(57)【要約】【課題】オゾン発生装置のサイズを小型化し、製造コストが低廉で簡易な製造方法に刷新する。【解決手段】オゾン発生装置１は、ガラス基板２と駆動電極３Ａ，３Ｂとを備える。ガラス基板２は、放電空間２Ａ，２Ｂ，２Ｃとなる開口部が主面の面内方向に配列して形成される。駆動電極３Ａ，３Ｂは、開口部に充填された電極であり、放電空間２Ａ，２Ｂ，２Ｃを挟んで対向配置され、駆動電圧が印加される。これにより、放電空間２Ａ，２Ｂ，２Ｃでは誘電体バリア放電が発生し、オゾンが発生することになる。【選択図】  図２
2012176869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電空間となる開口部が主面に形成される基板と、
前記放電空間を介して前記基板の面内方向に対向し、駆動電圧が印加される駆動電極と、
を備え、
前記駆動電極と前記放電空間との間に誘電体層を設けた、オゾン発生装置。
【請求項２】
誘電体材料で構成され、複数の開口部が主面の面内方向に配列して形成される基板と、
放電空間となる開口部の両脇の開口部に充填され、前記放電空間を介して前記基板の面内方向に対向し、駆動電圧が印加される駆動電極と、
を備えるオゾン発生装置。
【請求項３】
前記放電空間となる開口部を複数備え、隣接する開口部の間に前記駆動電極を一つずつ配置し、複数の駆動電極を配列方向の１つおきに導通させた、請求項２に記載のオゾン発生装置。
【請求項４】
前記複数の開口部の配列方向に延設され、前記複数の駆動電極を配列の１つおきに導通させる接続電極を備え、前記駆動電極と前記放電空間との間隔を、前記接続電極と前記放電空間との間隔よりも狭いものにした、請求項３に記載のオゾン発生装置。
【請求項５】
最端に配置される駆動電極と導通して前記基板の主面に形成される端子電極と、前記放電空間および前記端子電極の形成位置を除いて、前記基板の主面に形成される絶縁膜と、を備える、請求項２〜４のいずれかに記載のオゾン発生装置。
【請求項６】
前記最端に配置される駆動電極は、隣接する駆動電極に近接する内側の領域を前記絶縁膜で覆い、外側の領域に前記端子電極を接続した、請求項５に記載のオゾン発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体バリア放電を利用してオゾンを発生させるオゾン発生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１は、従来のオゾン発生装置（例えば特許文献1参照。）の構成を説明する図である。
オゾン発生装置１００は、第１金属板１０１、第２金属板１０２、第１硝子板１０３、第２硝子板１０４、および、スペーサ１０５を備える。第１金属板１０１は第１硝子板１０３上に配置され、第２金属板１０２は第２硝子板１０４上に配置される。第１硝子板１０３と第２硝子板１０４とはスペーサ１０５を介して接合される。第１金属板１０１と第２金属板１０２との間には駆動電圧が印加され、第１硝子板１０３と第２硝子板１０４との間に形成される放電空間で放電が生じてオゾンが発生する。放電空間は外部と通気し、オゾンを排出可能に構成されている。第１硝子板１０３と第２硝子板１０４とは誘電体であり、このような放電空間に露出する誘電体を介して生じる放電現象は誘電体バリア放電と呼ばれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２９８３１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のオゾン発生装置は、上記したように２つの金属板と２つの硝子板とをスペーサを介して積層接合する構造であるため、その製造に多数の工程が必要で製造工程が全体として複雑であり、製造コストを低廉にすることが難しかった。また、放電空間を大きくする場合には基板主面方向にサイズを大型化させる必要があり、本質的に小型化に不適な構成であった。