(57)【要約】【課題】  放電用の電極に相対的に高い電圧を印加することなく、大量のイオン放出量を容易に得ることができるイオン発生素子を得ることである。【解決手段】  イオン発生素子３０に、光電子ＰＥを放出する光電子放出部２０を設ける。光電子放出部２０により、電極１、２間の放電を発生する放電領域Ｄ１に光電子ＰＥを供給する。【選択図】  図１
2005339911.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電層によって囲まれるとともに対向して設けられた表面電極及び高電圧印加電極を備え、前記表面電極及び高電圧印加電極間に所定の電圧を印加することにより、前記表面電極及び高電圧印加電極間の前記誘電層の一部を含む領域に放電を発生させてイオンを発生するイオン発生素子であって、
光電子を放出する光電子放出部をさらに備え、該光電子放出部は前記表面電極及び高電圧印加電極間の前記放電を発生する放電領域に前記光電子を放出するように設けられたイオン発生素子。
【請求項２】
前記高電圧印加電極が前記表面電極に対する一方側に設けられており、前記光電子放出部が前記表面電極に対する他方側に設けられ、
前記光電子放出部は、前記放電を発生する放電領域に前記光電子を放出するように設けられている請求項１に記載のイオン発生素子。
【請求項３】
前記光電子放出部は、光電子放出材料により形成された光電子放出膜と、前記光電子放出膜に前記光電子を放出させる励起光を放射する励起光源とを備え、
前記光電子放出膜は表面が前記表面電極側を向くように配置されており、前記光電子放出膜の背面側に前記励起光源が配置されており、
前記励起光源より放射された励起光が前記光電子放出膜の背面より光電子放出膜に入射すると、該光電子放出膜の表面より光電子が放出され、該光電子が前記放電領域に入射する請求項２に記載のイオン発生素子。
【請求項４】
前記光電子放出膜が紫外線によって光電子を放出する材料により形成されており、前記励起光源が前記励起光として紫外線を放射することを特徴とする請求項３に記載のイオン発生素子。
【請求項５】
前記光電子放出部は、前記光電子放出膜及び前記励起光源を支持する支持本体を備えており、
前記光電子放出膜は、その表面が前記支持本体より外方を向くとともに、その背面が前記支持本体の内側を向くように配置されており、
前記励起光源は前記支持本体の内側の空間に配置されており、
前記支持本体の内面には前記励起光を反射するための層状リフレクタが設けられ、前記層状リフレクタにより反射された励起光が前記光電子放出膜の背面に導かれるように構成された請求項４に記載のイオン発生素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大気中にイオンを発生させるイオン発生素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、大気中に放電を発生させてイオンを発生させる装置として、オゾン発生装置等が知られている（例えば、特許文献１、２、３参照）。図２は、従来のイオンを発生させる装置の一例であるイオン発生素子５０の構成の概略を示す図である。
【０００３】
イオン発生素子５０は、図２に示されるように、表面電極５１と高電圧印加電極５２と第一の誘電層５３と第二の誘電層５４と高電圧電源５５を備えている。表面電極５１と高電圧印加電極５２は放電用の電極であり、対向するように設けられている。そして、表面電極５１は第一の誘電層５３及び第二の誘電層５４に囲まれており、高電圧印加電極５２は第二の誘電層５４に囲まれている。
【０００４】
表面電極５１及び高電圧印加電極５２には高電圧電源５５が接続されている。高電圧電源５５は交流電源であり、電極５１、５２間には高電圧電源５５による所定の高電圧が印加される。
【０００５】
図２において、Ｆ５は、電極５１、５２に高電圧が印加された場合に形成される電界による電気力線を示している。また、図２において、Ｄ５は電極５１、５２間に高電圧が印加されることにより放電が発生する放電領域を示している。このイオン発生素子５０では、電極５１、５２間に前記高電圧を印加して大気下の沿面放電を発生させることによりイオンを発生させる。
【特許文献１】特開２００４−３５３７９号公報。
【特許文献２】特開平２−１６４３７７号公報。
