517.tif 000008
【図８】
0006743517.tif 000009
【図９】
0006743517.tif 000010
【図１０】
0006743517.tif 000011