また、構造強度の観点から硝子板の薄化には限界があり、電極間隔が広がることから駆動電圧の低電圧化が困難で、電源コストが大きくならざるを得なかった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、小型化や低電圧化が容易で、製造工程を簡易なものに刷新することができる、オゾン発生装置を提供にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るオゾン発生装置は、放電空間となる開口部が主面に形成される基板と、前記放電空間を介して前記基板の面内方向に対向し、駆動電圧が印加される駆動電極対と、を備え、駆動電極と放電空間との間に誘電体層を設けた構成である。
または、誘電体材料で構成され、複数の開口部が主面の面内方向に配列して形成される基板と、放電空間となる開口部の両脇の開口部に充填され、前記放電空間を介して前記基板の面内方向に対向し、駆動電圧が印加される駆動電極対と、を備える構成である。
【０００７】
これらの構成では、誘電体および放電空間を介して基板の面内方向に対向する駆動電極対に駆動電圧を印加することにより、放電空間で誘電体バリア放電を生じさせてオゾンを発生させることができる。放電空間のサイズを拡張する場合、放電空間を面内方向に大きくすれば基板主面方向にサイズを拡張する必要がなく、オゾン発生装置の小型化に好適である。また、駆動電極と放電空間との間に介在する誘電体層や基板を極めて薄化することができ、駆動電圧を低電圧化できる。さらには、基板に設ける開口部に電極を充填するのみでオゾン発生装置の要部を構成することができ、製造工程の簡易化と製造コストの低廉化を進めることができる。
【０００８】
上述のオゾン発生装置において、前記放電空間となる開口部を複数備え、隣接する開口部の間に駆動電極を一つずつ配置し、複数の駆動電極を配列の１つおきに導通させると好適である。
この構成では、２つの放電空間に挟まれる駆動電極を、両側の放電空間に対する共通の駆動電極とすることができ、基板面積の低減と構成の簡易化を進めることができる。
【０００９】
上述のオゾン発生装置において、前記複数の開口部の配列方向に延設され、複数の駆動電極を配列の１つおきに導通させる接続電極を備え、前記駆動電極と前記放電空間との間隔を、前記接続電極と前記放電空間との間隔よりも狭いものにすると好適である。
【００１０】
この構成では、接続電極と放電空間との間の基板表面で沿面放電が生じることや、接続電極から誘電体バリア放電が生じることを防ぐ（抑制する）ことができる。
【００１１】
上述のオゾン発生装置において、基板の主面に並行電極と導通して形成される端子電極と、基板の両主面に放電空間および端子電極の形成位置を除いて形成される絶縁膜と、を備えると好適である。
【００１２】
この構成では、基板表面での沿面放電などが発生することをより防ぐ（抑制する）ことができる。
【００１３】
上述のオゾン発生装置において、最端に配置される並行電極は、隣接する並行電極に近接する内側の領域を前記絶縁膜で覆い、外側の領域に前記端子電極を接続した構成であると好適である。
【００１４】
この構成では、端子電極と放電空間との間に基板表面での沿面放電が発生することを防ぐ（抑制する）ことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、誘電体および放電空間を介して基板の面内方向に駆動電極を対向させ、その間に駆動電圧を印加することにより、放電空間で誘電体バリア放電を生じさせてオゾンを発生させることができる。また、基板に開口部を設けてそれに電極を充填するのみでオゾン発生装置の要部を構成でき、製造工程の簡易化と製造コストの低廉化を進めることができる。また、放電空間のサイズを拡張する場合、放電空間を面内方向に大きくすれば基板主面方向にサイズを拡張する必要がなく、オゾン発生装置の小型化に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来のオゾン発生装置の構成例を説明する図である。
【図２】本発明の実施形態に係るオゾン発生装置の構成例を説明する図である。