【特許文献３】特開平１０−１８０２０９号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前記従来のイオン発生素子５０によると、所望のイオン放出量を得るためには、前記電極５１、５２間に比較的に高い電圧値の高電圧を印加しなければならない。例えば印加電圧のピーク値に関して、ＡＣＶｐｐ＝３ｋＶ程度の高電圧を印加しなければならない。従って、従来のイオン発生素子５０によると、この高電圧の印加に伴って、誘電層５３、５４の損傷を招き易い、電力消費が大きい等の問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、イオン発生素子の放電用の電極間に相対的に高い電圧を印加することなく、大量のイオン放出量を容易に得ることができるイオン発生素子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】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は、誘電層によって囲まれるとともに対向して設けられた表面電極及び高電圧印加電極を備え、前記表面電極及び高電圧印加電極間に所定の電圧を印加することにより、前記表面電極及び高電圧印加電極間の前記誘電層の一部を含む領域に放電を発生させてイオンを発生するイオン発生素子であって、
光電子を放出する光電子放出部をさらに備え、該光電子放出部は前記表面電極及び高電圧印加電極間の前記放電を発生する放電領域に前記光電子を放出するように設けられたイオン発生素子である（請求項１）。
【０００９】
本発明のイオン発生素子によると、前記光電子放出部により、前記表面電極及び高電圧印加電極間の前記放電領域に前記光電子を供給することができる。これにより、いわゆる電子なだれによる放電を容易に発生させることができ、相対的に高い電圧を前記表面電極及び高電圧印加電極間に印加することなく放電を発生させることができる。
【００１０】
これにより、本発明のイオン発生素子によると、大量のイオンを容易に発生させ得るので、相対的に高い電圧を印加することなく所望の量のイオンを発生させることができる。これにより、表面電極及び高電圧印加電極間に相対的に高い電圧を印加することによって生ずる前記誘電層の損傷を招き易い、電力消費が大きい等の問題を解決することができる。
【００１１】
そして、前記イオン発生素子について、前記高電圧印加電極を前記表面電極に対する一方側に設け、前記光電子放出部を前記表面電極に対する他方側に設けることにより、
前記光電子放出部を、前記放電を発生する放電領域に前記光電子を放出するように設けることができる（請求項２）。
【００１２】
この発明によると、前記光電子放出部が前記表面電極に対する他方側に設けられるので、前記光電子放出部より放出された光電子は前記表面電極及び高電圧印加電極間の前記放電を発生する放電領域に容易に導かれる。これにより、前記光電子放出部より前記放電領域に効率良く光電子を供給することができる。
【００１３】
また、前記イオン発生素子において、前記光電子放出部が、光電子放出材料により形成された光電子放出膜と、前記光電子放出膜に前記光電子を放出させる励起光を放射する励起光源とを備え、
前記光電子放出膜は表面が前記表面電極側を向くように配置されており、前記光電子放出膜の背面側に前記励起光源が配置されており、
前記励起光源より放射された励起光が前記光電子放出膜の背面より光電子放出膜に入射すると、該光電子放出膜の表面より光電子が放出され、該光電子が前記放電領域に入射するようにすることができる（請求項３）。
【００１４】
この発明によると、前記光電子放出膜は面状に形成されており、該光電子放出膜の表面全体が光電子を放出するので、該放出された光電子を前記放電領域に容易に入射させることができ、前記光電子を効率良く放電領域に供給することができる。
【００１５】
また、前記イオン発生素子について、前記光電子放出膜を紫外線によって光電子を放出する材料により形成し、前記励起光源として紫外線を前記励起光として放射するものを用いることができる（請求項４）。
【００１６】
この発明によると、前記光電子放出部として紫外線により前記光電子を放出するものを設けるので、前記光電子を容易に発生させることができ、前記光電子の発生効率を高めることができる。
【００１７】
また、前記イオン発生素子について、前記光電子放出部が、前記光電子放出膜及び前記励起光源を支持する支持本体を備えており、