【図３】図２のオゾン発生装置の製造方法を説明する図である。
【図４】実施例における開口部周辺の電界強度分布を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図２は実施形態に係るオゾン発生装置１の構成例を説明する図であり、図２（Ａ）は要部断面図、図２（Ｂ）は要部平面図である。
オゾン発生装置１は、ガラス基板２、駆動電極３Ａ，３Ｂ、絶縁膜４Ａ，４Ｂ、端子電極５Ａ，５Ｂ、および、駆動電圧源６を備える。
【００１８】
ガラス基板２は平面視して長方形状であり、厚み約１ｍｍで、両主面間を貫通する放電空間２Ａ，２Ｂ，２Ｃを備える。なお、ガラス基板２の厚みはより厚いほうが放電空間の体積を確保でき、チップサイズの小型化に貢献する。放電空間２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、平面視して基板２の短手方向の長さが約１ｍｍ程度で幅が１００μｍ程度の長方形状に形成され、それぞれ基板２の長手方向に放電空間２Ａ，２Ｂ，２Ｃの順に配列される。
【００１９】
駆動電極３Ａ，３Ｂは、平面視して基板の短手方向に開口したコの字状の電極であり、基板２に同形状で設けられた開口部に充填される。平面視した線路幅は約１００μｍである。駆動電極３Ａ，３Ｂは、基板２の長手方向に延設される接続電極部３Ａ１，３Ｂ１と、接続電極部３Ａ１，３Ｂ１の両端部から基板２の短手方向に延設される並行電極部３Ａ２，３Ａ３，３Ｂ２，３Ｂ３と、を備える。並行電極部３Ａ２、放電空間２Ａ、並行電極部３Ｂ２、放電空間２Ｂ、並行電極部３Ａ３、放電空間２Ｃ、並行電極部３Ｂ３は、それぞれ間隔約１００μｍで並行し、記載順に基板２の長手方向に配列される。接続電極部３Ａ１，３Ｂ１と放電空間２Ａ，２Ｂ，２Ｃとの間隔は、並行電極部３Ａ２，３Ａ３，３Ｂ２，３Ｂ３と放電空間２Ａ，２Ｂ，２Ｃとの間隔である１００μｍよりも十分に広くしていて、これにより、接続電極部３Ａ１，３Ｂ１から放電が生じることを防いでいる。
【００２０】
端子電極５Ａは、基板２の上面における並行電極部３Ａ２に一部重なる領域に形成される。端子電極５Ｂは、基板２の上面における並行電極部３Ｂ３に一部重なる領域に形成される。駆動電圧源６は、端子電極５Ａ，５Ｂの間に高周波バイアスを印加する。絶縁膜４Ａは基板上面に、放電空間２Ａ，２Ｂ，２Ｃおよび端子電極５Ａ，５Ｂの形成位置を除いて形成される。絶縁膜４Ｂは基板２の下面における放電空間２Ａ，２Ｂ，２Ｃの形成位置を除いて形成される。絶縁膜４Ａ，４Ｂにより駆動電極３Ａ，３Ｂの表面を被覆することで、基板２と上下空間との界面で沿面放電が生じることを防ぐことができる。また、端子電極５Ａ，５Ｂを、並行電極部３Ａ２，３Ｂ３の配列方向外側の位置に接続し、並行電極部３Ａ２，３Ｂ３の配列方向内側の領域を絶縁膜４Ａで被覆している。これにより、端子電極５Ａ，５Ｂと隣接する放電空間２Ａ，２Ｃとの間隔を離し、それらの間に沿面放電が生じることを防いでいる。
【００２１】
このオゾン発生装置１では、放電空間２Ａ，２Ｂ，２Ｃと並行電極部３Ａ２，３Ａ３，３Ｂ２，３Ｂ３との間に基板２による誘電体層が介在し、隣接する並行電極間に高周波バイアスを印加することで、放電空間２Ａ，２Ｂ，２Ｃにて誘電体バリア放電が生じる。放電空間２Ａ，２Ｂ，２Ｃは基板２の上方空間と下方空間とに通気し、誘電体バリア放電により放電空間２Ａ，２Ｂ，２Ｃに発生するオゾンは、上方空間または下方空間に排出される。
【００２２】
この構成は、基板２の厚み程度に全体の高さを抑えることができ、従来構成に比べてチップサイズの大幅な低背化を実現することができる。また、放電空間２Ａと放電空間２Ｂとの間に配置される並行電極部３Ａ３と、放電空間２Ｂと放電空間２Ｃとの間に配置される並行電極部３Ｂ２と、は両脇の放電空間に対して高周波バイアスを印加する共通電極として機能するので、各放電空間に対して個別の電極で高周波バイアスを印加する場合よりも基板面積を抑制でき、オゾン発生装置１の面内方向でのサイズを低減できる。また、各放電空間と並行電極部との間の間隔を従来よりも大幅に薄くでき、駆動電圧の低電圧化や電源コストの低廉化を進めることができる。