前記光電子放出膜が、その表面が前記支持本体より外方を向くとともに、その背面が前記支持本体の内側を向くように配置されており、
前記励起光源が前記支持本体の内側の空間に配置されており、
前記支持本体の内面には前記励起光を反射するための層状リフレクタが設けられ、前記層状リフレクタにより反射された励起光が前記光電子放出膜の背面に導かれるように構成することができる（請求項５）。
【００１８】
この発明によると、前記励起光源より放射された励起光を前記層状リフレクタによって反射させ、前記光電子放出膜の背面に入射させることができる。これにより、励起光源より放射された励起光を効率良く光電子放出膜に入射させることができ、励起光源に対して高い効率で光電子を放出させることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載する効果を奏する。即ち、本発明によると、光電子を放出する光電子放出部を設け、イオン発生素子におけるコロナ放電を発生する放電領域に前記光電子を供給するので、いわゆる電子なだれによる放電を容易に発生させることができる。
【００２０】
これにより、相対的に高い電圧を印加することなく容易に放電を発生させることができる。これにより、大量のイオンを容易に発生させることができ、相対的に高い電圧を印加することなく所望の量のイオンを発生させることができる。
【００２１】
これにより、表面電極及び高電圧印加電極間に相対的に高い電圧を印加することによって生ずる前記誘電層の損傷を招き易い、電力消費が大きい等の問題を解決することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の実施の形態について、図１を参酌しつつ説明する。図１は、本発明の一実施形態であるイオン発生素子３０の構成の概略を示す図である。イオン発生素子３０は、表面電極１と高電圧印加電極２と第一の誘電層３と第二の誘電層４と高電圧電源５と光電子放出部２０を備えている。
【００２３】
表面電極１及び高電圧印加電極２は、放電用の電極であり、対向するように設けられている。表面電極１は第一の誘電層３及び第二の誘電層４に囲まれており、高電圧印加電極２は第二の誘電層４に囲まれている。
【００２４】
表面電極１及び高電圧印加電極２には高電圧電源５が接続されている。高電圧電源５は交流電源であり、電源５の一方の出力端子は高電圧印加電極２に接続されており、電源５の他方の出力端子は表面電極１及び接地に接続されている。そして、電極１、２には高電圧電源５により所定の電圧値を取る交流電力が供給される。高電圧電源５が出力する電圧は、イオン発生素子３０により発生させるイオン量に従って決められる。
【００２５】
図１において、Ｆ１は、電極１、２に高電圧電源５より出力された電圧が印加された場合に形成される電界による電気力線を示している。また、図１において、Ｄ１は電極１、２間に電源５による電圧が印加されることにより放電が発生する放電領域を示している。
【００２６】
このイオン発生素子３０では、電源５による電圧が電極１、２に印加されると、大気下のコロナ放電が発生する。即ち、電極１、２に電源５による電圧が印加されると、電極１における電極２と対向する面に対する両側面と電極２における電極１と対向する面との間で電気力線Ｆ１が形成される。
【００２７】
そして、電気力線Ｆ１に沿って放電領域Ｄ１が形成される。この放電領域Ｄ１は、表面電極１及び高電圧印加電極２間における、誘電層３、４の一部と大気中の空間とを含む領域となっている。
【００２８】
光電子放出部２０は、光電子を放出する機能を備えている。光電子放出部２０は、表面電極１の一方側に配置される高電圧印加電極２に対する反対側である、表面電極１の他方側に配置されている。
【００２９】
光電子放出部２０は、支持本体１７と光電子放出膜１１と石英ガラス板１２と励起光源１４と層状リフレクタ１５を備えている。光電子放出膜１１、石英ガラス板１２、励起光源１４、層状リフレクタ１５は、支持本体１７に取り付けられ支持されている。
【００３０】
支持本体１７はその先端が表面電極１側を向くように配置されており、支持本体１７の先端には開口が形成されている。そして、この支持本体１７の開口を覆うように石英ガラス板１２が取り付けられている。そして、石英ガラス板１２上にさらに光電子放出膜１１が取り付けられている。光電子放出膜１１は光電子放出部２０の最も先端に配置されている。
【００３１】