【００２３】
図３は、オゾン発生装置１の製造方法の一例を説明する図であり、製造過程の各段階での断面図を例示している。
【００２４】
まず、開口未形成のガラス基板１２を用意する（Ｓ１）。
次に、ガラス基板１２に対してエッチング等の処理を施し、後に駆動電極３Ａ，３Ｂが充填されるコの字状開口部１３Ａ，１３Ｂを、基板１２の上下面間を貫通するように形成する（Ｓ２）。
次に、開口部１３Ａ，１３Ｂにメッキ等で金属を充填した後にＣＭＰ法を用いて表面を研磨し、駆動電極３Ａ，３Ｂを形成する（Ｓ３）。
次に、基板１２および駆動電極３Ａ，３Ｂの表面に絶縁膜４Ａ，４Ｂを形成する（Ｓ４）。
次に、絶縁膜４Ａを所定パターンでエッチングし、後に端子電極５Ａ，５Ｂが形成される矩形状開口部１５Ａ，１５Ｂを形成する（Ｓ５）。
次に、矩形状開口部１５Ａ，１５Ｂにメッキ等で金属を充填し、端子電極５Ａ，５Ｂを形成する（Ｓ６）。
最後に、ガラス基板１２および絶縁膜４Ａ，４Ｂに対してエッチング等の処理を施し、放電空間２Ａ，２Ｂ，２Ｃとなる開口部を、基板の上下面間を貫通するように形成し、基板２を構成する（Ｓ７）。
以上の製造方法で、本実施形態のオゾン発生装置１を製造することができる。この製造方法では、基板に開口部を設けてそれに電極を充填するのみでオゾン発生装置の要部を構成でき、製造工程の簡易化と製造コストの低廉化を進めることができる。
【００２５】
次に、放電空間の開口周辺での電界分布について説明する。図４は、駆動電極対に対して６ｋＶの駆動電圧を印加した状態での電界強度を説明する図である。
【００２６】
図４（Ａ）は絶縁膜を省いて放電空間２２Ａ、誘電体層２２Ｂ、電極２３を設けた構成を示している。この構成では放電空間２２Ａ内部だけでなく、上方空間における放電空間２２Ａと誘電体層２２Ｂと電極２３との近傍にも比較的強い電界が分布している。したがって、この構成では上方空間に露出する誘電体層２２Ｂの界面で沿面放電が発生する危険性がある。
【００２７】
図４（Ｂ）は絶縁膜２４、放電空間２２Ａ、誘電体層２２Ｂ、電極２３を設けた構成を示している。絶縁膜２４としてはスパッタやCVDによる酸化膜や窒化膜、スピン塗布によるポリイミド膜を約１〜２μｍの厚みで形成している。この場合、放電空間２２Ａ内部と上方空間における放電空間２２Ａ近傍とに比較的強い電界が分布しているが、誘電体層２２Ｂや電極２３の近傍には殆ど電界が分布していない。したがって、この構成では上方空間に露出する絶縁膜２４の界面で沿面放電が発生する危険性は極めて低いものになる。
【００２８】
このように、絶縁膜を設ける構成によって沿面放電の発生を防げることが電界分布により確認できる。
【００２９】
なお、上記した実施形態はあくまで例示であり、本発明の作用効果は特許請求の範囲の構成であれば、どのような構成であっても得ることができる。例えば、放電空間や開口内電極は必ずしも基板を貫通する必要はなく、基板の一方主面に形成された溝により構成してもよい。また、放電空間に露出する誘電体層は、基板と一体でなくてもよく、例えば電極に積層形成された誘電体膜で構成されてもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１…オゾン発生装置
２…ガラス基板
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ…放電空間
３Ａ，３Ｂ…駆動電極
３Ａ１，３Ｂ１…接続電極部
３Ａ２，３Ａ３，３Ｂ２，３Ｂ３…並行電極部
４Ａ，４Ｂ…絶縁膜
５Ａ，５Ｂ…端子電極
６…駆動電圧源
２２Ａ…放電空間
２２Ｂ…誘電体層
２３…電極
２４…絶縁膜
【図１】
2012176869.tif 000003
【図２】
2012176869.tif 000004
【図３】
2012176869.tif 000005
【図４】
2012176869.tif 000006