石英ガラス板１２は、表面が支持本体１７に対する外方を向き、背面が支持本体１７の内側を向くように配置されている。石英ガラス板１２を形成する材質は、励起光源１４より放射される励起光の波長の光を透過させる。
【００３２】
また、光電子放出膜１１は、表面が支持本体１７に対する外方を向き、背面が支持本体１７の内側を向くように配置されている。そして、光電子放出膜１１は、光電子放出材料による薄膜に形成されている。この光電子放出材料として、励起光源１４より放出された励起光により光電子を放出させ得る材質が選択される。
【００３３】
また、支持本体１７の内側には、層状に形成された層状リフレクタ１５が設けられている。層状リフレクタ１５は、支持本体１７の内面に沿って設けられている。また、支持本体１７の内側における、層状リフレクタ１５によって囲まれた空間に励起光源１４が設けられている。
【００３４】
前記光電子放出膜１１の材質と励起光源１４とは、ｈＣ/λ＞Ｗの関係を満たすように選択される。ここで、ｈはプランク定数を表し、Ｃは光速を表し、λは光源１４の励起光の波長を表し、Ｗは光電子放出材料の仕事関数を表す。
【００３５】
そして、励起光源１４より放射された励起光は、リフレクタ１５により反射され石英ガラス板１２の背面より石英ガラス板１２内に入射し、石英ガラス板１２の表面より出射する。
【００３６】
石英ガラス板１２を通過した励起光は、さらに光電子放出膜１１に背面より入射する。そして、光電子放出膜１１に入射した励起光は光電子放出材料により吸収される。光電子放出膜１１内で励起光が吸収されると、光電効果により生成した光電子ＰＥが光電子放出膜１１より放出される。
【００３７】
この光電子ＰＥの一部は、光電子放出膜１１の表面より外方に向かって略垂直に放出される。そして、光電子放出膜１１の表面より放出された光電子ＰＥは、放電領域Ｄ１における大気中の部分に入射する。
【００３８】
光電子放出膜１１は、約１０ｎｍ程度の厚さに形成するのが好ましい。これにより、光電子ＰＥをより効果的に生成させることができる。また、励起光源１４は、励起光として紫外線を放射する光源を用いるのが好ましい。紫外線は波長が短く、多くの材質に対して光電子ＰＥを発生させ得るからである。
【００３９】
励起光源１４として、波長がλ＝２５４ｎｍの励起光を放射する光源を用いるのが特に好ましい。この波長の光を放射する光源は、短波長の光源として比較的に入手容易だからである。
【００４０】
波長λ＝２５４ｎｍの励起光を放射する励起光源１４を用いる場合に、光電子放出膜１１を形成する材質の例として、アルミ（Ａｌ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）を挙げることができる。
【００４１】
以上に説明したイオン発生素子３０によると、光電子放出部２０が光電子ＰＥを放出し、この光電子ＰＥが放電領域Ｄ１に供給される。これにより、放電領域Ｄ１において電子なだれを容易に発生させることができ、電源５により電極１、２に印加する電圧が相対的に高い電圧でなくとも容易に放電を発生させることができる。これにより、大量のイオンを容易に発生させることができる。
【００４２】
即ち、以上に説明したイオン発生素子３０によると、光電子放出部２０により光電子ＰＥを供給することで、低沿面放電の核となる電子を増やすことができる。これにより、電極１、２に印加される電圧が相対的に高い電圧でなくとも容易に放電を発生させ、大量のイオン放出量を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態であるイオン発生素子の構成の概略を示す図である。
【図２】従来のイオン発生素子の構成の概略を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１    表面電極
２    高電圧印加電極
３    第一の誘電層
４    第二の誘電層
５    高電圧電源
１１    光電子放出膜
１２    石英ガラス板
１４    励起光源
１５    層状リフレクタ
１７    支持本体
２０    光電子放出部
３０    イオン発生素子
５０    （従来の）イオン発生素子
５１    表面電極
５２    高電圧印加電極
５３    第一の誘電層
５４    第二の誘電層
５５    高電圧電源
【図１】
2005339911.tif 000003
【図２】
2005339911.tif 000004